افزایش سفرهای فضایی ممکن است به لایه ازن آسیب برساند!!

این نمودار بار کربن سیاه استراتوسفر جهانی سالانه تولید شده توسط 10000 تن دوده در هر سال (سیاه)، 30000 متریک تن در سال (آبی) و 100000 متریک تن در سال (سبز) را نشان می‌دهد. میانگین سری زمانی 50 ساله مستقیماً بالای هر خط برچسب گذاری شده است. سایه قرمز نشان دهنده 10 سال اول شبیه سازی است که از بقیه تجزیه و تحلیل حذف شده است. فعالیت فعلی پروازهای فضایی سالانه حدود 1000 تن کربن سیاه را به استراتوسفر وارد می‌کند. اعتبار: آزمایشگاه علوم شیمی NOAA

رشد پیش‌بینی‌شده در پرتاب موشک برای گردشگری فضایی، فرود روی ماه و شاید سفر به مریخ، رویای عصر جدیدی از اکتشافات فضایی را در سرمی‌پروراند. اما مطالعه NOAA نشان می‌دهد که افزایش قابل توجهی در فعالیت پروازهای فضایی ممکن است به لایه محافظ ازن در سیاره‌ای آسیب برساند که در آن زندگی می‌کنیم.

موتورهای موشک نفت سوز که به طور گسترده توسط صنعت پرتاب جهانی استفاده می‌شود، اگزوز حاوی کربن سیاه یا دوده را مستقیماً به داخل استراتوسفر منتشر می‌کنند، جایی که یک لایه ازن از تمام موجودات زنده روی زمین در برابر تأثیرات مضر اشعه ماوراء بنفش، از جمله سرطان پوست و سیستم ایمنی ضعیف در انسان و همچنین اختلال در کشاورزی و اکوسیستم محافظت می‌کند.

بر اساس تحقیقات جدید NOAA، افزایش 10 برابری پرتابهای سوخت هیدروکربنی که بر اساس روندهای اخیر در رشد ترافیک فضایی طی دو دهه آینده قابل قبول است، به لایه اوزون آسیب رسانده است.

کریستوفر مالونی، نویسنده اصلی، دانشمند تحقیقاتی CIRES که در آزمایشگاه علوم شیمی NOAA کار می‌کند، می‌گوید: «ما باید درباره تأثیر بالقوه موتورهای هیدروکربن‌سوز بر استراتوسفر و آب و هوای سطح زمین بیشتر بیاموزیم. با تحقیقات بیشتر، ما باید بتوانیم تاثیرات نسبی انواع مختلف موشک بر اقلیم و ازن را درک کنیم.

مالونی گفت که نرخ پرتاب در دهه‌های اخیر بیش از سه برابر شده است و رشد شتابان در دهه‌های آینده پیش‌بینی می‌شود. موشک‌ها تنها منبع مستقیم آلودگی آئروسل تولید شده توسط انسان در بالای تروپوسفر، پایین‌ترین ناحیه اتمسفر هستند که تا ارتفاع حدود چهار تا شش مایلی از سطح زمین گسترش می‌یابد.

این تیم تحقیقاتی از یک مدل آب و هوایی برای شبیه‌سازی تأثیر تقریباً 10000 متریک تن آلودگی دوده استفاده کردند که هر سال به مدت 50 سال به استراتوسفر در نیمکره شمالی تزریق می‌شود. در حال حاضر تخمین زده می‌شود که سالانه 1000 تن دوده اگزوز موشک ساطع می‌شود. محققان هشدار می‌دهند که میزان دقیق دوده ساطع شده از موتورهای هیدروکربنی مختلف که در سرتاسر جهان استفاده می شوند، به درستی درک نشده است.

محققان دریافتند که این سطح از فعالیت دمای سالانه در استراتوسفر را 0.5 تا 2 درجه سانتیگراد (یا تقریباً 1 تا 4 درجه فارنهایت) افزایش می‌دهد که با کاهش 3.5 درصد جریان جت نیمه گرمسیری، تضعیف گردش واژگونی استراتوسفر الگوهای گردش جهانی را تغییر می‌دهد.

