In unserer Atmosphäre verglühende Satelliten sind möglicherweise nicht so harmlos wie zunächst angenommen

• Beim Verbrennen von Raumfahrzeugen in der Atmosphäre bleiben Metallpartikel zurück.
• Wissenschaftler versuchen herauszufinden, ob sich das auf das Klima auswirkt.
• Ein Risiko besteht darin, dass diese Partikel regenbogenfarbene Wolken auslösen können, die die Ozonschicht schädigen.

Satelliten und Raumfahrzeuge, die in unserer Atmosphäre verbrennen, hinterlassen Metallpartikel in der Stratosphäre – und Wissenschaftler befürchten, dass dies unserem Planeten schaden könnte.

Etwa 10 % der in der Stratosphäre schwebenden Partikel stammen mittlerweile aus der Luft- und Raumfahrtindustrie, und wir wissen nicht, ob sich dies auf das Klima auswirken könnte.

Ein Risiko besteht darin, dass diese neuen Partikel polare Stratosphärenwolken bilden könnten, bei denen es sich um spektakuläre regenbogenfarbene Wolken handelt, die die Ozonschicht schädigen können, sagten Experten gegenüber Business Insider.

„Dies ist ein guter Beweis dafür, wie wichtig Grundlagenforschung zur Stratosphäre ist“, sagte Daniel Murphy, Forscher am Chemical Science Lab der National Oceanic and Atmospheric Administration, der eine Untersuchung der Partikel leitete, gegenüber BI.

„Hier gibt es ein ganzes Phänomen, mit dem wir nicht gerechnet haben und dessen Auswirkungen wir nicht vollständig verstehen“, sagte er.

Stratosphärenpartikel können die Ozonschicht formen

Erinnern Sie sich an die Ozonschicht? Wenn Sie in den 80ern lebten, ist das wahrscheinlich die Zeit, mit der Sie es assoziieren würden.

Diese entscheidende Schicht der Atmosphäre, die größtenteils in der Stratosphäre liegt, schützt uns vor der ultravioletten Strahlung der Sonne. Vor etwa 40 Jahren sorgte es häufig für Schlagzeilen, als Wissenschaftler Alarm schlugen, dass über den Polen klaffende Löcher entstanden seien, die durch unkontrolliert in die Atmosphäre aufsteigende Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) entstanden seien.

Die Ozonlöcher machen heute nicht mehr so ​​oft Schlagzeilen. Dank des Montrealer Protokolls von 1987, einem globalen Abkommen, das einen Weg zum Ausstieg aus ozonschädigenden Gasen vorgab, haben sie sich stetig erholt.

Dennoch sind sie nicht weg. Im September 2023 wuchs das Loch über der Antarktis auf seine Größe an sechstgrößte Größe wurde noch nie beobachtet, bevor er wieder zurückschnappte, wahrscheinlich aufgrund der Partikel, die beim Ausbruch des Unterwasservulkans Hunga Tonga im Jahr 2022 ausgestoßen wurden.

Deshalb ist es wichtig, die Partikel in der Stratosphäre im Auge zu behalten. Diese nanometergroßen Flecken, die natürlicherweise von Meteoriteneinschlägen auf den Planeten stammen, können die Chemie der Stratosphäre dramatisch verändern.

In der Stratosphäre bilden sich normalerweise keine Wolken, da sie viel trockener ist als die Troposphäre, wo die meisten Wolken entstehen.

Durch das Einbringen von Elementen, die man normalerweise nicht am Himmel sieht, wie zum Beispiel Metalle, können sich diese Partikel mit der in der Stratosphäre natürlich vorkommenden Schwefelsäure verbinden und eine chemische Reaktion auslösen, die vorbeiziehenden Wasserdampf aufsaugen und so einen Eiskristall erzeugen kann.

Dies wiederum kann eine Kettenreaktion auslösen, die regenbogenfarbene polare Stratosphärenwolken erzeugt.

Für sich genommen sind diese atemberaubenden Wolken harmlos, aber wenn sie mit von Menschen erzeugten Gasen vermischt werden, können sie furchteinflößend sein. Die Wolkenränder bieten perfekte Bedingungen, um schädliche Chlor- und Bromide in ihre aktive, ozonzerstörende Form umzuwandeln.

Metall von Satelliten und Raumfahrzeugen verdampft in die Atmosphäre

Murphy und seine Kollegen haben kürzlich mit einem empfindlichen Detektor an Bord des Höhenforschungsflugzeugs WB-57 der NASA eine Untersuchung des Zustands stratosphärischer Partikel über Alaska durchgeführt.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Peer-Review-Zeitschrift PNAS im Oktober 2023 ergab, dass etwa 10 % der von ihnen aufgenommenen stratosphärischen Schwefelsäurepartikel nicht durch natürliche Ursachen erklärt werden konnten.

„Wir haben nicht wirklich nach Raumfahrzeugen gesucht, aber in den Daten wurde deutlich, dass es Elemente gab, die nicht von den Meteoren stammen konnten“, sagte Murphy gegenüber BI.

