SpaceX太空碎片首次造成空气污染 100公里高度锂浓度增加10倍

人类首次直接测量了太空碎片重新进入大气层造成的污染。这次污染是由知名公司SpaceX造成的。虽然地球整个大气层每天仅接收约 80 克天然锂，但仅 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭就含有 30 公斤锂。这30公斤锂在100公里的高空被释放和加工，其中一些立即与氧气发生反应，形成氧化锂，沉入低层大气中。然而，一小部分仍然以原子的形式漂浮在中间层，被风吹走。有关这项研究的文章于 2026 年 2 月 19 日正式发表在《通讯地球环境》杂志上。文章作者是德国莱布尼茨大气物理研究所的研究人员。研究过程中，他们用激光捕捉到了高度60英里（96公里）的锂云，这就是留下的疤痕猎鹰 9 号在捕获云之前 20 小时解体。这一切都要从一年前的2025年2月19日说起。那天一大早，一场关于欧洲的节目上演了。 SpaceX 猎鹰 9 号火箭的第二级失控地重新进入大气层，留下一道长长的火焰，蔓延到爱尔兰、英国和德国上空的夜空。无数人抬头望去，有的在拍摄视频，有的在收集碎片。一名城市居民甚至在仓库后面发现了一个1.5米长的油箱残骸。 （来源：Bennett Theile）它成为新闻，然后就被遗忘了。但德国莱布尼茨大气物理研究所的研究人员在新闻中看到了其他的东西。他们整夜点燃了骑手，开始等待天空。二十个小时后，他们等待信号。这个标志最终成为埃斯特文件，首次告知世界，太空碎片造成的空气污染已经得到实际测量。 （来源：莱布尼茨研究所或大气物理学，德国/Gert Baumgarten）那天晚上到底发生了什么？首先我们来说说猎鹰9号，火箭第二级完成任务后，未能按计划坠入南太平洋。然而，飞机失去控制，偏离航线，以约 28,000 公里/小时的速度进入大气层。这是什么？多快？从爱尔兰西海岸1500公里到达波兰，仅需两分半钟。火箭在距地面约100公里的高度开始解体。这个高度称为中间层。上面是宇宙，下面是人类居住的天空。 100公里处的空气虽然稀薄，但足以让如此高速运行的金属物体着火，成为火之流。火箭外壳由铝锂合金制成，还装有锂离子电池。当温度升至 933 开尔文（约 660 摄氏度）时，铝开始熔化并内部的锂原子被释放出来。锂是一种非常特殊的金属。它在自然界中几乎不存在。每天从太空坠落到地球的陨石也含有钠、铁、镁等金属元素，但锂含量很低。图古拉 |激光雷达测量锂羽流（来源：相关文章） 如上所述，猎鹰 9 号火箭喷出的一小部分锂以原子形式漂浮在中间层，被风带走。研究人员正在关注的正是这个小群体。他们使用的设备称为共振荧光激光雷达。其原理可以通过简单地向天空发射一段特定波长度的激光束来理解。当空气中存在某些元素时，它们的原子吸收激光能量并将其发射出去，就像回声一样。通过分析回声的强度和持续时间，我们可以知道该元素的存在量和高度。研究人员选择锂作为他们的目标是因为这种信号在天空中非常罕见，任何信号都必须是人造的。 2025年2月20日凌晨0时21分，收到信号。在96公里的高度，锂原子的密度突然增加到正常密度的十倍。该异常现象厚度仅超过两公里，宽度数十公里，在激光雷达屏幕上清晰可见。该信号持续了至少 40 分钟，研究人员停止了观察，直到准备好的燃料耗尽。但这里出现了一个问题。我们如何证明这个锂云确实来自猎鹰 9 号？最终，火箭在爱尔兰西海岸附近燃烧，调查人员被派往 1000 英里外的德国。在东部检测到信号。后来，他们使用了反向追踪。具体来说，他们使用名为UA-ICON的大气环流模型来模拟过去20小时在96公里高度的风流方向和速度。然后我们从德国出发然后回来k 查看该气团 20 小时前的位置。计算显示，2025年2月19日凌晨3点42分左右，这个气团正好位于爱尔兰西海岸上空100公里处。与此同时，猎鹰9号的残骸飞过现场，留下一道火痕。时间地点一致，高度相差不到2公里。图|空间污染测量示意图（来源：相关文章） Pa为了排除其他可能性，研究人员还调查了所有自然原因。比如说，会不会是流星雨造成的？但每年的这个时候都没有大型流星雨。那么这可能是电离层中异常形成的一层金属吗？为此，他们请求附近地区的电离探空仪数据，发现最近几个小时没有发生明显的电离层扰动。再比如，会不会是电磁风暴造成的？根据地磁指数，有绝对当时琵琶一片寂静。所有的证据都指向同一个结论。那片锂云就是猎鹰9号的遗骸。这意味着，人类第一次直接测量了太空碎片重新进入大气层造成的污染。而且这种污染不是痕迹，它是可测量的、清晰的，并且可以追溯到特定的来源。 （Fuentity：相关文章）这会产生什么影响？猎鹰9号只是一枚火箭。 SpaceX 的 Starlink 计划将分别部署 42,000 颗卫星。该卫星计划在五到七年内拆除并重新进入大气层。亚马逊的 Kuiper 计划也计划推出 3000 多个。加上其他国家的参与者，人数实际上达到了数十万人。这些卫星大部分由铝合金制成，有的还含有铜、钛、银甚至金。每颗卫星重几百公斤，卫星有几十万颗。它相当于数万吨金属。随着时间的推移，它们返回大气层，燃烧形成金属蒸气，并分散在世界各地的天空中。几年前，科学家从高空飞机上收集平流层气溶胶，发现直径大于120纳米的颗粒中约有10%含有卫星烧蚀留下的金属成分。此前的研究使用了飞机，但飞机不能飞行超过60公里，只能探测已经沉降的颗粒。现在，研究人员利用激光雷达直接测量了100公里高空悬浮的原始污染物。铝的情况更令人担忧。铝和氧形成氧化铝，这是一种破坏臭氧的催化剂。当时，CFCs被用来破坏臭氧层，花了30年才修复它。目前，每年有数百吨氧化铝被注入平流层。没有人知道结果会是什么。金、银等稀有金属银和铂用于电子设备，铌和钼用于火箭发动机，锂和钴用于电池。这些元素在自然大气中很少见，但现在每年都会从大量的晚餐中排出。它们会引起什么化学反应？天空中云的形成会改变吗？对地球反射阳光的能力有影响吗？这一切都是未知数。因此，研究人员认为他们正在做的事情与 20 世纪 70 年代科学家开始监测氟氯化碳时所做的事情有点相似。当时，没有人能够预见到南极洲会出现臭氧空洞，当发现这一点时，已经晚了20年才采取行动。因此研究人员希望现在就开始监测空间碎片污染，以便人类有时间在问题恶化之前做出反应。参考文献：相关文章 https://doi.org/10.1038/s43247-025-03154-8 https://www.space.com/space-exploration/launches-spacecraft/scientists-measure-air-pollution-from-reentering-spacex-rocket-in-real-time-its-never-been-done-befmineral https://www.bbc.com/news/articles/cpd8z4eqlxno排版配置：胡伟伟
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