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Les satellites et les engins spatiaux qui brûlent dans notre atmosphère laissent des particules métalliques dans la stratosphère – et les scientifiques craignent que cela puisse nuire à notre planète.
Environ 10 % des particules flottant autour de la stratosphère proviennent désormais de l’industrie aérospatiale, et on ne sait pas si cela pourrait avoir un impact sur le climat.
L’un des risques est que ces nouvelles particules pourraient engendrer des nuages stratosphériques polaires, qui sont des nuages spectaculaires aux couleurs de l’arc-en-ciel qui peuvent endommager la couche d’ozone, ont déclaré des experts à Business Insider.
« C’est une bonne démonstration de l’importance de la recherche fondamentale sur la stratosphère », a déclaré à BI Daniel Murphy, chercheur scientifique au laboratoire de sciences chimiques de la National Oceanic and Atmospheric Administration, qui a dirigé une étude sur les particules.
« Il y a ici tout un phénomène auquel nous ne nous attendions pas et dont nous n’en comprenons pas pleinement les implications », a-t-il déclaré.
Les particules stratosphériques peuvent façonner la couche d’ozone
Vous vous souvenez de la couche d’ozone ? Si vous étiez dans les années 80, c’est probablement la période à laquelle vous l’auriez associé.
Cette couche cruciale de l’atmosphère, contenue en grande partie dans la stratosphère, nous protège des rayons ultraviolets du soleil. Il y a environ 40 ans, des scientifiques ont tiré la sonnette d’alarme sur la formation de trous béants au-dessus des pôles créés par les chlorofluorocarbones (CFC) s’élevant de manière incontrôlée dans l’atmosphère.
Le trou dans la couche d’ozone, vers 2004.
NASA
Les trous dans la couche d’ozone ne font plus autant la une des journaux aujourd’hui. Grâce au Protocole de Montréal de 1987, un accord mondial qui a fixé une trajectoire pour éliminer progressivement les gaz nocifs pour la couche d’ozone, ils se sont progressivement rétablis.
Pourtant, ils ne sont pas partis. En septembre 2023, le trou au-dessus de l’Antarctique a atteint sa sixième plus grande taille jamais observée avant de se rétracter, probablement à cause des particules rejetées par l’éruption du volcan sous-marin Hunga Tonga en 2022.
C’est pourquoi il est important de surveiller les particules présentes dans la stratosphère. Ces taches de taille nanométrique, qui proviennent naturellement des météores qui s’écrasent sur la planète, peuvent modifier radicalement la chimie de la stratosphère.
Les nuages n’ont généralement pas tendance à se former dans la stratosphère, car elle est beaucoup plus sèche que la troposphère, où naissent la plupart des nuages.
En apportant des éléments que l’on ne voit pas habituellement dans le ciel, comme les métaux, ces particules peuvent se combiner avec l’acide sulfurique naturellement présent dans la stratosphère pour créer une réaction chimique qui peut aspirer la vapeur d’eau qui passe, créant ainsi un cristal de glace.
Cela, à son tour, peut déclencher une réaction en chaîne qui crée des nuages stratosphériques polaires aux couleurs de l’arc-en-ciel.
À eux seuls, ces superbes nuages sont inoffensifs, mais ils peuvent être terrifiants lorsqu’ils sont mélangés à des gaz produits par l’homme. Les bords des nuages offrent des conditions parfaites pour transformer les chlores et les bromures nocifs en leur forme active qui détruit la couche d’ozone.
Des nuages stratosphériques polaires (PSC) sont observés dans le ciel de Jukkasjarvi, dans le nord de la Suède, le 17 décembre 2023 à Jukkasjarvi, en Suède.
Roy Rochlin/Getty Images
Le métal des satellites et des engins spatiaux se vaporise dans l’atmosphère
Murphy et ses collègues ont récemment mené une étude de l’état des particules stratosphériques au-dessus de l’Alaska à l’aide d’un détecteur sensible à bord de l’avion de recherche à haute altitude WB-57 de la NASA.
Les résultats, publiés dans la revue à comité de lecture PNAS en octobre 2023, ont révélé qu’environ 10 % des particules d’acide sulfurique stratosphérique qu’elles captaient ne pouvaient pas être expliquées par des causes naturelles.
« Nous ne recherchions pas vraiment de vaisseau spatial, mais il est devenu évident dans les données qu’il y avait des éléments qui ne pouvaient pas provenir des météores », a déclaré Murphy à BI.
La vue depuis le cockpit du WB-57 de la NASA lors d’un vol de recherche SABRE à haute altitude.