چگونه اگزوز موشک بر لایه اوزون تأثیر می‌گذارد

رابرت پورتمن، نویسنده همکار، فیزیکدان تحقیقاتی آزمایشگاه علوم شیمی، خاطرنشان کرد که ازن استراتوسفر به شدت تحت تأثیر دما و گردش اتمسفر است، بنابراین برای تیم تحقیقاتی تعجب آور نبود که طبق این مدل تغییراتی در دمای استراتوسفر و بادها نیز ایجاد کرده است. دانشمندان دریافتند که کاهش ازن تقریباً در تمام ماههای سال در قطب 30 درجه شمالی یا تقریباً عرض جغرافیایی هیوستون رخ می‌دهد. حداکثر کاهش 4 درصدی در قطب شمال در ماه ژوئن اتفاق افتاد. تمام نقاط دیگر شمال 30 درجه شمالی حداقل مقداری کاهش ازن را در طول سال تجربه کردند. مالونی گفت که این الگوی فضایی از دست دادن ازن مستقیماً با توزیع مدل‌سازی شده کربن سیاه و گرمایش مرتبط با آن مطابقت دارد.

مالونی گفت: «پیش‌بینی می‌شود که افزایش پرتاب موشک‌ها می‌تواند مردم نیمکره شمالی را در معرض افزایش تشعشعات مضر فرابنفش قرار دهد.»

این تیم تحقیقاتی همچنین دو سناریوی انتشار بزرگتر از 30000 و 100000 تن آلودگی دوده را در سال شبیه‌سازی کردند تا اثرات افزایش بسیار زیاد سفرهای فضایی آینده را با استفاده از موتورهای هیدروکربنی بهتر درک کنند و بازخوردهایی را با وضوح بیشتری بررسی کنند که پاسخ جو را تعیین می‌کنند. نتایج نشان داد که استراتوسفر به تزریق کربن سیاه نسبتاً متوسط ​​حساس است. شبیه‌سازی‌های انتشار بزرگ‌تر، اختلالات مشابه و در عین حال شدیدتری را در گردش اتمسفر و از دست دادن آب و هوا نسبت به مورد 10000 متریک تن نشان داد.

ایجاد یک بنیاد تحقیقاتی

این مطالعه بر اساس تحقیقات قبلی اعضای تیم نویسنده انجام شد. یک مطالعه در سال 2010 به رهبری مارتین راس، یکی از نویسندگان، دانشمند شرکت هوافضا، برای اولین بار تأثیر آب و هوای افزایش پرتاب موشکهای دوده‌زا را بررسی کرد. مطالعه دومی که در NOAA در سال 2017 انجام شد که راس یکی از نویسندگان آن بود، واکنش آب و هوا به انتشار بخار آب از یک سیستم پرتاب فضایی قابل استفاده مجدد پیشنهادی با استفاده از موشک‌های پاک‌تر با سوخت هیدروژن را بررسی کرد.

راس گفت: کار ما بر اهمیت تخریب لایه ازن ناشی از ذرات دوده ساطع شده از موشکهای سوخت مایع تاکید می‌کند. این شبیه‌سازی‌ها این باور دیرینه را تغییر می‌دهد که تنها تهدیدی که پروازهای فضایی برای لایه اوزون ایجاد می‌کنند، موشک‌های با سوخت جامد است.

در حالی که تحقیقات جدید تأثیر دوده در اگزوز موشک را بر آب و هوا و ترکیب استراتوسفر توصیف می‌کند، دانشمندان گفتند که این نشان دهنده گام اولیه در درک طیف تأثیرات بر روی استراتوسفر از افزایش پرواز فضایی است.

آنها گفتند که انتشار احتراق از انواع مختلف موشک باید ارزیابی شود. دوده و سایر ذرات تولید شده توسط ماهواره‌ها که هنگام سقوط از مدار خارج می‌شوند نیز منبعی در حال رشد و ناشناخته برای انتشار در جو میانی به بالای جو هستند. این موضوعات به تحقیقات بیشتری نیاز دارند تا تصویری کامل از انتشارات صنعت فضایی و تأثیرات آن بر آب و هوا و ازن زمین ارائه شود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Projected increase in space travel may damage ozone layer

by NOAA Headquarters JUNE 22, 2022

https://phys.org/news/2022-06-space-ozone-layer.html