واشنطن-سبأ:
يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض إلى تفاقم الجهود المبذولة لتنظيف غلافنا المزدحم بشكل متزايد من النفايات الفضائية التي تدور حول الفضاء.
ووفقًا لدراستين جديدتين ، ساهم غاز الدفيئة بشكل كبير في تقلص الغلاف الجوي العلوي. وتم افتراض هذا الانكماش لعقود. الآن ، ولأول مرة ، تمت ملاحظته بالفعل.
وبعض الانكماش الملحوظ أمر طبيعي ، وسوف يرتد مرة أخرى ؛ لكن العلماء يقولون إن المساهمة التي يقدمها ثاني أكسيد الكربون ربما تكون دائمة.
وهذا يعني أن الأقمار الصناعية البائدة وغيرها من أجزاء التكنولوجيا القديمة في المدار الأرضي المنخفض من المرجح أن تظل في مكانها لفترة أطول بسبب تقليل مقاومة الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تشوش المنطقة والتسبب في مشاكل للأقمار الصناعية الأحدث وعمليات رصد الفضاء.
ويوضح عالم الفضاء الجغرافي مارتن ملينجاك من مركز لانغلي للأبحاث التابع لوكالة ناسا: "إحدى النتائج هي أن الأقمار الصناعية ستظل تعمل لفترة أطول ، وهو أمر رائع ، لأن الناس يريدون أن تظل أقمارهم الصناعية في الأعلى" ...ولكن الحطام سيبقى أيضًا لفترة أطول ومن المحتمل أن يزيد من احتمال أن الأقمار الصناعية وغيرها من الأجسام الفضائية القيمة ستحتاج إلى تعديل مسارها لتجنب الاصطدامات."
وتحدد أوصاف الغلاف الجوي للأرض عمومًا الطبقات على ارتفاعات محددة ، ولكن الحقيقة هي أن حجم الغازات المحيطة بعالمنا ليس ثابتًا. يتوسع ويتقلص استجابة لتأثيرات مختلفة ، ربما يكون أكبرها الشمس.
الآن ، الشمس ليست ثابتة أيضًا. يمر بدورات من النشاط ، من الأعلى إلى الأقل ، والعودة مرة أخرى ، تقريبًا كل 11 عامًا. نحن حاليًا في خضم الدورة الخامسة والعشرين من هذا القبيل منذ بدء الحساب ، وهي دورة بدأت في شهر ديسمبر 2019 تقريبًا. كانت الدورة السابقة ، رقم 24 ، خافتة بشكل غير عادي حتى في ذروة النشاط الشمسي ، وهذا ما مكّن ملينجاك وزملائه من اتخاذ قياسات الانكماش الجوي.
وتركز اهتمامهم على طبقتين ، تعرفان معًا باسم MLT: طبقة الميزوسفير ، والتي تبدأ على ارتفاع حوالي 60 كيلومترًا (37 ميلًا) ؛ والغلاف الحراري السفلي ، والذي يبدأ عند حوالي 90 كيلومترًا.
وبيانات من القمر الصناعي TIMED التابع لناسا ، وهو مرصد يجمع البيانات عن الغلاف الجوي العلوي ، أعطتهم معلومات الضغط ودرجة الحرارة لـ MLT لمدة تقرب من 20 عامًا ، من 2002 إلى 2021.
وفي بعض الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ، يخلق ثاني أكسيد الكربون تأثيرًا دافئًا عن طريق امتصاص وإعادة إصدار الأشعة تحت الحمراء في جميع الاتجاهات ، مما يؤدي إلى محاصرة جزء منه بشكل فعال .
ومع ذلك ، فإن بعض الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من ثاني أكسيد الكربون تتسرب إلى الفضاء ، وتحمل الحرارة بشكل فعال وتبريد الغلاف الجوي العلوي. كلما ارتفع ثاني أكسيد الكربون ، كان الجو أكثر برودة.
وكنا نعلم بالفعل أن هذا التبريد يتسبب في انكماش طبقة الستراتوسفير. الآن يمكننا أن نرى أنها تفعل الشيء نفسه مع طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري فوقه أيضًا. باستخدام البيانات من TIMED ، وجد ملينجاك وفريقه أن MLT تقلص بحوالي 1،333 مترًا (4373 قدمًا). ما يقرب من 342 مترًا من ذلك هو نتيجة التبريد الإشعاعي الناجم عن ثاني أكسيد الكربون.
ويقول ملينجاك: "كان هناك الكثير من الاهتمام لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا بالفعل ملاحظة تأثير التبريد والتقلص هذا على الغلاف الجوي" ...وأخيرًا نقدم هذه الملاحظات في هذه الورقة. نحن أول من أظهر تقلص الغلاف الجوي مثل هذا ، على أساس عالمي."
وبالنظر إلى أن الغلاف الحراري يمتد إلى عدة مئات من الكيلومترات ، فإن 342 مترًا قد لا يبدو كثيرًا. ومع ذلك ، أظهرت ورقة بحثية نُشرت في سبتمبر من قبل الفيزيائية إنغريد كنوسن من هيئة المسح البريطانية لأنتاركتيكا في المملكة المتحدة أن تبريد الغلاف الحراري يمكن أن يؤدي إلى انخفاض بنسبة 33 في المائة في مقاومة الغلاف الجوي بحلول عام 2070.
والسحب الجوي هو ما يساعد الأقمار الصناعية ومراحل الصواريخ على إزالة المدار بعد انتهاء مهامها. وجد Cnossen أن هذا الانخفاض في السحب يمكن أن يطيل العمر المداري للخردة الفضائية البائدة بنسبة 30 في المائة بحلول عام 2070.
ومع إطلاق المزيد والمزيد من الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض ، ستصبح هذه مشكلة متزايدة ، مع عدم وجود تدابير تخفيف حقيقية في الأفق - إما لتقليل عدد الأقمار الصناعية ، أو كمية ثاني أكسيد الكربون.
ويقول ملينجاك: "عند كل ارتفاع ، هناك تبريد وانكماش نعزوها جزئيًا إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون" . "طالما أن ثاني أكسيد الكربون يزداد بنفس المعدل تقريبًا ، يمكننا أن نتوقع أن تظل معدلات التغير في درجات الحرارة ثابتة أيضًا ، عند حوالي نصف درجة كلفن [من التبريد] لكل عقد."
ونُشر البحث في مجلة البحوث الجيوفيزيائية والغلاف الجوي.