Die Partikel enthielten „viel zu viel Aluminium, viel zu viel Lithium, viel zu viel von einigen anderen Elementen, als dass sie von Meteoren stammen könnten“, sagte er.

Zwei in den Partikeln gefundene Elemente, Niob und Hafnium, seien besonders überraschend gewesen, so Murphy sagte.

Diese kommen nicht natürlich vor, sondern müssen verfeinert werden, sagten die Wissenschaftler.

„Die Kombination aus Aluminium und Kupfer sowie Niob und Hafnium, die in hitzebeständigen Hochleistungslegierungen verwendet werden, hat uns auf die Luft- und Raumfahrtindustrie hingewiesen“, fügte Murphy hinzu.

Im Moment wissen wir einfach nicht, was diese neuen Teilchen bewirken könnten. Aber Wissenschaftler sind bestrebt, es herauszufinden.

„Das ist ein neues Problem und wir fangen gerade erst an, es zu verstehen“, sagte Murphy.

Sie können möglicherweise polare Stratosphärenwolken auslösen. Wenn ja, könnte dies kurzfristig ein großes Problem darstellen, sagte Martin Chipperfield, Professor für Atmosphärenwissenschaften an der University of Leeds, Großbritannien, gegenüber BI.

„Der Zeitrahmen für das Verschwinden des Ozonlochs liegt nach aktuellen Vorhersagen bei etwa 2060, da der Chlorgehalt sehr, sehr langsam abnimmt“, sagte Chipperfield, der nicht an der Studie beteiligt war.

„Das gibt also kurzfristig immer noch viel Spielraum, wenn wir die Verbrennung von Weltraummüll in den nächsten Jahrzehnten stark steigern, damit das Ozonloch schlimmer wird, bevor es besser wird“, sagte er.

Diese neuen Partikel könnten auch in die Troposphäre wandern und dort die Entstehung beeinflussen federleichte Zirruswolken. Im Gegensatz zu anderen Wolken speichern Zirruswolken Wärme in unserer Atmosphäre, was die Klimakrise verschlimmern könnte.

Es ist auch möglich, dass die Partikel ein völlig neues Phänomen erzeugen. Oder sie konnten überhaupt nichts tun.

Ihre Zusammensetzung ist einzigartig, daher ist unklar, was einen erwartet. Murphy sagte, Wissenschaftler müssten Experimente im Labor durchführen, um dies herauszufinden.

„Es ist sehr wichtig, es zu verstehen, weil die Raumfahrtindustrie so schnell wächst“, sagte Murphy gegenüber BI.

„Wenn es Auswirkungen gibt, sollte man es lieber jetzt verstehen, bevor es wächst, als erst, wenn es schon viel gewachsen ist.“

Uns wird bewusst, wie wenig wir wissen

Da die Startkosten sinken, wird die Zahl der Satelliten, die den Planeten umkreisen, voraussichtlich auf über 100 % ansteigen 50.000 bis 2030, von jetzt etwa 8.000. Es wird erwartet, dass viele dieser Satelliten nur eine kurze Lebensdauer haben.

„Wenn man diese Zahlen multipliziert, wird ein Satellit im Durchschnitt etwa einmal pro Stunde wieder in die Atmosphäre eintreten“, sagte Murphy.

Murphy und seine Co-Autoren gehen davon aus, dass innerhalb der nächsten Jahrzehnte 50 % der Partikel in der Stratosphäre aus Luft- und Raumfahrtschrott bestehen könnten, was es umso dringender macht, zu verstehen, was sie bewirken.

Die Stilllegung von Raumfahrzeugen sei nur ein Teil der Gleichung, sagte Chipperfield.

„Es gibt eine zunehmende Zahl von Raketenstarts für kleine Satelliten und den Tourismus, die Kerosin oder andere Treibstoffe verbrennen, die in die Atmosphäre emittieren. Dann haben einige Satelliten und ihre Umlaufbahn Treibstoff wie Jod, der in die Atmosphäre zurückkehren kann. Und dann der Untergang“, sagte er sagte.

„Ich denke, der gesamte Lebenszyklus von Satelliten muss unbedingt beobachtet werden, und dieser Abbrand ist ein Teil davon“, sagte Chipperfield.

Wissenschaftler erwägen auch ernsthaft, die Atmosphäre geotechnisch zu verändern, um unseren Planeten vor der Hitze der Sonne zu schützen, indem sie Milliarden von Schwefelsäurepartikeln in die Stratosphäre schicken.

Für Murphy zeigt dies alles, wie wenig wir darüber wissen, wie Menschen die Stratosphäre beeinflussen, während immer mehr Streifzüge in den Himmel vordringen.

„Dass es immer noch eine Überraschung in unserem Verständnis der Zusammensetzung von Partikeln in der Stratosphäre gab, ist relevant für Gespräche über die Hinzufügung weiterer Partikel“, sagte Murphy.

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