宇宙ゴミによる大気汚染は大きな問題になる可能性がある

2025 年 2 月 19 日にドイツのベルリン上空で大気圏に再突入するファルコン 9 上段を示す 30 秒の露出画像 ゲルト・バウムガルテン 大気圏に再突入した後に燃え尽きたスペースX社のロケットは、蒸発した金属のプルームをヨーロッパ上空に噴出した。この種の汚染は、宇宙船や人工衛星が成長するにつれて増加すると予想されている。 ファルコン9の上段は再利用を可能にするために太平洋に落下するように設計されていたが、エンジン故障により制御を失い、2025年2月に北大西洋上で軌道から落下した。 ヨーロッパ中の人々は、燃えるような破片が空に飛び、その一部がポーランドの倉庫の後ろに墜落するのを目撃しました。このニュースを見て、ドイツのライプニッツ大気物理学研究所のロビン・ウィング氏と同僚は、大気感知用の機器であるライダーの電源を入れた。 20時間後、ロケットの重要な構成要素であるリチウムが10倍に急増していることを、蒸発した金属のプルームが大気の上を漂っていることを検出した。 大気モデリングによると、プルームはファルコン9が大気圏に再突入した地域から1,600キロメートル離れたところまで移動したことが判明した。この研究は、特定の宇宙船再突入による高高度汚染を追跡した最初の研究です。 小さな金属粒子は「オゾン破壊を触媒し、成層圏や中間圏に雲を生成し、太陽光が大気中を通過する方法に影響を与える可能性がある」とウィング氏は言う。 「しかし、これらすべては研究されています。」 商業宇宙への打ち上げが急増し、企業がスペースXのスターリンクやアマゾンのLEOなどの巨大衛星群を拡張するにつれて、この種の汚染に対する懸念が高まっている。すでに約1万4500基の衛星が軌道上にあり、スペースXは先月、人工知能を強化する軌道上データセンターの構築というイーロン・マスク氏の目標に向けて、さらに100万基の衛星の打ち上げを申請した。 さらなるスペースデブリを生み出す衝突のサイクルを避けるために、衛星は通常、落下して寿命の終わりに燃え尽きることが許されています。専門家らは、スペースデブリの粒子の量は今後10年間で最大50倍に増加し、現在隕石によって大気中に持ち込まれている質量の40パーセントを超える可能性があるとしている。 この研究には関与していないインディアナ州パデュー大学のダニエル・ジッツォ氏は、スペースデブリは大気中で燃え尽きて消滅するという誤解があると語る。 「ここでブレーキを踏み、このことがどのような影響を与える可能性があるのか​​を徹底的に分析しましょう。」 ファルコン9号のプルームには推定30キログラムのリチウムが含まれていた。しかし、ロケットの船体の合金の組成を考慮すると、はるかに多量のアルミニウムが含まれることになります。 蒸発したアルミニウムは大気中の酸素と反応して酸化アルミニウム粒子を形成し、塩素化合物がより容易に分解できる表面を提供します。このプロセスで放出される塩素粒子は成層圏のオゾン分子と反応し、オゾン分子を破壊します。 研究者らは、宇宙船の燃焼により、毎年1,000トンの酸化アルミニウムが大気中に放出され、増加していると推定している。これにより、各国がオゾン層を破壊する冷媒ガスの段階的廃止に伴い縮小しつつある南半球のオゾンホールが拡大する恐れがある。オゾンの破壊により、太陽の紫外線が大量に侵入し、皮膚がんの原因となります。 「金属に関して言えば、私たちは、上層大気が自然発生源よりも人為的汚染の影響を大きく受けるという、この新しいパラダイムに向かって進んでいるのです」とユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのアロイス・マレ氏は言う。 「スペースデブリがオゾンホールの進行を破壊し始めている。」 金属酸化物の粒子は、水蒸気が液滴に凝縮する核としても機能し、対流圏上部に熱を閉じ込める巻雲を形成します。 科学者たちは、巻雲の中で燃え尽きた宇宙船からの粒子を測定しました。もし、巻雲の形成を促しているのであれば、二酸化炭素などの温室効果ガスに比べればその影響はまだ小さいとはいえ、地球温暖化が悪化する可能性がある。 「この物質が大気に対して有害な影響を与える可能性があるという科学的証拠はたくさんあります。現在、科学者として、そのような影響が実際に起こっているのか、そしてそれがどれほどひどいのかを解明するのは私たちの責任です」とジッツォ氏は言う。 木材などの材料で衛星を構築する（ただし、大気圏再突入時に黒い炭素煤が残る可能性がある）、またはより多くの衛星を高高度の「墓場軌道」に移動させるなど、解決策はいくつかあるかもしれない。 「実行する前に、少し時間をとって、何をしようとしているのかを考える必要があります」とウィング氏は言います。 「今回の衛星の爆発は…非常に速いので、その結果はわかりません。」 主題：