پرتاب موشک‌ها به لایه ازن آسیب می‌زند

در حالی که سفرهای فضایی خصوصی در حال رونق گرفتن است، دانشمندان دریافته‌اند که پرتاب موشک‌ها ممکن است به لایه ازون آسیب برساند. 

به گزارش ایسنا به نقل از نیواطلس، در حالی که شرکت‌های خصوصی برای عادی‌سازی پروازهای فضایی با هم رقابت می‌کنند، جو بالایی زمین به یک میدان آزمایش ناخواسته تبدیل شده است. هر پرتاب، پیروزی نبوغ بشر است، اما در پشت این درخشش، معادله‌ای آرام‌تر نهفته است. معادله‌ای که در آن، گازهای خروجی و پسماندهای سوخت با ازون واکنش نشان می‌دهند و لایه‌ای را که از حیات در زیر آن محافظت می‌کند، نازک می‌کنند. این مشکلی است که دانشمندان تازه شروع به بررسی آن کرده‌اند و به سرعت پرتاب خود موشک‌ها در حال افزایش است. 

در دهه ۱۹۸۰، یک بحران جوی متفاوت، توجه جهان را به خود جلب کرد. مواد شیمیایی مصنوعی به نام کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC) که معمولاً در مبرّدها و قوطی‌های اسپری استفاده می‌شدند، در حال ایجاد حفره در لایه ازون بودند و اجازه می‌دادند اشعه فرابنفش مضر از آن عبور کند.

واکنش جهانی، سریع و یکپارچه بود. پروتکل «مونترال ۱۹۸۷» استفاده از مواد تخریب‌کننده ازون را ممنوع کرد و جدول زمانی مشخصی برای حذف تدریجی آن‌ها تعیین کرد. در نتیجه، انتشار گازهای CFC تا ۹۹ درصد کاهش یافت و تا سال ۲۰۲۵، ماهواره‌ها خبر از بهبودی کوچکترین سوراخ‌های لایه ازون بر فراز قطب جنوب دادند. 

با بسته شدن یک فصل از آسیب‌های جوی، گویا فصل دیگری بی‌سروصدا در حال آغاز شدن است. افزایش پرتاب‌های تجاری، از شبکه‌های ماهواره‌ای گرفته تا گردشگری فضایی، چیزی را ایجاد کرده است که دانشمندان آن را نوعی «رنسانس موشکی» توصیف می‌کنند. پرتاب‌های سالانه از سال ۲۰۱۹ بیش از دو برابر شده است و هر کدام اثر انگشت شیمیایی در استراتوسفر از خود به جای می‌گذارند. 

با هر ماموریتی که از استراتوسفر عبور می‌کند، گازهای خروجی، کلر حاصل از سوخت‌های جامد، ذرات فلزی موتورها و دوده کربن سیاه حاصل از سوختن سوخت‌ها در اثر آن باقی می‌مانند. این باقیمانده‌ها در کنار هم، کاری بیش از به دام انداختن گرما در جو فوقانی انجام می‌دهند، آن‌ها واکنش‌های شیمیایی را تحریک می‌کنند که ازون را دقیقاً در جایی که شکننده‌ترین قسمت آن است، از هم می‌پاشند. 

ساندرو واتیونی (Sandro Vattioni) از ETH زوریخ، نویسنده اصلی یک مطالعه مدل‌سازی ۲۰۲۴ در مورد این موضوع می‌گوید: افزایش سریع پرتاب‌های موشک در سراسر جهان می‌تواند روند بهبودی لایه حیاتی ازون را کند کند. 

تیم واتیونی دریافت که اگرچه تأثیرات فعلی محدود است، اما لایه ازون هنوز حدود ۲ درصد نازک‌تر از قبل از کاهش مربوط به CFC است. 

به روایت اعداد

گروه تحقیقاتی لورا ریول (Laura Revell)، با تکیه بر چارچوب «واتیونی»، اخیراً چندین مسیر رشد ممکن را برای صنعت پرتاب جهانی مدل‌سازی کردند. در یک مورد متوسط، با حدود ۸۸۴ پرتاب در سال، ازون جهانی تا سال ۲۰۳۰ تقریباً ۰.۱۷ درصد نازک‌تر شد. تحت یک سناریوی رشد بالا نیز با نزدیک به ۲۰۴۰ پرتاب سالانه، تلفات در سطح جهانی به ۰.۲۹ درصد و تقریباً ۴ درصد در قطب جنوب افزایش یافت. 

این اعداد ممکن است کوچک به نظر برسند، اما شیمی ازون به هیچ وجه خطی نیست. حتی تغییرات جزئی می‌تواند بهبود را کند کند و دهه‌ها پیشرفت هماهنگ را از بین ببرد. 

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

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

قوی‌ترین عوامل مؤثر در از بین رفتن ازون بر اثر پرتاب موشک‌ها، کلر گازی و دوده هستند. کلر به صورت کاتالیزوری مولکول‌های ازون را از بین می‌برد، در حالی که دوده، جو میانی را گرم می‌کند و همین واکنش‌ها را تسریع می‌کند. 

اغلب پیشران‌ها اثری از دوده از خود به جای می‌گذارند، اما کلر منحصر به موتورهای موشک سوخت جامد است. موتورهایی که با مایعات برودتی مانند اکسیژن و هیدروژن سوخت‌گیری می‌شوند، اثرات ناچیزی بر ازون دارند، با این حال پیچیدگی آن‌ها باعث می‌شود که نادر باشند و امروزه فقط در حدود ۶ درصد از پرتاب‌ها استفاده می‌شوند. 

این داستان با بلند شدن موشک‌ها از زمین پایان نمی‌یابد، بلکه ورود مجدد موشک‌ها به جو، این داستان را ادامه‌دار می‌کند. ماهواره‌ها در مدار پایین زمین در نهایت با سقوط به جو می‌سوزند و اکسیدهای نیتروژن و گرد و غبار فلزی آزاد می‌کنند. اکسیدهای نیتروژن مستقیماً ازون را تخلیه می‌کنند، در حالی که فلزات می‌توانند ابرهای استراتوسفر قطبی را بارور کنند یا به عنوان سطوح واکنشی عمل کنند که از بین رفتن ازون را تقویت می‌کنند. 

این اثرات ورود مجدد به خوبی درک نشده‌اند و تا حد زیادی در مدل‌های فعلی وجود ندارند. با افزایش تعداد ماهواره‌ها، این بازگشت‌های آتشین بیشتر خواهند شد و احتمالاً تأثیر کلی آن‌ها بر ازو بیشتر از آن چیزی است که تخمین‌های فعلی نشان می‌دهند. 

این یافته‌ها در مجموع، آینده‌ای را ترسیم می‌کنند که کمتر به کشف و بیشتر به نظم و انضباط بستگی دارد. «ریول» نتیجه می‌گیرد که جلوگیری از تخریب بیشتر ازون هنوز در دسترس است. 

موفقیت، مستلزم هماهنگی دقیق دانشمندان و تنظیم‌کنندگان مقررات است. ردیابی انتشار گازهای موشک، حذف تدریجی سوخت‌های کلر و دوده، پیشبرد پیشرانه‌های پاک‌تر و اعمال نظارت بر خط لوله پرتاب، همگی ضروری خواهند بود. اگر از بحران ازون دهه ۱۹۸۰ چیزی آموخته باشیم، این است که تغییرات جوی بی‌سروصدا عمل می‌کنند. 

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