一項2月19日發表于《通訊-地球與環境》的研究表明，美國太空探索技術公司（SpaceX）的一枚火箭在重返大氣層過程中燒毀，釋放出一團金屬蒸汽云，覆蓋了歐洲上空。這類污染預計會隨著航天器和衛星數量的增多而加劇。
一年前，2025年2月19日，一枚本應濺落太平洋以便重復使用的獵鷹9號火箭第二級，因發動機故障失控，在北大西洋上空脫離軌道墜落。
歐洲多地民眾目睹了熊熊燃燒的殘骸劃過天際，部分碎片墜落在波蘭一處倉庫后方。看到新聞后，德國萊布尼茨大氣物理研究所的Robin Wing與同事立刻啟用了激光雷達。這是一種用于大氣監測的儀器。
20小時后，儀器探測到高空大氣中的鋰含量飆升10倍。鋰是火箭殼體的關鍵成分，此時金屬蒸汽云正飄經該區域。大氣模型顯示，這團蒸汽云從獵鷹9號再入點飄移了1600公里。該研究是首次將高空污染精準追溯到某一次具體航天器再入事件。
Wing表示：“這些微小金屬顆粒可能加速臭氧破壞，在平流層和中間層形成云，改變陽光在大氣中的傳播方式。但這一切都還缺乏充分研究。”
一張30秒長曝光照片，記錄了2025年2月19日，一枚獵鷹9號火箭第二級在德國柏林上空重返大氣層的畫面。圖片來源：Gerd Baumgarten
隨著商業航天發射量暴漲，多家公司大規模部署衛星星座，如SpaceX的星鏈、美國亞馬遜公司的利奧星座，人們對這類污染的擔憂日益加劇。目前，在軌衛星已達約1.45萬顆。就在上個月，SpaceX還申請再發射100萬顆衛星，以實現埃隆·馬斯克打造軌道數據中心、支撐人工智能的目標。
為避免碰撞事件產生更多太空垃圾的惡性循環，衛星在壽命末期通常會受控墜落并在大氣層中燒毀。專家表示，未來10年，太空垃圾顆粒數量可能增加50倍，其質量占比將超過目前流星體進入大氣總量的40%。
美國普渡大學的Daniel Cziczo表示：“很多人誤以為太空垃圾在大氣中燒毀就消失了。我們得冷靜下來，認真研究這些物質會帶來什么影響。”
獵鷹9號這團蒸汽云中估計含有30千克鋰。但考慮到火箭殼體的合金成分，其中鋁的含量要高得多。那么，對于報廢衛星釋放的有害化學物質，我們該多擔心呢？
如今，在軌衛星數量比以往任何時候都多，但它們燒毀時會產生新型大氣污染。現有證據正在揭示其潛在影響與應對方式。
汽化后的鋁會與大氣中的氧氣反應，生成氧化鋁顆粒。這些顆粒會為氯化合物提供反應表面，使其更易分解。該過程釋放出的氯自由基會與平流層中的臭氧分子反應并將其破壞。
研究人員估算，航天器燒毀每年向大氣中釋放1000噸氧化鋁，且排放量還在增長。這可能導致南半球臭氧層空洞重新擴大。而本來，隨著各國逐步淘汰消耗臭氧的制冷劑，該空洞已在持續縮小。臭氧損耗會讓更多太陽紫外線到達地面，增加皮膚癌風險。
英國倫敦大學學院的Eloise Marais說：“就金屬而言，我們正進入一個全新格局，即高層大氣受人為污染的影響，逐漸超過自然來源。太空垃圾正在抵消我們在修復臭氧層空洞上取得的進展。”
金屬氧化物顆粒還可以作為凝結核，讓水蒸氣凝結成水滴，在對流層上部形成卷云，而卷云會吸收熱量。科學家已在卷云中檢測到航天器燒毀產生的顆粒。如果它們促進卷云形成，可能會加劇全球變暖，盡管其影響遠小于二氧化碳等溫室氣體。
“大量科學證據表明，這些物質可能對大氣產生有害影響。現在輪到科學家去確認這些影響是否真實發生、嚴重程度如何。”Cziczo說。
目前已有一些潛在解決方案，比如用木材等材料制造衛星，或將更多衛星送入高空“墓地軌道”退役。Wing表示：“面對衛星數量這種爆發式增長，我們需要花點時間，先想清楚再付諸行動。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-03154-8