太空：卫星对大气层有何影响？
为期两天的国际太空峰会将于今天周四在巴黎的大皇宫落下帷幕，虽然此次峰会遭到了美国的杯葛，但是依然有一百多个国家的代表出席了会议，会议讨论的议题包括太空探索、安全、经济以及太空领域的可持续发展等议题。如果说太空垃圾并不是一个新的话题的话，与卫星相关的污染问题却依然鲜为人知，而今天在SpaceX和亚马逊等巨头计划在太空部署数万颗卫星组成的星座之际，相关的污染问题已成为一个亟待解决的紧迫问题。
人造卫星被认为是用来造福人类的新科技产品，它们被用来观察地球，检测气候变化，它们使我们能够测量海平面上升、冰川和海冰消融，并监测干旱、火灾和森林砍伐。而我们今天对气候变化的了解，很大程度上都基于数十年来从太空进行的地球观测。
但是，科学家们近期发现，这些人造卫星正在对全球各国用了三十多年的时间修补起来的臭氧层构成威胁。
卫星重返大气层形成的氧化铝颗粒对臭氧层构成威胁
随着通信行业的飞速发展，通信卫星的数量迅速飙升，五年前，每年大约有1300颗卫星被送入轨道；而从2025年开始，这一数字超过4000颗，就拿SpaceX 的星链计划为例，目前已有近万颗星链卫星在地球上空运行。但这些卫星都有使用寿命，一般使用寿命为五年，使用期到期的卫星会被送回地球，它们以每秒数公里的速度进入大气层，温度飙升至极高，然后解体，大部分最终汽化。虽然航天器本身会化为尘埃，但它留下的尘埃却会以气体和微小颗粒的形式分散在高层大气中。
在这些在大气中分散的材料中，有一种材料尤其引起研究人员的关注：铝，它对环境有着显著的影响。卫星在重返大气层时，部分铝会形成微小的氧化铝颗粒。研究人员认为，这些颗粒可能会引发化学反应，最终导致臭氧层损耗。
一项发表于2024年的研究试图评估这种现象的程度。研究人员估计，对于一颗重250公斤、含铝量为30%的卫星，重返大气层会产生约30公斤的氧化铝纳米颗粒。如果卫星星座规模庞大，那么每年通过重返大气层产生的氧化铝总量可能高达数百吨。
发射卫星的火箭也可能是一大污染源
另外，除了退役的卫星之外，发射卫星的火箭也同样可能是一大污染源，2025年的2月19日， 马斯克的SpaceX公司猎鹰9号火箭的上级在欧洲上空发生失控，在完成任务后，没能按照计划坠入南太平洋，而是失控掉头并以大约每小时 2.8 万公里的速度扎进大气层。产生了一个可见的火球和持续的高空锂蒸气羽流。
此次事件提供了一个难得的机会，在德国屈伦斯博恩，一台共振激光雷达在猎鹰9号火箭上面级失控再入大气层约20小时后，探测到96公里高度的锂原子浓度增加了10倍。研究人员利用反向轨迹追踪了气团，最终确定了位于爱尔兰以西100公里高度的猎鹰9号再入大气层的路径。
研究人员还检查了所有自然原因。比如，会不会是流星雨带来的？，会不会是电磁暴导致的？最终他们排除了所有的自然因素，因为所有证据都指向同一个结论：那团锂云就是猎鹰 9 号的遗骸。这意味着人类首次直接测量到了太空垃圾重返大气层造成的污染。而且这个污染是可测的并且是能够追踪到具体来源的。相关的研究被发表在今年二月的自然杂志上。
能否准确预测对臭氧层的影响 ？
不能，这就需要我们区分已知和疑虑。我们已知的是，这种污染确实存在。2023年，美国研究人员直接从平流层采集了颗粒物。他们发现了铝，还发现了铜、锂和其他金属，其比例与航天器的特征相符。因此，我们的太空活动至少在局部范围内已经改变了高层大气的成分。
我们尚不清楚，或者至少目前还无法准确测量的是，这种污染对臭氧层整体的影响。我们知道它确实会产生影响，但影响程度仍有待确定。这方面仍有许多研究工作要做。如果每年大气层都有数十吨的氧化铝，那么得益于蒙特利尔公约而被刚刚被修补完好的臭氧层是否有将被催化？
上个世纪七十年代科学家们早已指出氟氯碳化物对地球臭氧层所造成的损害，然而，近二十年之后，当南极上空出现了臭氧洞之后，国际社会才签署了有关保护臭氧层的国际公约《蒙特利尔议定书》。
不知研究人员的上述发现，以及臭氧层受损的前车之鉴是否会为太空行业的决策人员带来一些警示。