Wetenschappers ontdekken sporen van vervuilende metalen in de stratosfeer: het is de schuld van raketten
Vaak zijn de gevolgen van bepaald gedrag niet duidelijk en zichtbaar, maar toch zijn ze er en op een gegeven moment manifesteren ze zich onverbiddelijk. Hetzelfde geldt voor vervuiling, in dit geval die van de atmosfeer van de aarde: dit is wat wetenschappers erover hebben ontdekt.
Terrestrische en ruimtevervuiling en de rol van de stratosfeer
AI Generated - Psycode
We weten veel over vervuiling, waartegen we ecologische en duurzame tegenmaatregelen proberen te nemen. Laten we eens denken aan de atmosferische, mariene en oceanische problemen, veroorzaakt door het vrijkomen van schadelijke en niet-biologisch afbreekbare stoffen in de lucht en het water, met onvermijdelijke gevolgen op de lange termijn. Elke dag horen we bijvoorbeeld over smog en de giftige elementen die we regelmatig inademen, veroorzaakt door motorvoertuigen, verbranding, industriële installaties, energiecentrales enzovoort, die een extreem negatieve impact kunnen hebben op zowel het ecosysteem als op onze gezondheid.
Maar hoe zit het met de vervuiling in de ruimte? Hoeveel weten we er eigenlijk van? Ruimteafval bestaat voornamelijk uit objecten zoals oude satellieten en puin dat na ruimtemissies in de baan van de aarde is achtergebleven. Deze accumulatie kan een bedreiging vormen voor toekomstige missies, mogelijke botsingen veroorzaken en verdere vervuiling veroorzaken. In dit opzicht hebben wetenschappers die de stratosfeer bestuderen een nieuwe, verontrustende ontdekking gedaan.
Sporen van vervuilende metalen gedetecteerd in de stratosfeer: het onderzoek
Wetenschappers van NOAA, de National Oceanic and Atmospheric Administration, in Colorado, VS, hebben ontdekt dat de atmosfeer ongeveer twaalf kilometer boven het aardoppervlak gevuld is met deeltjes die verschillende metalen bevatten, die deze laag onzichtbaar vervuilen. Hun oorsprong lijkt te behoren tot de raketten die terugkeren naar de aarde, oververhit door de hitte van de reis. Het onderzoek werd uitgevoerd op basis van gegevens verzameld door een vliegtuig op grote hoogte, boven het Noordpoolgebied, tijdens de SABRE-missie, oftewel Stratospheric Aerosol Processes, Budget and Radiative Effects. Het doel was om verder te gaan in de identificatie van aërosolen, vaste of vloeibare deeltjes aanwezig in de lucht, verspreid in de stratosfeer, die druppels zwavelzuur bevatten die het gevolg zijn van de oxidatie van carbonylsulfide.
De stratosfeer is een van de lagen van de atmosfeer van de aarde, om precies te zijn de tweede, gelegen boven de troposfeer en onder de mesosfeer. De uitbreiding ervan strekt zich uit van ongeveer 10 tot 50 kilometer boven het aardoppervlak en herbergt de ozonlaag, die verantwoordelijk is voor het absorberen van schadelijke UV-stralen. Door ultraviolette straling te absorberen, zet ozon deze om in warmte, waardoor we effectief worden beschermd tegen gevaarlijke straling. Dit is de reden waarom, hoe meer de breedtegraad toeneemt, hoe hoger de temperatuur wordt, in tegenstelling tot wat er in de troposfeer gebeurt. De functie en gezondheid van de stratosfeer zijn daarom van fundamenteel belang voor ons voortbestaan en dat van het hele ecosysteem.
Dit is de reden waarom de ontdekking van de wetenschappers zorgwekkend is: met behulp van een zeer gevoelig apparaat dat aan de voorkant van NASA's WB-57 onderzoeksvliegtuig was bevestigd, was het mogelijk om de aanwezigheid van aluminium en metalen in ongeveer 10% van de zwavelzuurdeeltjes te detecteren, die de overgrote meerderheid vertegenwoordigen van de deeltjes die in de stratosfeer aanwezig zijn.
