美国太空探索技术公司（SpaceX）的一枚火箭在重返大气层的过程中烧毁，并在欧洲上空释放出蒸发的金属羽流。随着航天器和卫星数量的增多，这类污染预计会进一步加剧。相关研究结果2月19日发表于《通讯-地球与环境》。

一年前，2025年2月19日，一枚猎鹰9号火箭的第二级因发动机故障失去控制，在北大西洋上空脱离轨道坠落。猎鹰9号原计划在太平洋溅落，以便重复使用。

欧洲多地的民众目睹了燃烧的残骸划过天际，部分碎片坠落在波兰的一处仓库后方。看到这个新闻后，德国莱布尼茨大气物理研究所的Robin Wing与同事立刻启动了激光雷达。这是一种用于监测大气的仪器。

20小时后，激光雷达在高空大气中探测到锂的含量飙升了10倍。锂是火箭壳体的关键成分，此时，蒸发的金属羽流正飘过该区域上空。大气模型显示，这股金属羽流已经从猎鹰9号的大气层再入点飘移了1600公里。这项研究首次将高空污染与航天器重返大气层的过程精准联系起来。

Wing表示：“这些微小的金属颗粒可能会加速破坏臭氧，在平流层和中间层形成云层，影响阳光在大气中的传播方式。但所有这一切仍缺乏充分研究。”

随着商业航天发射的飞速发展，以及多家公司部署大规模卫星星座，如SpaceX的Starlink、美国亚马逊公司的Leo，人们对这类污染的担忧日益加剧。目前，在轨卫星已达1.45万颗。就在上个月，SpaceX已申请再发射100万颗卫星，从而实现埃隆·马斯克打造轨道数据中心、为人工智能提供动力的目标。

为避免碰撞事件产生更多的太空垃圾，卫星在寿命末期通常会受控坠落并在大气层中烧毁。专家表示，未来10年，太空垃圾颗粒的数量可能会增加50倍，超过目前进入大气层的流星体质量的40%。

美国普渡大学的Daniel Cziczo表示：“很多人有一个误解，以为太空碎片会在大气中烧毁并消失。现在，我们需要认真对这些物质可能带来的影响做一些透彻的分析。”

猎鹰9号的这股羽流中估计含有30千克锂。但考虑到火箭壳体中的合金成分，其铝含量要高得多。汽化后的铝会与大气中的氧气反应，生成氧化铝颗粒。这些颗粒能够为氯化合物提供反应表面，使其更易分解。通过这一过程释放出的氯自由基会与平流层中的臭氧分子反应并破坏它们。

如今，在轨卫星数量比以往任何时候都多，它们烧毁时会产生新的大气污染。研究人员估计，每年烧毁的航天器会向大气中释放1000吨氧化铝，且数量还在增加。这可能导致南半球臭氧层空洞再次扩大。而随着各国逐步淘汰消耗臭氧层的制冷剂，臭氧层空洞本已持续缩小。臭氧的损耗会让更多太阳紫外线到达地面，增加罹患皮肤癌的风险。

英国伦敦大学学院的Eloise Marais说：“人为污染对高层大气的影响逐渐超过自然污染。太空碎片正在抵消我们修复臭氧层空洞取得的进展。”

此外，金属氧化物颗粒还可以作为凝结核，让水蒸气凝结成水滴，在对流层上部形成卷云，而这种云通常会吸收更多热量。科学家已在卷云中检测到航天器燃烧产生的颗粒。如果它们促进了卷云形成，可能会加剧全球变暖，尽管其影响远小于二氧化碳等温室气体。

“大量科学证据表明，这些物质可能对大气产生有害影响。作为科学家，我们需要搞清这些影响是否正在发生，以及严重程度如何。”Cziczo说。

目前已有一些潜在解决方案，比如用木头等材料制造卫星，或将更多退役卫星送入高空中的“墓地轨道”。Wing表示：“面对卫星数量的爆发式增长，我们需要花点时间，先想清楚再付诸行动。”

来源：中国科学报