研究證實：SpaceX火箭重返大氣層時向高層大氣排放大量金屬污染物

隨著全球太空活動的日益頻繁，一個不容忽視的環境問題正悄然浮現：太空碎片重返大氣層時，正向地球高層大氣排放大量金屬污染物。

長期以來，人們對墜落到地面的太空碎片風險已有充分認識，但對高層大氣污染的影響卻知之甚少。

然而，2026年2月19日，《自然》雜志發表的一項最新研究，首次通過直接探測證實了這一現象。德國萊布尼茨大氣物理研究所的研究團隊，利用激光雷達技術，清晰地捕捉到了SpaceX“獵鷹9號”火箭不受控制地重返大氣層后，高層大氣中鋰原子濃度急劇增加的證據。這一發現敲響了警鐘，預示著現代太空競賽的“副產品”可能正在改變地球大氣的化學成分，其長期影響仍充滿不確定性。

“獵鷹9號”的意外：高層大氣的“金屬雨”

2025年2月19日，一枚“獵鷹9號”火箭上面級在不受控制的情況下重返地球大氣層，在歐洲上空劃過一道巨大的火球。巧合的是，這枚墜落的火箭路徑恰好接近了位于德國薩克森州的一個激光雷達站。

該站的研究團隊迅速抓住了這個罕見的觀測機會，利用遙感儀器測量火箭重返大氣層對地球大氣層的影響。

研究員羅賓·溫格（Robin Wing）向Gizmodo表示：“我們計劃進行測量，希望能夠看到重返大氣層時的某些跡象。”而他們確實看到了，并且超出了預期。在火箭重返大氣層約20小時后，研究人員測量到高層大氣中鋰原子的濃度增加了10倍。這股鋰羽流從海平面以上約94至97公里處延伸，持續了27分鐘，直到數據記錄停止。

通過追蹤羽流的起源區域與火箭下降過程中不受控制的軌跡，研究人員明確將其與“獵鷹9號”火箭的再入大氣層事件聯系起來。

這項研究的意義在于，它首次為太空碎片重返大氣層導致的高層大氣金屬污染提供了直接的、實地的觀測證據。航天器在重返大氣層時，由于高速摩擦生熱，會逐漸解體成更小的碎片，這些碎片最終會燃燒殆盡，將所含的金屬釋放到高層大氣中。鋰、鋁以及其他用于制造航天器的金屬，都會在這個過程中汽化。

研究人員選擇測量鋰，是因為它在航空級鋰鋁合金中含量豐富，且作為一種有效的太空碎片污染示蹤劑，在自然大氣中含量相對較少，便于識別。

日益增長的擔憂：看不見的化學變化

這項最新研究雖然聚焦于單次火箭再入大氣層后殘留的鋰含量，但其揭示的問題遠不止于此。

此前的研究已經表明，隨著太空活動的不斷增加，航天器重返大氣層后殘留下來的鋰、鋁、銅和鉛等金屬的含量，已經超過了宇宙塵埃向大氣層輸送的這些金屬的總量。這意味著，人類的太空活動已經成為高層大氣金屬污染的一個主要來源。

目前尚不清楚大氣化學成分的這種變化究竟會對地球上的生命產生何種影響，但這項新研究的研究人員認為，有充分的理由對此感到擔憂。高層大氣中的金屬原子和離子，可能會參與到一系列復雜的化學反應中，從而改變大氣的物理和化學性質。例如，它們可能影響臭氧層的穩定性，或者改變大氣中的電離狀態，進而影響無線電通信和全球氣候。

然而，目前關于這些影響的科學理解仍然有限。

溫格指出：“航天器內部存在許多由于自然原因在我們的大氣層中含量很少的元素。我們對大氣層中實際存在的金屬種類以及它們與再入污染的關系知之甚少。”這種知識的空白，使得評估潛在風險和制定應對策略變得尤為困難。

太空時代的環境挑戰：我們如何應對？

隨著SpaceX等公司致力于部署數萬顆衛星組成的巨型星座（如星鏈），以及各國政府和私營企業規劃的更多太空任務，未來幾年內，重返大氣層的太空碎片數量預計將大幅增加。這將導致高層大氣中的金屬污染物濃度進一步升高，其潛在的環境影響也可能變得更加顯著。

這項研究的發布，是對全球太空產業和監管機構的一個重要提醒。

首先，我們需要更深入的研究，以全面了解太空碎片重返大氣層對大氣化學、氣候和生態系統的具體影響。這包括開發更精確的監測技術，建立更完善的模型，以及進行長期的、全球性的觀測。

其次，航天器制造商和運營商需要重新審視其材料選擇和設計方案，以減少重返大氣層時產生的污染物。例如，可以探索使用更環保的材料，或者設計更容易在受控環境下解體的航天器，從而最大限度地減少對大氣的污染。

最后，國際社會需要就太空碎片的管理和污染控制問題達成共識，制定國際性的標準和法規。這包括建立一個全球性的數據庫，記錄所有重返大氣層的太空碎片及其材料成分，以便進行更全面的環境影響評估。

太空探索是人類文明進步的重要標志，但我們不能以犧牲地球環境為代價。

如何在推動太空探索的同時，最大限度地減少對地球環境的負面影響，是擺在我們面前的一個緊迫挑戰。

這項關于高層大氣金屬污染的研究，為我們提供了一個重要的切入點。它提醒我們，即使是看似遙遠的太空活動，也與我們地球的環境息息相關。