SpaceX發(fā)射了31次火箭。美國國家海洋和大氣管理局的一項新研究表明：在未來，如果我們發(fā)射越來越多的火箭，可能會讓我們的臭氧層置于危險之中（圖片源自NOAA）。

火箭發(fā)射——影響地球的臭氧層

太空旅游？登月？火星旅行？

火箭發(fā)射預計將會更多次，這讓許多人幻想著太空探索的新時代。

但是，美國國家海洋和大氣管理局的一項研究表明，大幅增加航天活動，可能會破壞地球上的保護性臭氧層。

如今，全球發(fā)射工業(yè)廣泛使用煤油火箭發(fā)動機，它排放出具有黑碳、煤煙的廢氣。這些廢氣會直接進入地球的平流層，那里有一層臭氧，以保護我們世界上的所有生物，免受太陽紫外線輻射的侵害。過多的這種輻射會破壞農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)，也會會導致皮膚癌，并削弱人類的免疫系統(tǒng)。

據(jù)NOAA在互評《地球物理研究大氣雜志》上發(fā)表的新研究，以碳氫化合物為燃料的發(fā)射增加10倍，將破壞臭氧層并改變大氣環(huán)流模式。

然而，根據(jù)最近交通增長趨勢，在未來20年內(nèi)出現(xiàn)這種增長水平是完全合理的。

博爾德市CIRES研究小組的克瑞斯托弗·馬洛尼，是這項新研究的主要作者。

他說: “我們需要了解的是，燃燒碳氫化合物發(fā)動機對平流層和地球表面的潛在影響。通過深入研究，才能夠更好地了解不同類型的火箭對氣候和臭氧的影響，比較相對高低?！?/p>

兩倍發(fā)射率？！

馬洛尼說：“近幾十年來，發(fā)射率增加了兩倍多，預計未來幾十年更會加速增長?！?/p>

火箭發(fā)射，是人類對流層上空產(chǎn)生的氣溶膠污染的唯一直接可能；對流層是大氣的最低區(qū)域，足以延伸至地球表面以上約4至6英里(6.5至9.5公里)的高度。

研究小組使用氣候模型模擬了50年來每年向北半球平流層注入1萬噸左右煙塵污染的影響（目前，每年有1000噸火箭煙塵排放）。

研究人員警告說：“除此以外，全球各地使用的不同類型碳氫燃料發(fā)動機，所產(chǎn)生和排放的煙塵的確切數(shù)量依然不明確?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，這種活動，每年將使平流層的溫度上升0.5至2攝氏度(或大約1至4華氏度)——這將通過減緩亞熱帶急流3.5%的速度、削弱平流層環(huán)流，來改變?nèi)蚋鞯氐沫h(huán)流模式。

該圖描述了每年全球平流層產(chǎn)生影響

黑色：1萬噸煙塵排放

藍色：3萬噸煙塵排放

綠色：10萬噸煙塵排放

紅色陰影表示模擬的前10年，該模擬被排除在其余分析之外

目前的航天活動每年向平流層排放約1000噸黑碳。

（圖片源自NOAA/化學科學實驗室）

臭氧層怎能被火箭廢氣影響？

化學科學實驗室的研究學家羅伯特·帕特曼指出，溫度和大氣環(huán)流對平流層臭氧有強烈的影響。

因此，毫不驚訝，研究小組發(fā)現(xiàn)，從該模型發(fā)現(xiàn)，平流層溫度、風的變化都會導致臭氧濃度的變化。

科學家們發(fā)現(xiàn)，一年中的幾乎所有時間，臭氧都在向北緯30度的極方向(也就大約是休斯頓的緯度)減少。

北極出現(xiàn)了4%的最大降幅。北緯30度以北的所有其他地區(qū)，全年至少都或多或少經(jīng)歷了臭氧減少的危機。

臭氧損失的這種空間模式與模擬的黑碳分布以及與之相關(guān)的變暖直接吻合。

Maloney說: “最重要的是，按照計劃增加火箭發(fā)射，可能會使北半球的人們面臨更多有害的紫外線輻射?！?/p>

研究隊伍還模擬了每年3萬噸和10萬噸煤煙污染的兩種更大的排放情景，來更好地理解未來增加使用碳氫化合物燃料發(fā)動機的太空旅行的影響。

深入調(diào)查大氣反應的結(jié)果顯示，平流層對相對溫和的黑碳注入很敏感。

較大排放模擬實驗顯示了類似的、但更嚴重的大氣環(huán)流中斷和氣候損失。

研究基礎(chǔ)是什么？我們來建立它！

這項研究，基于作者團隊成員之前的研究基礎(chǔ)上。

2010年，航空航天公司的科學家、合著者馬丁·羅斯領(lǐng)導的一項研究，首次探索了火箭發(fā)射產(chǎn)生煤煙增加對氣候的影響。羅斯是2017年NOAA進行的第二項研究的共同作者，他研究了利用更清潔的氫燃料火箭的擬議、可重復使用的太空發(fā)射系統(tǒng)對水蒸氣排放的氣候影響。

羅斯說:“我們的項目，強調(diào)了液體燃料煙塵顆粒造成臭氧損耗的重要性。這些模擬實驗改變了人們固有觀念，即太空飛行對臭氧層的唯一威脅來自固體燃料火箭——而我們已經(jīng)證明了，粒子才是太空飛行影響的作用所在?！?/p>

雖然，這項新研究包括了火箭尾氣中的煤煙對平流層氣候和成分的影響，但科學家們表示，它同樣代表了解平流層影響范圍的第一步。

他們說，是時候評估不同類型火箭的燃燒排放了。

衛(wèi)星脫離軌道時產(chǎn)生的煙塵，和其他顆粒也是中高層大氣中越來越多的排放源，但人們對其了解甚少。

這類問題都需要進一步研究，才能全面了解航天工業(yè)排放，及其對地球氣候和臭氧的影響。

總結(jié)：美國國家海洋和大氣管理局的一項新研究稱，未來20年增加火箭發(fā)射次數(shù)，發(fā)射所排放的碳、煙可能會破壞臭氧層！

BY:EarthSky Voicesand

FY:Alina Zhu

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