لأول مرة على الإطلاق، لاحظ العلماء في الوقت الفعلي تقريبًا سحابة من تلوث الهواء نشأت نتيجة لاحتراق الحطام الفضائي في الغلاف الجوي للأرض. سيساعد هذا القياس الخارق الباحثين في كيمياء الغلاف الجوي على كشف التفاعلات الكيميائية المعقدة الناجمة عن تلوث الهواء السام الناتج عن عمليات إعادة الدخول، والتي قد يكون لها آثار مدمرة على الغلاف الجوي للأرض والمناخ.
تم اكتشاف سحابة الليثيوم في 20 فبراير 2025، بعد المرحلة العليا من صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس. لقد انهار فوق أوروبا، شظايا متناثرة في جميع أنحاء بولندا. قام فريق من الباحثين من معهد لايبنيز للفيزياء الجوية في ألمانيا بالكشف باستخدام LIDAR، وهو جهاز ليزر نبضي يثير عناصر كيميائية معينة بناءً على تردد ضوءها.
وقال وينج: “اعتقدنا أن هذه فرصة جيدة، لذلك قمنا بفحص الرياح، وعندما بدت مواتية، بدأنا تشغيل LIDAR وقمنا بالقياسات في الليلة التالية”. “عندما قمنا بمعالجة البيانات، رأينا إشارة قوية جدًا، تعزيزًا بعشرة أضعاف في كثافة الليثيوم، على الارتفاع الصحيح تقريبًا في الوقت الصحيح تقريبًا.”
وأوضح وينج أن معظم الصاروخ تبخر فوق ساحل أيرلندا على ارتفاع حوالي 60 ميلاً (96 كيلومترًا). ثم استغرق الأمر حوالي 20 ساعة حتى يتم نقل عمود تلوث الهواء بواسطة الرياح عبر أوروبا الغربية إلى ألمانيا. من ناحية أخرى، عبرت شظايا الحطام مسافة 930 ميلاً (1500 كيلومتر) من أيرلندا إلى غرب بولندا في حوالي دقيقتين ونصف.
للتأكد مما إذا كان العمود قد جاء بالفعل من عودة Falcon 9 أم لا، أجرى الباحثون حسابًا عكسيًا باستخدام نموذج دوران الغلاف الجوي العالمي من قبل المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى. وضع النموذج العمود عند التقاطع مع مسار حطام Falcon 9 العائد في الوقت الصحيح.
وركز الباحثون على الليثيوم لأنه موجود بشكل طبيعي في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة فقط.
وقال وينج: “نعتقد أن الليثيوم هو أداة تتبع جيدة للعودة (من صنع الإنسان).” “يوجد القليل جدًا من الليثيوم في النيازك الطبيعية. وقد قدرنا وجود ما يقارب 80 جرامًا يوميًا على مستوى العالم. ولكن في صاروخ واحد من طراز Falcon 9، يشكل هيكل الألومنيوم والليثيوم، بالإضافة إلى بطاريات الليثيوم، حوالي 30 كيلوجرامًا.”
أصبحت عودة الحطام الفضائي مصدر قلق متزايد في السنوات الأخيرة. ومع الارتفاع الكبير في عدد الأقمار الصناعية في المدار خلال العقد الماضي، زادت تبعًا لذلك كمية النفايات الفضائية التي تهلك في الغلاف الجوي للأرض. وتقدر وكالة الفضاء الأوروبية ذلك أكثر من ثلاث قطع من الحطام الفضائي – الأقمار الصناعية القديمة، ومنصات الصواريخ المستخدمة وجميع أنواع الشظايا – تعود إلى الأرض كل يوم.
في غضون عام، تحترق مئات الأطنان من النفايات الفضائية في الغلاف الجوي، وتطلق مواد كيميائية غير موجودة بشكل طبيعي هناك. لا يزال المبلغ الإجمالي للنفايات التي تدخل مرة أخرى مجرد جزء صغير من كمية النيازك الطبيعية التي يواجهها كوكبنا. لكن العلماء يعتقدون أنه على عكس الصخور الفضائية الطبيعية، فإن تلوث الهواء الفضائي قد يكون له القدرة على إتلاف طبقة الأوزون الواقية للغلاف الجوي وتغيير توازنه الحراري.
