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有争议的论文声称像SpaceX这样的卫星“巨星座”可能削弱地球的磁场并造成“大气层剥离”我们应该担犹

(2024-03-15 12:57:44)

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杂谈

有争议的论文声称像SpaceX这样的卫星“巨星座”可能削弱地球的磁场并造成 “大气层剥离”我们应该担犹吗？

By Harry Baker

2024/3/15

Space Exploration

一篇有争议的论文争论来自下降太空垃圾的大气层金属污染可能创造一个不可看见的可能削弱我们的磁层的围绕我们的地球的电导盾。然而其他专家怀疑这种想法。

有争议的论文声称像SpaceX这样的卫星“巨星座”可能削弱地球的磁场并造成“大气层剥离”我们应该担犹

一篇新论文提示来自太空垃圾坠落的污染可能不可逆转地改变我们星球的磁场。但并不是每个人都相信。(Image credit: PaulFleet via Getty Images)

一篇有争议的新论文提出，来自废弃卫星在地球大气层中燃烧的“航天器尘埃”可能削弱我们星球的磁场。

该论文的作者告诉《生活科学》杂志，在最糟糕的案例中，围绕地球的商业卫星“巨星座”如太空探索技术公司的星链网络的不被检查的扩张可能产生足够的磁尘来将我们星球的保护盾切成两半，潜在的导致卫星灾难和“大气层剥离”。

但这种结果真的有可能吗？其他研究人员是怀疑这篇论文的说法的，尽管他们都同意一件事：迫切需要来量化这个问题的规模。

目前在轨的私人卫星对天文学家们是一个日益的头疼，由于它们的光爆宇宙图像并干扰射电望远镜的倾向以及与其他航天器碰撞的增加的风险。但它们摆出的真正威胁可能是当它们死时发生的。

当航天器结束它们的使命时，大多数被脱轨并在地球的大气层中燃烧起来，最大化环绕地球的太空垃圾的量。然而，随它们在火焰中崩溃，垂死的航天器把蒸发的金属污染乱扔在我们的高层大气层。

随航天器在再入大气层期间燃烧起来，它们将金属颗粒释放进高层大气层中。 (Image credit: ESA/DLR)

在冰岛大学博士生西拉索尔特亨特（Sierra Solter Hunt ）2023年12月上传到预印本数据库arXiv但还没有经过同行评审的新理论论文中，提出了这种大气层航天器尘埃可能破坏磁层------地球的延伸进太空并保护大气层免受太阳辐射的磁场。

索尔特·亨特担心了如果卫星巨型星座按计划进化，它们释放的尘埃量可能创造一个可能限制磁层到达的磁屏蔽。

索尔特·亨特告诉《生活科学》杂志，“我对我发现的一切震惊，而已经没有人研究这，我认为这是真的，真的警告的”。

累积的尘埃

今天环绕地球有比太空时代黎明时代（左）多得多的太空垃圾（右）。 (Image credit: NASA)

索尔特·亨特说：“我们目前没有监测在大气层中航天器尘埃的量的方法，但基于在再入大气层时已经燃烧的太空垃圾的量，自太空时代开始以来，我们可能已经增加了天空中的金属颗粒的量一百万倍”。

索尔特·亨特估计，在未来几十年内可能有50万至100万颗私人卫星环绕我们的星球。她说，当所有这些卫星最终坠落地球时，它可能急剧增加在大气层中尘埃的量到它目前水平的数十亿倍。

目前尚不清楚所有这些航天器尘埃最终终结在哪里，但索尔特·亨特认为，它们将可能安顿在电离层的上部部分------一个地表以上50至400英里（80至644公里）之间的大气层区域。她补充道，“它可能刚好永远呆在那里”。

磁屏蔽

磁层延伸进太空深处并保护我们免受辐射和太阳风暴。(Image credit: Shutterstock)

索尔特·亨特说，如果所有这些拟议中的卫星在火焰中升高，由此产生的航天器尘埃可能围绕我们的星球创造一个能够携带电荷的“完美的导电网”。她补充道，如果这发生，通常延伸进太空数千英里的磁层将被“扭曲呆在导电物质下”，基本上限制它的到达到电离层上层。

索尔特·亨特说，一个减弱的磁场可能将卫星暴露到辐射和太阳风暴的高水平，这可能将它们敲出天空。她补充道，“对卫星公司这是一个真正的第二十二条军规，它们用它们所做的事情可能正在削弱磁层，这反过来将它们自己处于危险中” 。

索尔特·亨特说，但即便磁层没有收缩，航天器尘埃的增加的水平仍可能使火箭更难向太空发射新卫星和其他航天器。她补充道，这是因为磁性粒子可能与机载电子设备干扰。

最糟糕场景

火星的大气层已经几乎被太阳风完全剥离。 (Image credit: NASA/GSFC)

在索尔特·亨特的最糟糕案例场景中，增加的轰击上层电离层的辐射水平可能开始吹走我们的大气层的外缘------一种被称为“大气层剥离”现象，这已经自然的在火星和水星等行星上发生。

她补充道，但这将是“最极端的案例”，可能需要几个世纪如果不是几千年来发生。

但即便大气层仍然完好无损，航天器尘埃仍可能破坏它。

过去的研究已经提出其中一些污染特别是氧化铝可能耗尽大气臭氧，潜在的增加地球极地上空臭氧空洞的大小。

随地核的生长和固化，磁层也正在经历一些自然减弱，没有人知道是否航天器尘埃可能加速这一过程或不。

“重要的第一步”

研究人员已经正在关注私人巨星座如太空探索技术公司的星链网络将如何影响天文学。 (Image credit: Daniëlle Futselaar (artsource.nl))

一些研究人员称赞这篇新论文突出航天器尘埃的潜在问题。

加拿大里贾纳大学的天文学家萨曼莎·劳勒在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“这项工作真的是重要的第一步”，并强调可能沉积在大气层中的“可怕”量的航天器尘埃。她补充道 “（这种污染的）后果也可能比我们过去思考的完全不同”。

然而，其他专家认为由索尔特·亨特摆出的场景是太推测的或者基于有缺陷的假设。

纽约罗切斯特大学的行星科学家和磁层专家约翰·塔杜诺在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，，“甚至以所讨论的（航天器尘埃）密度，像一个真正的磁屏蔽一样的连续导电外壳是不太可能的”。他补充道，论文中的一些假设也“太简单并不太可能是正确的”。

南加州大学博士候选何塞·费雷拉也正在研究太空尘埃污染，他在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，特别是没有人已模拟航天器尘埃将如何在大气层中安顿、它持续多久或它将是多导电的，这意味着没有磁屏蔽是可能的的证据。

英国达勒姆大学专门研究空间伦理学的研究员菲奥娜汤姆森在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，未来环绕地球的潜在卫星数量也“似乎被夸大了”，因为许多被吹捧的卫星发射从未发生过。

汤普森补充道，这篇论文是一个“有趣的思想实验”。但没有明确概述到底航天器尘埃将如何造成这些问题，她说“它不应该作为‘即将发生的事情’放出来”。

索尔特·亨特理解研究人员的批评。然而，由于卫星发射中的量明显的上升，她要与科学界分享她的理论。她说，“我可能完全是错的，但我把它放在那里如此每个人都能看到它并谈论它” 。