Satelity Starlink jsou časovaná bomba. Mohou představovat novou hrozbu pro naši ozónovou vrstvu

Komunikační společnosti, jako je Starlink, plánují v příštím desetiletí vynést na oběžnou dráhu kolem Země desítky tisíc satelitů. Rostoucí roj již nyní způsobuje astronomům problémy, ale nedávný výzkum nastolil další otázku: co se stane, až začnou padat?

Až tyto družice dosáhnou konce své životnosti, spadnou do zemské atmosféry a shoří. Cestou za sebou zanechají stopu drobných kovových částic. Podle studie, kterou minulý týden zveřejnil tým amerických vědců, může tento satelitní déšť do atmosféry ročně vypustit 360 tun drobných částic oxidu hlinitého.

Hliník bude většinou vystřelován do výšky mezi 50 a 85 kilometry, ale pak bude snášen dolů do stratosféry – domova ochranné ozónové vrstvy Země. Co to znamená? Podle studie by mohl kontejner družice usnadnit chemické reakce, které ničí ozonovou vrstvu. To není ještě úplně špatně, ale jak uvidíme, příběh není zdaleka tak jednoduchý.

Jak dochází k ničení ozonu?

Úbytek ozonu ve stratosféře způsobují „volné radikály“ – atomy nebo molekuly s volným elektronem. Když radikály vznikají, spouštějí cykly, které ničí mnoho molekul ozonu. (Tyto cykly mají jména, která by obdivoval i Dr. Seuss: NOx, HOx, ClOx a BrOx, protože všechny zahrnují kyslík a dusík, vodík, chlór a brom.)

Tyto radikály vznikají při rozkladu stabilních plynů ultrafialovým zářením, kterého je ve stratosféře dostatek. Oxidy dusíku (NOx) začínají oxidem dusným. Jedná se o skleníkový plyn, který přirozeně produkují mikrobi, ale lidská výroba hnojiv a zemědělství zvýšily jeho množství v ovzduší. Cyklus HOx zahrnuje vodíkové radikály z vodní páry. Do stratosféry se nedostane mnoho vodní páry, ačkoli události jako podmořská erupce sopky Hunga Tonga-Hunga Ha’apai v roce 2022 mohou někdy vnést velké množství.

Voda ve stratosféře vytváří množství malých aerosolových částic, které vytvářejí velkou plochu pro chemické reakce a také rozptylují více světla, takže vznikají krásné západy slunce. (K oběma těmto bodům se vrátím později.)

Jak freony způsobily ozónovou díru

ClOx a BrOx jsou cykly odpovědné za nejznámější poškození ozonové vrstvy: „ozonovou díru“ způsobenou chlorofluorouhlovodíky (CFC) a halony. Tyto dnes již zakázané chemikálie se běžně používaly v chladničkách a hasicích přístrojích a do stratosféry vnášely chlor a brom.

Z freonů se ve stratosféře rychle uvolňují chlorové radikály. Tento reaktivní chlor je však rychle neutralizován a vázán v molekulách s radikály dusíku a vody. To, co se děje dál, závisí na aerosolech ve stratosféře a v blízkosti pólů také na mracích.

Aerosoly urychlují chemické reakce tím, že jim poskytují povrch, na kterém mohou probíhat. V důsledku toho aerosoly ve stratosféře uvolňují reaktivní chlor (a brom). Polární stratosférické mraky také odstraňují ze vzduchu vodu a oxidy dusíku. Obecně tedy platí, že pokud je v okolí více stratosférických aerosolů, je pravděpodobné, že dojde k většímu úbytku ozonu.

Stále kovovější stratosféra

Podrobnosti specifického vnášení oxidů hliníku padajícími satelity by byly poměrně složité. Nejedná se o první studii, která upozorňuje na rostoucí znečištění stratosféry zpětně dopadajícím kosmickým smetím.

V roce 2023 vědci zkoumající aerosolové částice ve stratosféře zjistili stopy kovů ze zpětného vstupu kosmických lodí. Zjistili, že 10 % stratosférických aerosolů již obsahuje hliník, a předpověděli, že v příštích 10-30 letech se tento podíl zvýší na 50 %. (Přibližně 50 procent stratosférických aerosolových částic již obsahuje kovy z meteoritů).

Nevíme, jaký to bude mít dopad. Jedním z pravděpodobných výsledků by bylo, že částice hliníku podnítí růst částic obsahujících led. To znamená, že by vzniklo více menších, chladných, reflexních částic s větší plochou povrchu, na níž by mohla probíhat chemie.

Nevíme také, jak budou částice hliníku interagovat s kyselinou sírovou, kyselinou dusičnou a vodou, které se nacházejí ve stratosféře. V důsledku toho nemůžeme říci, jaké to bude mít důsledky pro úbytek ozonu.

Poučení ze sopek

Abychom skutečně pochopili, co tyto oxidy hliníku znamenají pro úbytek ozonu, potřebujeme laboratorní studie, abychom mohli podrobněji modelovat chemii a také se podívat, jak se částice pohybují v atmosféře.

Například po erupci Hunga Tonga-Hunga Ha’apai se vodní pára ve stratosféře rychle promíchala kolem jižní polokoule a poté se přesunula směrem k pólu. Zpočátku tato dodatečná voda způsobovala intenzivní a krásné západy slunce, ale o rok později se tyto vodní aerosoly na celé jižní polokouli dobře naředily a už je nevidíme.

Globální proudění zvané Brewer-Dobsonova cirkulace pohybuje vzduchem nahoru do stratosféry v blízkosti rovníku a zpět dolů k pólům. Aerosoly a plyny tak mohou ve stratosféře zůstat maximálně šest let. (Změna klimatu tuto cirkulaci urychluje, což znamená, že doba, po kterou jsou aerosoly a plyny ve stratosféře, je postupně kratší.)

Slavná erupce hory Pinatubo v roce 1991 také způsobila krásné západy slunce. Do stratosféry se při ní dostalo více než 15 milionů tun oxidu siřičitého, který ochladil zemský povrch na dobu asi tří let o něco málo přes půl stupně Celsia. Tato událost je inspirací pro návrhy geoinženýrství, které má zpomalit klimatické změny záměrným vypouštěním sirnatých aerosolů do stratosféry.

Mnoho otázek zůstává

V porovnání s 15 miliony tun Pinatuba se 360 tun oxidu hlinitého zdá být zanedbatelným množstvím. Nevíme však, jak se budou oxidy hliníku fyzikálně chovat ve stratosférických podmínkách. Vytvoří aerosoly, které budou menší a odrazivější – a tím ochladí povrch, podobně jako geoinženýrské scénáře se vstřikováním stratosférického aerosolu?

Nevíme také, jak se bude hliník chovat chemicky. Bude vytvářet ledová jádra? Jak bude interagovat s kyselinou dusičnou a sírovou? Bude uvolňovat uzamčený chlór účinněji než současné stratosférické aerosoly a usnadní tak ničení ozonu?

A hliníkové aerosoly samozřejmě nezůstanou ve stratosféře navždy. Až nakonec spadnou na zem, co toto kovové znečištění způsobí v našich polárních oblastech? Všechny tyto otázky je třeba řešit. Podle některých odhadů může být do roku 2030 vypuštěno více než 50 000 družic, takže bychom se jimi měli zabývat rychle.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: scientificamerican.com, independent.co.uk