卫星燃烧后的残片可能会影响地球的磁场

“我们正用垃圾包围地球。”

（图源：欧洲航天局/美国宇航局）

随着越来越多的飞行器发射到地球轨道，空间飞行器的环境影响越发清晰。

数年来在地球大气层中燃烧的卫星数量不断增长，科学家一直对此感到担忧，现在有一篇新发表的论文探讨了地球周围突然出现的，源自卫星二次进入大气层的导电尘埃外壳可能会影响地球的保护磁场。

“我们正在用垃圾包围地球。“Sierra Solter-Hunt是一位美籍物理学家，冰岛大学的博士候选人，对空间在线网站说道。Sierra Solter-Hunt是新论文的唯一作者，这批那论文2023年12月预发布在预印本论文网站Arxiv上，仍在等待同行评议。从论文发布起，就在网上引起了大讨论。Sierra Solter-Hunt很开心看到大家的讨论，尽管有些人认为她的论文夸大其词。”我想引起人们讨论。“她说道。

Sierra Solter-Hunt在博士阶段关于等离子体尘埃的研究中注意到地球大气层上层中金属性质尘埃的浓度在增加。她解释道，等离子体尘埃的出现是由细小离子体气体和微观尘埃粒子相互作用形成的，细小离子体气体构成了地球的大气层上层，微观尘埃粒子是撞击地球的流星燃尽后的残留物，也可能是发射任务完成后燃料耗尽旋回大气层的卫星留下来的。

从时间之初起，流星就不时撞到地球上，但是流星的化学组成与卫星的化学组成完全不同。

“流星只包含很少量的高导电金属。“Solter-Hunt说道。”而卫星几乎全是由超导电性的金属组成。“

据Solter-Hunt估算，每天有50吨的空间火箭在大气层中蒸发，残留大约450千克的带电尘埃。这一数据比一个单独的星链卫星二次进入大气层会生成的残留物少了3倍。当前，根据美国国家海洋和大气管理局的统计，每天都会有一个老化的卫星在地球大气层中解体。但是随着像太空探索技术公司SpaceX这样的巨型星座发射者持续发射卫星队列，这一数据将会增加。

如果SpaceX按计划完成第二代星链，42，000个卫星组成的星座的发射，仅星链卫星每天就有23个卫星二次进入大气层。这是因为SpaceX计划用新一代，更完善的空间飞行器来逐渐更新它的卫星。

“仅是星链巨型星座，每天就有大约29吨的卫星二次进入大气层的物质产生。“Solter-Hunt说道。

研究者认为，在当前的技术下，很难建模得到关于这一数量的导电物质如何影响地球磁场的精确结果。

“卫星主要是由铝构成的，铝是超导体。“Solter-Hunt说，”超导体被用来封锁，扭曲或者屏蔽磁场。我担心在未来某个时间点，这些导电性尘埃可能会对磁气圈造成扰动。“

一组在2024年1月2日发射的SpaceX星链卫星——包含首批6个直连蜂窝通信能力的卫星（图源：SpaceX）

这个时间来临时，人造物的残骸重返大气层产生的导电尘埃，比地球上范艾伦辐射带的带点物质总量还要多，范艾伦辐射带是在地球磁场的影响下形成的两个累积来自太阳辐射的带电粒子的区域。

范艾伦辐射带的内层和外层分别位于3，700-7，400英里（6000到12000千米）和16000-28000英里（25000到45000千米）的高度。而来自卫星再入大气层的磁性尘埃会在更低一些的地方聚集——大约在地表上放37到50英里（60-80千米）的高处。

Solter-Hunt认为，由导电尘埃层引发的扰动，会在地球的保护磁场上戳出洞，从而使更多有害的宇宙辐射到达地球表面。在极端场景，几乎是世界末日般的预言里，磁气圈被削弱后，太阳风会掀开地球的大气层，正如数十亿年前太阳风掀跑火星上的大气层一样。

插图显示太阳风（红色部分）与地球磁场（蓝色部分，不按比例尺绘制）的相互作用。（图源：Mark Garlick/科学图像库/盖帝图像）

Solter-Hunt更关注对臭氧层的影响。当卫星燃烧时，卫星上的铝会转化成铝的氧化物，氧化铝会消耗臭氧。

之前一个研究小组发表了关于超级星链再入大气层的残骸会对臭氧层带来的危害，这个研究小组由Aaron Boley领导，他是加拿大英属哥伦比亚大学天文学和天体物理学的副教授。

Aaron Boley的论文发表在备受尊崇的科学报道期刊上，他拒绝详细点评Solter-Hunt论文，但是他说“这篇论文开启了重要的讨论“。

Karen Rosenlof是美国国家海洋和大气管理局的一位大气化学家，他发表过一些关于卫星再入大气层产生的铝的氧化物会对大气层上层带来影响的论文。他却认为应该谨慎看待这个结论。

科学家，包括Karen Rosenlof和Boley，早已开始关注关于大气层中逐渐增加的卫星残骸浓度以及长期会对地球产生的影响。

在2023年10月，有一个研究小组报告，使用美国宇航局的高空调查飞机在地表11.8英里处（19千米）检测到一些粒子，要么是火箭燃尽后的残留物，要么是燃烧的太空垃圾残骸。

研究者认为，鉴于这些粒子尺寸微小，这些例子要么会永久停留在大气层，要么会花很长时间返回地面。随着更频繁地火箭和卫星发射，粒子浓度会急剧增加。

就像地球大气层中的温室气体浓度不断增加一样，其后果要在今后几十年内逐渐清晰。

“这些巨型星座将会连续造成污染，“Solter-Hunt说，“巨型星座数量越来越多，会引发不同

的化学反应，而我们对此一无所知。”

BY:Tereza Pultarova

FY:小白

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