وقال وينج إنه لا يُعرف أي شيء تقريبًا عن تأثيرات الليثيوم على العمليات الجوية، حيث تركز معظم النقاش العلمي حتى الآن على الألومنيوم، وهو المعدن الأكثر وفرة في أجسام المركبات الفضائية. ومن المعروف أن الألومنيوم يتفاعل مع الأكسجين أثناء احتراق الغلاف الجوي، وينتج أكسيد الألومنيوم، أو الألومينا، وهي مادة مسحوقية معروفة بتسريع استنفاد الأوزون وتغيير انعكاس الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تغيرات محتملة في درجات الحرارة على الأرض.
وقال وينج: “من الصعب جدًا قياس الألمنيوم”. “إنه يتفاعل بسرعة كبيرة مع الأكسجين، خلال جزء من الثانية. لذا، في اللحظة التي يتبخر فيها الألومنيوم من هيكل الصاروخ، فإن أول ذرة أكسجين تجدها، ترتبط بها.”
يريد الباحثون محاولة قياس تركيزات أكسيد الألومنيوم في أعقاب عمليات إعادة الإدخال باستخدام أدوات LIDAR الخاصة بهم في المستقبل.
وعلقت Eloisa Marais، أستاذة كيمياء الغلاف الجوي وجودة الهواء في جامعة كوليدج لندن وباحثة رائدة في تأثيرات تلوث الهواء بالحطام الفضائي، على الدراسة قائلة: “تمثل هذه الدراسة معلمًا مهمًا في مراقبة تأثير أنشطة قطاع الفضاء على الغلاف الجوي، خاصة وأن العودة الاستئصالية تمثل حاليًا الطريقة الوحيدة القابلة للتطبيق والقابلة للتطوير لتنظيف المدارات المزدحمة بشكل متزايد”.
“إن الرؤى المستمدة من هذه الدراسة، ونأمل أن تكون المتابعة المماثلة والأبحاث ذات الصلة، ضرورية لتحسين النماذج، حيث أننا نعتمد عليها لتقييم الآثار البيئية العالمية لعودة المركبة الفضائية.”
لقد ظل العلماء يتكهنون لسنوات حول التأثيرات المحتملة للكميات المتزايدة من النفايات الفضائية التي تدخل الغلاف الجوي. وأكدت دراسة أجريت عام 2023، بناءً على قياسات أجرتها طائرات على ارتفاعات عالية، أن حوالي عشرة بالمائة من جزيئات الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير، وهي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي. الغلاف الجوي للأرض على ارتفاعات تتراوح بين 10 و50 ميلاً، تحتوي على جزيئات معدنية من الأقمار الصناعية المحروقة وتربط الورقة الجديدة، لأول مرة، عودة محددة مع عمود مرئي من تلوث الهواء في الغلاف الجوي.
وقال وينج: “للمرة الأولى، يمكننا أن نظهر بشكل مباشر أن لدينا القدرة على تتبع ومراقبة عمود التلوث الناجم عن الحطام الفضائي في حدث إعادة دخول واحد”. “إنه إنجاز كبير على كل من الجانب الرصدي والحسابي. لم يحدث هذا من قبل.”
وسيواصل فريق لايبنتز ملاحظاته في المستقبل. منذ الكشف الناجح عن فبراير 2025 الصقر 9 وعند عودتهم، قاموا ببناء أداة LIDAR جديدة، والتي ستمكنهم من قياس آثار مركبات معدنية متعددة في نفس الوقت.
وقال وينج: “سنقيس الليثيوم، وهو متتبع للحطام الفضائي، والصوديوم، وهو متتبع للنيازك الطبيعية، وسنقوم أيضًا بمسح جميع العناصر المختلفة الموجودة في المركبات الفضائية مثل النحاس والتيتانيوم والسيليكون والذهب والفضة والرصاص”. “حتى نتمكن حقًا من محاولة تقدير ما يأتي إلى الغلاف الجوي ومقداره الذي يأتي من أصل بشري. وبهذه الطريقة، قد نعطي تلميحًا لزملائنا الذين يقومون بالنمذجة الجوية والكيميائية حتى يتمكنوا من تحديد التأثيرات التي يمكن أن تحدثها إعادة دخول الحطام الفضائي إلى طبقة الستراتوسفير.”
ال يذاكر تم نشره في مجلة Nature-family Communications Earth & Environment يوم الخميس 19 فبراير 2026.
التعليقات