Vi börjar förstöra miljön runt vår planet nu också

Nasa

Ekologi är studiet av förhållandet mellan organismer och deras miljö. För människor är det ett komplext ämne. Människor har förändrat jordens miljö på sätt som är väl studerade men ofta dåligt förstådda. Men det blir allt tydligare att mänsklighetens inflytande sträcker sig ännu längre.

Under de senaste 50 åren eller så har människor börjat utforska rymden nära jorden, en zon som sträcker sig cirka 1 miljon kilometer (621 000 miles) från jorden. Denna aktivitet förändrar miljön. Skräp hopar sig i denna region, som mänskligheten har förorenat med radioaktiva ämnen och sprängt med elektromagnetisk strålning. Och idag skisserar Elena Nikoghosyan vid Byurakan Astrophysical Observatory i Armenien de faktorer som den framväxande vetenskapen om jordnära ekologi behöver ta tag i.

Den orörda miljön i rymden nära jorden domineras av energi från solen. Jordens atmosfär absorberar denna energi, särskilt vid våglängder som motsvarar närvaron av molekyler som vatten, koldioxid och syre. Ozon absorberar faktiskt nästan all strålning med en våglängd mellan 200 och 320 nanometer – så kallad ultraviolett-B-strålning.

Atmosfären i sig varierar drastiskt i karaktär när den sträcker sig bort från jorden. Cirka 90 % av dess massa ligger i zonen bara 12 kilometer (7,5 miles) från ytan, troposfären. Atmosfärens densitet är högst även här, cirka 1019 partiklar per kubikcentimeter.

Denna densitet sjunker dramatiskt på högre höjder. I jonosfären, som sträcker sig från 30 till 1 000 kilometer från ytan, sjunker densiteten från 1013 partiklar per kubikcentimeter vid 100 kilometer till 109 vid 300 kilometer.

Även vid dessa låga densiteter spelar dessa partiklar en viktig skyddande roll. Jorden är ständigt överös med damm och sten, som bromsar in när den kommer in i jonosfären och brinner upp.

Det som är tydligt är att jorden nära rymden är en levande, aktiv miljö som är hem för en mängd olika komplexa processer. Och människor börjar påverka det.

Den mest uppenbara effekten av mänsklighetens utforskning av rymden nära jorden är mängden skräp den har lämnat efter sig. 1957 startade Sovjetunionen Sputnik in i en orörd miljö. Idag innehåller jordnära rymden mer än 17 000 föremål som är tillräckligt stora för att spåras från marken, och storleksordningar mer under denna storlek.

Av detta är bara 6% i form av aktiva satelliter. Resten består av döda satelliter, utgångna raketkroppar och bara skräp, mycket av det från explosionen av raketkroppar när deras oanvända bränsle antänds. Det har till och med skett avsiktliga explosioner i rymden.

Den största skapandet av rymdskräp inträffade den 11 januari 2007, när Kina förstörde en nedlagd vädersatellit med hjälp av ett kinetiskt dödande fordon som sköts upp från marken. Nedslaget skapade ett moln av mer än 150 000 skräpartiklar som spreds runt jorden på en höjd av 850 kilometer. Mycket av grejerna finns kvar.

Den stora rädslan är att detta skräp kan utlösa en Kessler-händelse (så kallad efter NASA-forskarna som först föreställde sig det). Kesslers idé är att en partikel av skräp skulle kunna träffa en annan, skapa mer skräp som fortsätter att förstöra andra satelliter i en kedjereaktion som kan göra jorden nära rymden helt olämplig för satelliter.

Denna typ av händelse var filmens ämne Allvar . Men det är inte på något sätt fiktivt – risken är verklig. Faktum är att en händelse av Kessler-typ blir allt mer sannolikt när tätheten av rymdskräp ökar.

Ett naturligt spolsystem håller låga jordbanor, under 400 kilometer, relativt fria: den högre tätheten av partiklar i denna zon bromsar allt i omloppsbana, vilket får det att störta till jorden. Och solen värmer atmosfären och får den att expandera i en 11-årig cykel som också rensar högre banor.

Men den lägre tätheten av partiklar på högre höjder betyder att spolningsprocessen är mycket långsammare. Faktum är att kärnvapenproven i den övre atmosfären på 1960-talet sprängde in radioaktivt material i jonosfären som tog decennier att spola bort.

Dessa regioner innehåller också outnyttjat raketbränsle och avgaser, även om dess volym är liten jämfört med den för växthusgaser som släpps ut på jordens yta. Det spolas också bort relativt snabbt. Det kommer dock sannolikt att bli ett betydande problem på månen, den enda kroppen som kontinuerligt sitter i rymden nära jorden. Månens unika och känsliga miljö skadas lätt av raketlandningar.

Månen har en tunn atmosfär som produceras av solvinden som träffar och förångar månens yta. Innehållet i denna atmosfär är dåligt förstått, men det tros bestå av cirka 100 ton gas totalt.

Men varje Apollo-landning injicerade cirka 20 ton avgaser i månatmosfären. Detta avgas skulle inte lätt skingras. Och den ultimata effekten av landningarna på månens atmosfär är okänd. Men intresset för månen växer, och det är lätt att föreställa sig hur den orörda månatmosfären snabbt skulle kunna ersättas med en tjock smog av avgaser.

En sista aspekt av rymden nära jorden är den elektromagnetiska miljön. Mänskligheten pumpar elektromagnetiska vågor ut i rymden i en aldrig tidigare skådad hastighet. Och satelliter skickar tillbaka dem. Men denna aktivitet fyller miljön med brus som svämmar över de naturliga signalerna vid dessa frekvenser. Så mänsklig aktivitet gör det svårare att se vad som finns där ute.

Allt detta tyder på ett intressant tillvägagångssätt från Nikoghosyan, som med viss underdrift säger: Vår civilisations tekniska prestationer åtföljs av vissa negativa konsekvenser.

Det första steget för att mildra dessa konsekvenser är att förstå och katalogisera dem. Och för det behövs en ny vetenskaplig disciplin desperat. Ekologin i rymden nära jorden kommer att spela en viktig roll (även om den desperat behöver ett nytt namn - astroekologi, kanske?).

Men de som utövar det måste vara villiga att gå ett steg längre och hålla mänskligheten ansvarig för den inverkan den har på denna orörda miljö.

Ref: arxiv.org/abs/1812.10478 : Ecology of Near-Earth Space

Dölj