يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض إلى اللجوء لمضاعفة الجهود المبذولة لتنظيف غلافنا المزدحم بشكل متزايد بالنفايات الفضائية التي تدور في الفضاء.
ووفقا لدراستين جديدتين، ساهمت الغازات الدفيئة بشكل كبير في انكماش الغلاف الجوي العلوي، وهو ما افترضه العلماء منذ عقود. والآن، ولأول مرة، تمت ملاحظته بالفعل.
بعض هذا الانكماش الملحوظ أمر طبيعي، وسوف يرتد مرة أخرى، لكن العلماء يقولون إن المساهمة التي يقدمها ثاني أكسيد الكربون ربما تكون دائمة.
وهذا يعني أن الأقمار الصناعية البائدة، وغيرها من أجزاء التكنولوجيا القديمة في المدار الأرضي المنخفض، من المرجح أن تظل في مكانها لفترة أطول بسبب إضعافنا مقاومة الغلاف الجوي، ما يؤدي إلى تشوش المنطقة والتسبب في مشاكل للأقمار الصناعية الأحدث وعمليات رصد الفضاء.
ويوضح عالم الفضاء الجغرافي مارتن ملينجاك من مركز لانغلي للأبحاث التابع لوكالة ناسا: “إحدى النتائج ستكون أن الأقمار الصناعية ستظل تعمل لفترة أطول، وهو أمر رائع، لأن العلماء يريدون أن تظل أقمارهم الصناعية في الأعلى. لكن الحطام سيبقى أيضا لفترة أطول ومن المحتمل أن يزيد من احتمال أن تحتاج الأقمار الصناعية وغيرها من الأجسام الفضائية القيمة إلى تعديل مسارها لتجنب الاصطدامات”.
وتحدد أوصاف الغلاف الجوي للأرض عموما الطبقات على ارتفاعات محددة، ولكن الحقيقة هي أن حجم الغازات المحيطة بعالمنا ليس ثابتا، وهو يتوسع ويتقلص استجابة لتأثيرات مختلفة، ربما يكون أكبرها تأثير الشمس.
والآن، الشمس ليست ثابتة أيضا، حيث أنها تمر بدورات من النشاط، من الأعلى إلى الأدنى، والعودة مرة أخرى، تقريبا كل 11 عاما. ونحن حاليا في خضم الدورة الخامسة والعشرين من هذا القبيل منذ بدء الحساب، وهي دورة بدأت في شهر ديسمبر 2019 تقريبا.
وكانت الدورة السابقة، رقم 24، خافتة بشكل غير عادي حتى في ذروة النشاط الشمسي، وهذا ما مكّن ملينجاك وزملائه من أخذ قياسات الانكماش الجوي.
وتركز اهتمامهم على طبقتين، تعرفان معا باسم MLT: طبقة الميزوسفير، والتي تبدأ على ارتفاع نحو 60 كيلومترا، والغلاف الحراري السفلي، والذي يبدأ عند نحو 90 كيلومترا.
وقدّمت بيانات من القمر الصناعي TIMED، التابع لناسا، وهو مرصد يجمع البيانات عن الغلاف الجوي العلوي، معلومات عن الضغط ودرجة الحرارة لـ MLT لمدة تقارب 20 عاما، من 2002 إلى 2021.
وفي بعض الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، يخلق ثاني أكسيد الكربون تأثيرا دافئا عن طريق امتصاص وإعادة إصدار الأشعة تحت الحمراء في جميع الاتجاهات، ما يؤدي إلى محاصرة جزء منه بشكل فعال.
ومع ذلك، فإن بعض الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من ثاني أكسيد الكربون تتسرب إلى الفضاء، وتحمل الحرارة بشكل فعال وتبرد الغلاف الجوي العلوي. وكلما ارتفع ثاني أكسيد الكربون، كان الجو أكثر برودة.
وقال الفريق: “كنا نعلم بالفعل أن هذا التبريد يتسبب في انكماش طبقة الستراتوسفير. والآن يمكننا أن نرى أنه يفعل الشيء نفسه مع طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري فوقه أيضا”. وباستخدام البيانات من TIMED، وجد ملينجاك وفريقه أن MLT تقلص بنحو 1333 مترا. وما يقارب 342 مترا منها كانت نتيجة التبريد الإشعاعي الناجم عن ثاني أكسيد الكربون.
ويقول ملينجاك: “كان هناك الكثير من الاهتمام لمعرفة ما إذا كان بإمكاننا بالفعل ملاحظة تأثير التبريد والتقليص هذا على الغلاف الجوي. وأخيرا نقدم هذه الملاحظات في هذه الورقة البحثية. نحن أول من أظهر تقلص الغلاف الجوي مثل هذا، على أساس عالمي”.
وبالنظر إلى أن الغلاف الحراري يمتد إلى عدة مئات من الكيلومترات، فإن 342 مترا قد لا تبدو شيئا كثيرا. ومع ذلك، أظهرت ورقة بحثية نُشرت في سبتمبر الماضي من قبل الفيزيائية إنغريد كنوسن من هيئة المسح البريطانية لأنتاركتيكا في المملكة المتحدة أن تبريد الغلاف الحراري يمكن أن يؤدي إلى انخفاض بنسبة 33% في مقاومة الغلاف الجوي بحلول عام 2070.
والسحب الجوي هو ما يساعد الأقمار الصناعية ومراحل الصواريخ على دخول المدار بعد انتهاء مهامها. ووجد كنوسن أن هذا الانخفاض في السحب يمكن أن يطيل العمر المداري للخردة الفضائية البائدة بنسبة 30 في المئة بحلول عام 2070.
ومع إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض، ستتفاقم هذه المشكلة، مع عدم وجود تدابير تخفيف حقيقية في الأفق – إما لتقليل عدد الأقمار الصناعية، أو لتقليل كمية ثاني أكسيد الكربون.