Het aantal vervuilende metalen in de stratosfeer zal toenemen
Daniel Murphy, een scheikundige bij het Chemical Sciences Laboratory, en zijn team slaagden er ook in om de waargenomen elementen te koppelen aan speciale legeringen die in raketten en satellieten worden gebruikt, wat hun oorsprong bevestigt: verdampt metaal van het ruimtevaartuig dat terugkeert naar de aarde. "Twee van de meest verrassende elementen die we in deze deeltjes zagen waren niobium en hafnium, beide zeldzame elementen die je niet verwacht in de stratosfeer. Het was een mysterie waar deze metalen vandaan kwamen en hoe ze daar terechtkwamen." Nu is het mysterie opgelost: aerosolen, die de functie hebben de zonnestralen te absorberen en te reflecteren en zo het leven op aarde te beschermen, zijn vervuild door ruimteschroot. Zowel niobium als hafnium kunnen in feite niet als vrije elementen in de natuur worden gevonden, maar worden geraffineerd uit mineralen, zoals in de superlegeringen van raketten. Bovendien bevatten sommige deeltjes koper, aluminium en lithium in aanzienlijk grotere hoeveelheden dan die welke worden gedetecteerd in meteorieten, die deel uitmaken van het zogenaamde ruimtestof. “De combinatie van aluminium en koper, maar ook niobium en hafnium, gebruikt in hittebestendige en hoogwaardige legeringen, heeft ons op de lucht- en ruimtevaartindustrie gewezen.”
In totaal kon het team meer dan twintig verschillende elementen identificeren in deeltjes die verband houden met de terugkeer van satellieten en raketten, waaronder ijzer, lood, zilver, titanium, zink en magnesium. Dit was mogelijk dankzij PALMS, een acroniem voor Particle Analysis by Laser Mass Spectrometry, een instrument dat elk deeltje in de lucht kan assimileren en chemisch onderzoeken terwijl het vliegtuig beweegt. Eenmaal binnen wordt het aerosoldeeltje geanalyseerd door twee laserstralen, die de grootte en snelheid ervan onthullen. Op dit punt gaat een derde krachtige laser verder met het verdampen ervan en de residuen komen terecht in twee massaspectrometers, die in staat zijn om het "DNA" van elk deeltje nauwkeurig te identificeren.
De grootste zorg is nu om te begrijpen hoe dit puin de toekomstige toename van het ruimteverkeer zou kunnen beïnvloeden. Eén hypothese is om de stratosfeer te verspreiden met miljoenen tonnen zwavel-aërosolen, om zo de opwarming van de aarde te vertragen door zonlicht terug de ruimte in te reflecteren. Als momenteel ongeveer 10% van de stratosferische deeltjes metalen uit raketten en satellieten bevat, zou dit percentage in de nabije toekomst kunnen stijgen tot 50%. "Er zal veel werk moeten worden verzet om de implicaties van deze nieuwe metalen in de stratosfeer te begrijpen", zei Murphy.
Vervuiling van de stratosfeer door raketten: de gevolgen zijn onbekend
Martin Ross van The Aerospace Corporation en co-auteur van de studie zei: “Met 10% is de huidige fractie van stratosferische aërosolen met metaalkernen niet groot, maar er zijn in de afgelopen vijf jaar meer dan 5.000 satellieten gelanceerd. De meeste daarvan zullen in de komende vijf jaar terugkeren, en we moeten weten hoe dit de stratosferische aërosolen verder kan beïnvloeden”. Raketten en satellieten zijn in feite ontworpen om de ruimte in te worden gelanceerd en aan het einde van de missie uit de baan te raken. In de fase van terugkeer verbranden de materialen in de bovenste atmosfeer om niet op de aarde neer te vallen, maar de gevolgen van het vrijkomen van metaaldampen in deze laag zijn groot. “De hoeveelheid aluminium in stratosferische zwavelzuurdeeltjes zal naar verwachting vergelijkbaar worden met of zelfs groter zijn dan de hoeveelheid meteorisch ijzer, met onbekende gevolgen voor insluitsels en kernvorming van ijs.” Dit betekent dat puin van oude ruimtevaartuigen invloed kan hebben op de manier waarop water in de stratosfeer tot ijs bevriest, waardoor mogelijk de grootte van aërosoldeeltjes verandert.
"De ruimtevaartindustrie is een tijdperk van snelle groei ingegaan. Met tienduizenden kleine satellieten gepland voor een lage baan om de aarde, zal die toename in massa worden opgesplitst in nog veel meer gebeurtenissen", aldus de onderzoekers. Daarom vervuilt ruimteafval dat is ontworpen voor verwijdering feitelijk de bovenste laag van de aarde en dit fenomeen vereist verder onderzoek om de langetermijneffecten ervan te begrijpen. Zeker, de verkenning van de ruimte zal toenemen, maar hoeveel gaat het ons kosten om het universum te ontdekken?
