Segni dell’era spaziale: i metalli delle navi spaziali lasciati sulla scia del percorso dell’umanità verso le stelle

Utilizzando strumenti agganciati al muso dei loro aerei di ricerca e campionando a più di 11 miglia sopra la superficie del pianeta, i ricercatori hanno scoperto quantità significative di metalli negli aerosol nell’atmosfera, probabilmente derivanti da lanci e ritorni sempre più frequenti di veicoli spaziali e satelliti. Quella massa di metallo sta cambiando la chimica atmosferica in modi che potrebbero avere un impatto sull’atmosfera terrestre e sullo strato di ozono.

“Stiamo trovando questo materiale prodotto dall’uomo in quella che consideriamo un’area incontaminata dell’atmosfera”, ha detto Dan Cziczo, uno del gruppo di scienziati che ha pubblicato uno studio su questi risultati nel Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze. “E se qualcosa sta cambiando nella stratosfera – questa regione stabile dell’atmosfera – merita uno sguardo più attento.” Cziczo, professore e capo del Dipartimento di Scienze della Terra, dell’atmosfera e dei pianeti presso il College of Science di Purdue, è un esperto di scienze atmosferiche che ha trascorso decenni a studiare questa regione rarefatta.

Guidato da Dan Murphy, professore a contratto presso il Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e del Pianeta e ricercatore presso la National Oceanic and Atmospheric Administration, il team ha rilevato più di 20 elementi in rapporti che rispecchiano quelli utilizzati nelle leghe dei veicoli spaziali. Hanno scoperto che la massa di litio, alluminio, rame e piombo provenienti dal rientro dei veicoli spaziali superava di gran lunga quella dei metalli presenti nella polvere cosmica naturale. Quasi il 10% delle grandi particelle di acido solforico – le particelle che aiutano a proteggere e tamponare lo strato di ozono – contenevano alluminio e altri metalli dei veicoli spaziali.

Gli scienziati stimano che fino a 50.000 satelliti in più potrebbero raggiungere l’orbita entro il 2030. Il team calcola che ciò significhi che, nei prossimi decenni, fino alla metà delle particelle di acido solforico stratosferico conterrebbero metalli provenienti dal rientro. Quali effetti ciò potrebbe avere sull’atmosfera, sullo strato di ozono e sulla vita sulla Terra deve ancora essere compreso.

Gli scienziati sospettavano da tempo che veicoli spaziali e satelliti stessero modificando l’atmosfera superiore, ma studiare la stratosfera, dove non viviamo e dove anche i voli più alti entrano solo per breve tempo, è impegnativo.

Nell’ambito dell’Airborne Science Program della NASA, Murphy e il suo gruppo pilotano un aereo WB-57 per campionare l’atmosfera a 19 km dal suolo in Alaska, dove tendono a formarsi le nuvole circumpolari. Misurazioni simili furono effettuate da Cziczo e dal suo gruppo da un aereo ER-2 sopra gli Stati Uniti continentali. Entrambi i gruppi utilizzano strumenti fissati al cono per garantire che venga campionata solo l’aria più fresca e indisturbata.

Il cielo riparatore

Come la superficie imperturbabile dell’oceano, la stratosfera appare tranquilla, almeno agli occhi umani. La vita e la civiltà si svolgono principalmente sulla superficie del pianeta e nella troposfera, lo strato più basso dell’atmosfera. La stratosfera è uno strato dell’atmosfera sorprendentemente stabile e apparentemente sereno.

La stratosfera è anche il regno dello strato di ozono: quella meraviglia gassosa che funge da tenda globale per proteggere il pianeta e tutta la vita su di esso dai raggi brucianti delle radiazioni ultraviolette. Senza lo strato di ozono, probabilmente la vita non sarebbe mai sorta sulla Terra. E senza di essa, è improbabile che la vita possa continuare.

Gli ultimi decenni sono stati ricchi di eventi per la stratosfera. Lo strato di ozono è stato minacciato dai clorofluorocarburi negli anni ’80 e solo gli sforzi globali coordinati e sostenuti di governi e aziende hanno iniziato a dare i loro frutti nel ripararlo e ricostituirlo.

“Le stelle cadenti attraversano l’atmosfera”, ha detto Cziczo. “Spesso, il meteorite brucia nell’atmosfera e non diventa nemmeno un meteorite e non raggiunge il pianeta. Quindi il materiale di cui è composto rimane nell’atmosfera sotto forma di ioni. Formano gas molto caldo, che inizia a raffreddarsi e si condensano come molecole e cadono nella stratosfera. Le molecole si trovano l’una con l’altra, si uniscono e formano quello che chiamiamo fumo di meteorite. Recentemente gli scienziati hanno iniziato a notare che l’impronta chimica di queste particelle meteoritiche stava iniziando a cambiare, il che ci ha fatto chiedere: “Bene , cosa è cambiato?’ perché la composizione dei meteoriti non è cambiata. Ma il numero di veicoli spaziali sì.”

Ciò che sale

I lanci e i ritorni di veicoli spaziali un tempo erano eventi internazionali. I lanci dello Sputnik e delle missioni Mercury erano notizie da prima pagina. Ora, un’ondata crescente di innovazione e di allentamento della regolamentazione significa che dozzine di paesi e aziende sono in grado di lanciare in orbita satelliti e veicoli spaziali. Tutti questi satelliti devono essere lanciati su razzi e la maggior parte di quel materiale, alla fine, ritorna giù.

Come le scie delle grandi navi che solcano l’oceano, i razzi lasciano dietro di sé una scia di metalli che potrebbe cambiare l’atmosfera in modi che gli scienziati non riescono ancora a comprendere.

“Solo per mettere le cose in orbita, hai bisogno di tutto questo carburante e di un corpo enorme per sostenere il carico utile”, ha detto Cziczo. “Ci sono così tanti razzi che salgono e ritornano e così tanti satelliti che ricadono attraverso l’atmosfera che stanno iniziando a comparire nella stratosfera sotto forma di particelle di aerosol.”

Naturalmente, le stelle cadenti furono il primo sistema di consegna spaziale. Ogni giorno i meteoriti cadono nell’atmosfera. Il calore e l’attrito dell’atmosfera staccano il materiale da loro, proprio come fanno con i manufatti realizzati dall’uomo. Tuttavia, mentre centinaia di meteore entrano nell’atmosfera terrestre ogni giorno, sono sempre più rivaleggiate dalla massa di metalli che compongono le tonnellate di razzi Falcon, Ariane e Soyuz che spingono i veicoli spaziali nello spazio e ritornano sulla superficie terrestre.

“I cambiamenti nell’atmosfera possono essere difficili da studiare e complessi da comprendere”, ha detto Cziczo. “Ma ciò che questa ricerca ci mostra è che l’impatto dell’occupazione umana e del volo spaziale umano sul pianeta potrebbe essere significativo, forse più significativo di quanto avessimo ancora immaginato. Comprendere il nostro pianeta è una delle priorità di ricerca più urgenti che ci siano.”