Thomas Parent, NASA
Les particules contenaient « beaucoup trop d’aluminium, beaucoup trop de lithium, beaucoup trop d’autres éléments pour provenir de météores », a-t-il déclaré.
Deux éléments trouvés dans les particules, le niobium et l’hafnium, étaient particulièrement surprenants, a déclaré Murphy.
Ceux-ci ne se produisent pas naturellement, mais doivent être affinés, ont indiqué les scientifiques.
« La combinaison de l’aluminium et du cuivre, ainsi que du niobium et du hafnium, qui sont utilisés dans des alliages hautes performances résistants à la chaleur, nous a orienté vers l’industrie aérospatiale », a ajouté Murphy.
Un graphique illustre d’où pourraient provenir les particules métalliques présentes dans la stratosphère.
Chelsea Thompson, NOAA
Pour l’instant, nous ne savons tout simplement pas ce que pourraient faire ces nouvelles particules. Mais les scientifiques sont impatients de le découvrir.
« C’est un nouveau problème et nous commençons tout juste à le comprendre », a déclaré Murphy.
Ils pourraient être capables de déclencher des nuages stratosphériques polaires. Si tel est le cas, cela pourrait constituer un gros problème à court terme, a déclaré à BI Martin Chipperfield, professeur de sciences atmosphériques à l’Université de Leeds, au Royaume-Uni.
« D’après les prévisions actuelles, le trou dans la couche d’ozone devrait disparaître d’ici 2060, car le taux de chlore diminue très, très lentement », a déclaré Chipperfield, qui n’a pas participé à l’étude.
« Cela laisse encore beaucoup de marge à court terme, si nous augmentons considérablement l’épuisement des débris spatiaux au cours des deux prochaines décennies, car le trou dans la couche d’ozone s’aggravera avant de s’améliorer », a-t-il déclaré.
Ces nouvelles particules pourraient également migrer vers la troposphère, où elles pourraient influencer la formation de cirrus plumeux. Contrairement aux autres nuages, les cirrus retiennent la chaleur dans notre atmosphère, ce qui pourrait aggraver la crise climatique.
Il est également possible que les particules créent un phénomène complètement nouveau. Ou bien ils ne pouvaient rien faire du tout.
Leur composition est unique, on ne sait donc pas à quoi s’attendre. Murphy a déclaré que les scientifiques devront faire des expériences en laboratoire pour tester cela.
« Il est très important de le comprendre car l’industrie spatiale se développe très rapidement », a déclaré Murphy à BI.
« S’il y a des impacts, vous préférez les comprendre maintenant avant qu’ils ne se développent plutôt qu’après qu’ils se soient déjà beaucoup développés. »
Nous réalisons à quel point nous savons peu de choses
Avec la baisse des coûts de lancement, le nombre de satellites en orbite autour de la planète ne devrait atteindre plus de 50 000 d’ici 2030, contre environ 8 000 actuellement. Beaucoup de ces satellites devraient avoir une durée de vie courte.
« Si vous multipliez ces chiffres, un satellite rentrera dans l’atmosphère en moyenne environ une fois par heure », a déclaré Murphy.
Au cours des prochaines décennies, Murphy et ses co-auteurs estiment que les débris aérospatiaux pourraient représenter 50 % des particules présentes dans la stratosphère, ce qui rend encore plus urgent la nécessité de comprendre ce qu’ils font.
Une illustration montre les satellites autour de la Terre en 2019. Chaque point représente un satellite et n’est pas mis à l’échelle.
NASA
Le déclassement des engins spatiaux n’est qu’une partie de l’équation, a déclaré Chipperfield.
« Il y a un nombre croissant de lancements de fusées pour les petits satellites et le tourisme, qui brûlent du kérosène ou d’autres carburants qui sont rejetés dans l’atmosphère. Ensuite, certains satellites et orbites contiennent du carburant comme l’iode qui peut retourner dans l’atmosphère. Et puis la disparition », a-t-il déclaré. dit.
« Je pense que l’ensemble du cycle de vie des satellites est définitivement à surveiller, et cette combustion en fait partie », a déclaré Chipperfield.
Les scientifiques envisagent également sérieusement de procéder à la géo-ingénierie de l’atmosphère pour contribuer à protéger notre planète de la chaleur du soleil en envoyant des milliards de particules d’acide sulfurique dans la stratosphère.
Pour Murphy, tout cela montre à quel point nous en savons peu sur la manière dont les humains affectent la stratosphère alors que de plus en plus d’incursions atteignent le ciel.
« Le fait qu’il y ait encore une surprise dans notre compréhension de la composition des particules dans la stratosphère est pertinent pour les discussions sur l’ajout d’autres particules », a déclaré Murphy.