La prevista crescita dei lanci di razzi per il turismo spaziale, gli sbarchi sulla luna e forse i viaggi su Marte ha fatto sognare in molti una nuova era di esplorazione spaziale. Ma uno studio del NOAA suggerisce che un aumento significativo dell'attività dei voli spaziali potrebbe danneggiare lo strato protettivo di ozono sull'unico pianeta in cui viviamo.

I motori a razzo a cherosene ampiamente utilizzati dall'industria di lancio globale emettono gas di scarico contenenti carbonio nero, o fuliggine, direttamente nella stratosfera, dove uno strato di ozono protegge tutti gli esseri viventi sulla Terra dagli impatti dannosi delle radiazioni ultraviolette, incluso il cancro della pelle e indebolimento del sistema immunitario negli esseri umani, nonché interruzioni dell'agricoltura e degli ecosistemi.

Secondo una nuova ricerca NOAA pubblicata nel Journal of Geophysical Research:Atmospheres , un aumento di 10 volte dei lanci alimentati da idrocarburi, che è plausibile entro i prossimi due decenni sulla base delle recenti tendenze di crescita del traffico spaziale, danneggerebbe lo strato di ozono e modificherebbe i modelli di circolazione atmosferica.

"Dobbiamo saperne di più sul potenziale impatto dei motori a combustione di idrocarburi sulla stratosfera e sul clima sulla superficie della Terra", ha affermato l'autore principale Christopher Maloney, un ricercatore CIRES che lavora nel Laboratorio di scienze chimiche della NOAA. "Con ulteriori ricerche, dovremmo essere in grado di comprendere meglio gli impatti relativi dei diversi tipi di razzi sul clima e sull'ozono."

Le tariffe di lancio sono triplicate

I tassi di lancio sono più che triplicati negli ultimi decenni, ha affermato Maloney, e nei prossimi decenni è prevista una crescita accelerata. I razzi sono l'unica fonte diretta di inquinamento da aerosol prodotto dall'uomo al di sopra della troposfera, la regione più bassa dell'atmosfera, che si estende per un'altezza di circa quattro-sei miglia sopra la superficie terrestre.

Il team di ricerca ha utilizzato un modello climatico per simulare l'impatto di circa 10.000 tonnellate di inquinamento da fuliggine iniettate nella stratosfera nell'emisfero settentrionale ogni anno per 50 anni. Attualmente, si stima che ogni anno vengano emesse circa 1.000 tonnellate di fuliggine di razzi. I ricercatori avvertono che le quantità esatte di fuliggine emesse dai diversi motori alimentati a idrocarburi utilizzati in tutto il mondo sono poco conosciute.

I ricercatori hanno scoperto che questo livello di attività aumenterebbe le temperature annuali nella stratosfera di 0,5–2° Celsius (o circa 1–4° Farenheit), il che cambierebbe i modelli di circolazione globale rallentando le correnti a getto subtropicali fino al 3,5% e indebolendo la circolazione stratosferica di ribaltamento.

In che modo lo scarico del razzo influisce sullo strato di ozono

L'ozono stratosferico è fortemente influenzato dalla temperatura e dalla circolazione atmosferica, ha osservato il coautore Robert Portmann, fisico ricercatore del Laboratorio di scienze chimiche, quindi non è stata una sorpresa per il team di ricerca che il modello abbia scoperto che i cambiamenti nelle temperature stratosferiche e i venti hanno anche causato cambiamenti nella l'abbondanza di ozono. Gli scienziati hanno scoperto che le riduzioni dell'ozono si sono verificate verso i poli di 30 gradi nord, o all'incirca alla latitudine di Houston, in quasi tutti i mesi dell'anno. La riduzione massima del 4% si è verificata al Polo Nord a giugno. Tutte le altre località a nord di 30° N hanno subito una riduzione dell'ozono durante tutto l'anno. Questo modello spaziale di perdita di ozono coincide direttamente con la distribuzione modellata del carbonio nero e il riscaldamento ad esso associato, ha detto Maloney.

"La conclusione è che l'aumento dei lanci di razzi potrebbe esporre le persone nell'emisfero settentrionale a un aumento delle radiazioni UV dannose", ha detto Maloney.

Il team di ricerca ha anche simulato due scenari di emissione più ampi di 30.000 e 100.000 tonnellate di inquinamento da fuliggine all'anno per comprendere meglio gli impatti di un aumento estremamente ampio dei futuri viaggi nello spazio utilizzando motori alimentati a idrocarburi e studiare più chiaramente i feedback che determinano la risposta dell'atmosfera . I risultati hanno mostrato che la stratosfera è sensibile a iniezioni di carbonio nero relativamente modeste. Le simulazioni delle emissioni più grandi hanno mostrato interruzioni simili, ma più gravi, della circolazione atmosferica e della perdita di clima rispetto al caso di 10.000 tonnellate metriche.

Costruire una fondazione di ricerca

Lo studio si basa su ricerche precedenti da parte dei membri del team di autori. Uno studio del 2010 guidato dal coautore Martin Ross, uno scienziato della The Aerospace Corporation, ha esplorato per la prima volta l'impatto sul clima di un aumento dei lanci di razzi che producono fuliggine. Un secondo studio condotto presso la NOAA nel 2017, di cui Ross era coautore, ha esaminato la risposta climatica alle emissioni di vapore acqueo da un proposto sistema di lancio spaziale riutilizzabile che utilizza razzi più puliti alimentati a idrogeno.

"Il nostro lavoro sottolinea l'importanza dell'esaurimento dell'ozono causato dalle particelle di fuliggine emesse dai razzi a combustibile liquido", ha affermato Ross. "Queste simulazioni cambiano la convinzione di lunga data che l'unica minaccia del volo spaziale allo strato di ozono fosse rappresentata dai razzi a combustibile solido. Abbiamo dimostrato che le particelle sono il luogo in cui si svolge l'azione per gli impatti del volo spaziale".

Mentre la nuova ricerca descrive l'influenza che la fuliggine nello scarico dei razzi ha sul clima e sulla composizione della stratosfera, gli scienziati hanno affermato che rappresenta un passo iniziale nella comprensione dello spettro degli impatti sulla stratosfera da un aumento del volo spaziale.

Le emissioni di combustione dei diversi tipi di razzi dovranno essere valutate, hanno affermato. Anche la fuliggine e altre particelle generate dai satelliti che bruciano quando cadono dall'orbita sono una fonte di emissioni in crescita e poco conosciuta nell'atmosfera medio-alta. Questi e altri argomenti richiederanno ulteriori ricerche per produrre un quadro completo delle emissioni dell'industria spaziale e del loro impatto sul clima e sull'ozono della Terra. + Esplora ulteriormente

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