El aumento de los viajes espaciales puede dañar la capa de ozono

Los motores de cohetes que queman queroseno ampliamente utilizados por la industria mundial de lanzamientos emiten gases de escape que contienen carbono negro, u hollín, directamente a la estratosfera, donde una capa de ozono protege a todos los seres vivos de la Tierra de los impactos nocivos de la radiación ultravioleta, que incluyen el cáncer de piel y sistemas inmunológicos debilitados en los humanos, así como alteraciones en la agricultura y los ecosistemas.

Impacto de los cohetes en la atmósfera

Según una nueva investigación de la NOAA publicada en el Journal of Geophysical Research Atmospheres, un aumento de 10 veces en los lanzamientos alimentados con hidrocarburos, lo cual es plausible en las próximas dos décadas según las tendencias recientes en el crecimiento del tráfico espacial, dañaría la capa de ozono y cambiaría la atmósfera. patrones de circulación.

"Necesitamos aprender más sobre el impacto potencial de los motores que queman hidrocarburos en la estratosfera y en el clima en la superficie de la Tierra", dijo el autor principal Christopher Maloney, científico investigador de CIRES que trabaja en el Laboratorio de Ciencias Químicas de la NOAA ."Con más investigación, deberíamos poder comprender mejor los impactos relativos de los diferentes tipos de cohetes en el clima y el ozono".

Las tasas de lanzamiento se han triplicado

Las tasas de lanzamiento se han más que triplicado en las últimas décadas, dijo Maloney, y se prevé un crecimiento acelerado en las próximas décadas. Los cohetes son la única fuente directa de contaminación por aerosoles producidos por el hombre sobre la troposfera, la región más baja de la atmósfera, que se extiende a una altura de entre 8 y 16 km sobre la superficie de la Tierra.

El equipo de investigación utilizó un modelo climático para simular el impacto de aproximadamente 10.000 toneladas métricas de contaminación por hollín inyectadas en la estratosfera sobre el hemisferio norte cada año durante 50 años. Actualmente, se emiten anualmente unas 1.000 toneladas de hollín de cohetes. Los investigadores advierten que no se conocen bien las cantidades exactas de hollín emitidas por los diferentes motores alimentados con hidrocarburos que se utilizan en todo el mundo.

Los investigadores encontraron que este nivel de actividad aumentaría las temperaturas anuales en la estratosfera entre 0,5 y 2 °C, que cambiaría los patrones de circulación global al reducir la velocidad de las corrientes en chorro subtropicales hasta en un 3,5 %, y debilitando la circulación de vuelco estratosférica.

Cómo afectan los gases de escape de los cohetes a la capa de ozono

El ozono estratosférico está fuertemente influenciado por la temperatura y la circulación atmosférica, señaló el coautor Robert Portmann, físico investigador del Laboratorio de Ciencias Químicas, por lo que no sorprendió al equipo de investigación que el modelo encontrara cambios en las temperaturas estratosféricas y que los vientos también causaran cambios en la abundancia de ozono.

Los científicos encontraron que las reducciones de ozono ocurrieron hacia el polo de 30 grados norte, o aproximadamente la latitud de Houston, en casi todos los meses del año. La reducción máxima del 4% se produjo en el Polo Norte en junio. Todos los demás lugares al norte de 30° N experimentaron al menos algo de ozono reducido durante todo el año. Este patrón espacial de pérdida de ozono coincide directamente con la distribución modelada de carbono negro y el calentamiento asociado con él, dijo Maloney.

El equipo de investigación también simuló dos escenarios de emisión más grandes de 30 000 y 100 000 toneladas de contaminación por hollín por año para comprender mejor los impactos de un aumento extremadamente grande en los viajes espaciales futuros utilizando motores alimentados con hidrocarburos e investigar más claramente las reacciones que determinan la respuesta de la atmósfera. Los resultados mostraron que la estratosfera es sensible a inyecciones de carbono negro relativamente modestas. Las simulaciones de emisiones más grandes mostraron interrupciones similares, pero más graves, de la circulación atmosférica y la pérdida climática que el caso de 10,000 toneladas métricas.

Construyendo una base de investigación

El estudio se basó en investigaciones previas realizadas por miembros del equipo autor. Un estudio de 2010 dirigido por el coautor Martin Ross, científico de The Aerospace Corporation, exploró por primera vez el impacto climático de un aumento en los lanzamientos de cohetes que producen hollín.

Un segundo estudio realizado en NOAA en 2017 , en el que Ross fue coautor, examinó la respuesta climática a las emisiones de vapor de agua de un sistema de lanzamiento espacial reutilizable propuesto que utiliza cohetes más limpios alimentados con hidrógeno.

“Nuestro trabajo enfatiza la importancia del agotamiento del ozono causado por las partículas de hollín emitidas por los cohetes de combustible líquido”, dijo Ross. “Estas simulaciones cambian la creencia arraigada de que la única amenaza de los vuelos espaciales para la capa de ozono eran los cohetes de combustible sólido. Hemos demostrado que las partículas están donde está la acción para los impactos de los vuelos espaciales”.

Si bien la nueva investigación describe la influencia que tiene el hollín en el escape de los cohetes sobre el clima y la composición de la estratosfera, los científicos dijeron que representa un paso inicial para comprender el espectro de impactos en la estratosfera por el aumento de los vuelos espaciales.

Será necesario evaluar las emisiones de combustión de los diferentes tipos de cohetes, dijeron. El hollín y otras partículas generadas por los satélites que se queman cuando caen fuera de órbita también son una fuente creciente y poco conocida de emisiones en la atmósfera media y alta. Estos y otros temas necesitarán más investigación para producir una imagen completa de las emisiones de la industria espacial y sus impactos en el clima y el ozono de la Tierra.

El estudio fue apoyado por la iniciativa del Presupuesto de Radiación de la Tierra de la NOAA.

NOAA