در حالی که سفرهای فضایی خصوصی در حال رونق گرفتن است، دانشمندان دریافته اند که پرتاب موشک ها ممکن است به لایه ازون آسیب برساند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیواطلس، در حالی که شرکت های خصوصی برای عادی سازی پروازهای فضایی با هم رقابت می کنند، جو بالایی زمین به یک میدان آزمایش ناخواسته تبدیل شده است. هر پرتاب، پیروزی نبوغ بشر است، اما در پشت این درخشش، معادله ای آرام تر نهفته است. معادله ای که در آن، گازهای خروجی و پسماندهای سوخت با ازون واکنش نشان می دهند و لایه ای را که از حیات در زیر آن محافظت می کند، نازک می کنند. این مشکلی است که دانشمندان تازه شروع به بررسی آن کرده اند و به سرعت پرتاب خود موشک ها در حال افزایش است.

در دهه 1980، یک بحران جوی متفاوت، توجه جهان را به خود جلب کرد. مواد شیمیایی مصنوعی به نام کلروفلوئوروکربن ها (CFC) که معمولاً در مبرّدها و قوطی های اسپری استفاده می شدند، در حال ایجاد حفره در لایه ازون بودند و اجازه می دادند اشعه فرابنفش مضر از آن عبور کند.

واکنش جهانی، سریع و یکپارچه بود. پروتکل مونترال 1987 استفاده از مواد تخریب کننده ازون را ممنوع کرد و جدول زمانی مشخصی برای حذف تدریجی آن ها تعیین کرد. در نتیجه، انتشار گازهای CFC تا 99 درصد کاهش یافت و تا سال 2025، ماهواره ها خبر از بهبودی کوچکترین سوراخ های لایه ازون بر فراز قطب جنوب دادند.

با بسته شدن یک فصل از آسیب های جوی، گویا فصل دیگری بی سروصدا در حال آغاز شدن است. افزایش پرتاب های تجاری، از شبکه های ماهواره ای گرفته تا گردشگری فضایی، چیزی را ایجاد کرده است که دانشمندان آن را نوعی رنسانس موشکی توصیف می کنند. پرتاب های سالانه از سال 2019 بیش از دو برابر شده است و هر کدام اثر انگشت شیمیایی در استراتوسفر از خود به جای می گذارند.

با هر ماموریتی که از استراتوسفر عبور می کند، گازهای خروجی، کلر حاصل از سوخت های جامد، ذرات فلزی موتورها و دوده کربن سیاه حاصل از سوختن سوخت ها در اثر آن باقی می مانند. این باقیمانده ها در کنار هم، کاری بیش از به دام انداختن گرما در جو فوقانی انجام می دهند، آن ها واکنش های شیمیایی را تحریک می کنند که ازون را دقیقاً در جایی که شکننده ترین قسمت آن است، از هم می پاشند.

ساندرو واتیونی (Sandro Vattioni) از ETH زوریخ، نویسنده اصلی یک مطالعه مدل سازی 2024 در مورد این موضوع می گوید: افزایش سریع پرتاب های موشک در سراسر جهان می تواند روند بهبودی لایه حیاتی ازون را کند کند.

تیم واتیونی دریافت که اگرچه تأثیرات فعلی محدود است، اما لایه ازون هنوز حدود 2 درصد نازک تر از قبل از کاهش مربوط به CFC است.

گروه تحقیقاتی لورا ریول (Laura Revell)، با تکیه بر چارچوب واتیونی ، اخیراً چندین مسیر رشد ممکن را برای صنعت پرتاب جهانی مدل سازی کردند. در یک مورد متوسط، با حدود 884 پرتاب در سال، ازون جهانی تا سال 2030 تقریباً 0.17 درصد نازک تر شد. تحت یک سناریوی رشد بالا نیز با نزدیک به 2040 پرتاب سالانه، تلفات در سطح جهانی به 0.29 درصد و تقریباً 4 درصد در قطب جنوب افزایش یافت.

این اعداد ممکن است کوچک به نظر برسند، اما شیمی ازون به هیچ وجه خطی نیست. حتی تغییرات جزیی می تواند بهبود را کند کند و دهه ها پیشرفت هماهنگ را از بین ببرد.

هر دو مطالعه به یک هشدار واضح همگرا هستند؛ بدون نیروی محرکه پاک تر، یک صنعت پرتاب به سرعت در حال گسترش می تواند بخش زیادی از بهبودی حاصل شده تحت پروتکل مونترال را خنثی کند.

دانشمندان برای درک دلیل آن، به شیمی موجود درون لایه ازون اشاره می کنند.

قوی ترین عوامل مؤثر در از بین رفتن ازون بر اثر پرتاب موشک ها، کلر گازی و دوده هستند. کلر به صورت کاتالیزوری مولکول های ازون را از بین می برد، در حالی که دوده، جو میانی را گرم می کند و همین واکنش ها را تسریع می کند.

اغلب پیشران ها اثری از دوده از خود به جای می گذارند، اما کلر منحصر به موتورهای موشک سوخت جامد است. موتورهایی که با مایعات برودتی مانند اکسیژن و هیدروژن سوخت گیری می شوند، اثرات ناچیزی بر ازون دارند، با این حال پیچیدگی آن ها باعث می شود که نادر باشند و امروزه فقط در حدود 6 درصد از پرتاب ها استفاده می شوند.

این داستان با بلند شدن موشک ها از زمین پایان نمی یابد، بلکه ورود مجدد موشک ها به جو، این داستان را ادامه دار می کند. ماهواره ها در مدار پایین زمین در نهایت با سقوط به جو می سوزند و اکسیدهای نیتروژن و گرد و غبار فلزی آزاد می کنند. اکسیدهای نیتروژن مستقیماً ازون را تخلیه می کنند، در حالی که فلزات می توانند ابرهای استراتوسفر قطبی را بارور کنند یا به عنوان سطوح واکنشی عمل کنند که از بین رفتن ازون را تقویت می کنند.

این اثرات ورود مجدد به خوبی درک نشده اند و تا حد زیادی در مدل های فعلی وجود ندارند. با افزایش تعداد ماهواره ها، این بازگشت های آتشین بیشتر خواهند شد و احتمالاً تأثیر کلی آن ها بر ازو بیشتر از آن چیزی است که تخمین های فعلی نشان می دهند.

این یافته ها در مجموع، آینده ای را ترسیم می کنند که کمتر به کشف و بیشتر به نظم و انضباط بستگی دارد. ریول نتیجه می گیرد که جلوگیری از تخریب بیشتر ازون هنوز در دسترس است.

موفقیت، مستلزم هماهنگی دقیق دانشمندان و تنظیم کنندگان مقررات است. ردیابی انتشار گازهای موشک، حذف تدریجی سوخت های کلر و دوده، پیشبرد پیشرانه های پاک تر و اعمال نظارت بر خط لوله پرتاب، همگی ضروری خواهند بود. اگر از بحران ازون دهه 1980 چیزی آموخته باشیم، این است که تغییرات جوی بی سروصدا عمل می کنند.

این مطالعه در مجله NPJ: Climate and Atmospheric Science منتشر شده است.