Свежее исследование поднимает вопрос угрозы земной экологии со стороны растущих спутниковых группировок, подобных сети Starlink. Все они закончат своё существование в плотных слоях атмосферы, выбросив в воздух тысячи тонн металлов, включая оксид алюминия, который после соединения с хлором становится агрессивным по отношению к озоновому слою. Сокращение этого слоя чревата ростом числа онкологических заболеваний у людей и гибелью сельского хозяйства.

Сгорающий в атмосфере Земли европейский грузовик «Жюль Верн». Фото ESA 2015 года

Компания SpaceX запустила более 6000 спутников, предназначенных для передачи данных в сети интернет, и каждая новая модель становится всё тяжелее. На очереди запуск ещё десятков тысяч спутников и развертывание конкурирующих сетей компанией Amazon и другими, как и создание подобных группировок Китаем и Россией. Важно заранее представлять масштаб явлений, когда отработавшие своё спутники начнут сводить с орбит и сжигать в атмосфере. В основном выбросы будут создавать алюминиевые корпуса космических платформ, хотя другие металлы, включая редкоземельные, также насытят воздух аэрозолями с неизученными свойствами.

Аэрозоли будут десятилетиями находиться в атмосфере и, возможно, пагубно влиять на её состояние. «Только в последние годы люди начали задумываться о том, что это может стать проблемой, — поясняют авторы работы. — Мы стали одной из первых команд, которая изучила возможные последствия этих событий».

При сгорании небольшого спутника образуется около 30 кг оксидов алюминия. Только в 2022 году в результате падения спутников могло образоваться около 17 т мельчайших частиц оксида алюминия. По оценкам учёных, когда все запланированные в настоящее время спутниковые группировки будут развёрнуты, в атмосферу будет ежегодно выбрасываться более 350 т оксидов алюминия. Это на 650 % больше по сравнению с естественным уровнем этого вещества в атмосфере.

И это только одна сторона проблемы. Озоновые дыры создают также стартующие ракеты, а стартов меньше точно не будет. Также существует опасность, что остающиеся в верхних слоях частички металлов формируют условия для электрического пробоя и могут существенно повлиять на магнитное поле Земли тоже с катастрофическими последствиями для жизни на планете.

Защищающий Землю озоновый слой медленно, но заметно и устойчиво восстанавливается. Как сообщается в докладе ООН, такими темпами гигантская озоновая дыра над Антарктикой исчезнет всего через 43 года. Оценка состояния озонового слоя, производящаяся каждые четыре года, позволила зарегистрировать процесс восстановления.

Источник изображения: NASA

Это произошло более чем через 35 лет после того, как каждая страна мира согласилась прекратить выпуск химикатов, разрушающих озоновый слой нашей планеты, который значительно препятствует попаданию на поверхность планеты радиации из космоса, которая способствует появлению рака кожи, катаракты и даже гибели урожаев.

По данным доклада, восстановление происходит медленно, но вполне заметно. Материал представлен в понедельник на конференции Американского метеорологического общества в Денвере (США). По данным доклада, средняя мировая толщина озонового слоя в 30 км не вернётся до «нормального» уровня 1980-х годов до примерно 2040 года, а в Арктике — до 2045 года. В Антарктике, над которой наблюдается огромная озоновая дыра, слой должен полностью восстановиться к 2066 году.

Учёные и защитники окружающей среды давно продвигают инициативы по защите озонового слоя. В частности, в Монреальском протоколе, подготовленном к подписанию в 1987 году и вступившем в силу в 1989 году, запрещалось применение определённых химикатов, часто использовавшихся в холодильных установках и аэрозолях. Это считается одной из крупнейших экологических побед человечества. В заявлении ассоциации отмечено, что успех в вытеснении «поедающих» озон химикатов демонстрирует, что может и должно быть сделано для вытеснения ископаемого топлива, снижения выбросов парниковых газов и ограничения роста температуры на планете. Признаки восстановления озонового слоя появились ещё четыре года назад, а теперь они уже очевидны.

Источник изображения: Grant Ritchie/unsplash.com

По имеющимся данным, концентрация двух наиболее вредных для озона химикатов в атмосфере теперь невелика — уровень хлора в атмосфере упал на 11,5 % с пика в 1993 году, а брома, который ещё вреднее для озоновой защиты — на 14,5 % с пика в 1999 году. Это, как считается, является подтверждением эффективности Монреальского протокола. Сегодня вредные вещества в основном заменили более экологически безопасными химикатами. По некоторым данным, несколько лет назад в Китае повысился уровень выбросов хлорфторуглерода-11 (CFC-11), но вскоре он опять снизился.

Третье поколение подобных химикатов, HFC, было запрещено несколько лет назад, но не из-за влияния на озоновый слой, а в связи с тем, что вещество является парниковым газом. Ожидается, что такой запрет позволит избежать дополнительного потепления на 0,3-0,5 градусов по Цельсию.

В докладе также указывается, что предлагавшиеся проекты по искусственному охлаждению планеты с помощью распыления специальных аэрозолей в атмосфере для отражения солнечного света приведут к тому, что озоновый слой в Антарктике может стать тоньше на 20 %.

Хотя полярные сияния и выглядят довольно необычно и впечатляюще, учёные выяснили, что некоторые их типы наносят значимый ущерб озоновому слою Земли. Вызванные солнечными вспышками и корональными выбросами массы авроры, в том числе т.н. изолированные протонные сияния, происходящие вдали от полюсов, наносят ущерб Земле. До недавних пор учёные имели мало информации об эффектах, вызываемых в процессе этих явлений.

Источник изображения: NASA

Как сообщает портал Space.com, команда японских исследователей обнаружила, что одно из подобных сияний вызвало появление в озоновом слое Земли дыры диаметром около 400 км, большая часть озона в этом месте улетучилась буквально в течение 1,5 часов — никто не ожидал такой скорости и масштаба.

Хотя изолированные протонные сияния не настолько яркие, как классические полярные сияния, они всё же видны невооружённым глазом. Заряженные частицы от солнечных вспышек обычно остаются во внешнем и внутреннем радиационных поясах Ван Аллена, что предотвращает их попадание на Землю и её превращение в пустыню вроде Марса. Но некоторые частицы, преодолевшие радиационные пояса, взаимодействуют с атмосферой, минуя защиту магнитных полей. Взаимодействие частиц с атмосферой приводит к образованию оксидов азота и водорода, которые, в свою очередь, и разрушают озоновый слой в мезосфере. К счастью, стратосфера остаётся в целом нетронутой.

Источник изображения: Kanazawa University

Тем не менее, хотя озоновый слой в мезосфере восстанавливается быстрее, чем озоновые дыры в стратосферном озоновом слое, часто вызываемые деятельностью людей, изолированные протонные авроры всё же вызывают изменения в атмосфере Земли. Также катаклизмы в космической погоде способны вызвать сбои в работе спутников и энергетической инфраструктуры, кроме того, заряженные частицы представляют угрозу астронавтам.

Ожидается, что открытие поможет учёным предсказывать изменения космической погоды и, возможно, прогнозировать, насколько способны изменить подобные сияния атмосферу нашей планеты.