O crescimento projetado em lançamentos de foguetes para turismo espacial, pousos na lua e talvez viagens a Marte tem muitos sonhando com uma nova era de exploração espacial. Mas um estudo da NOAA sugere que um aumento significativo na atividade de voos espaciais pode danificar a camada protetora de ozônio no planeta onde vivemos.
Motores de foguete a querosene amplamente utilizados pela indústria de lançamento global emitem gases de escape contendo carbono negro, ou fuligem, diretamente na estratosfera, onde uma camada de ozônio protege todos os seres vivos da Terra dos impactos nocivos da radiação ultravioleta, que inclui câncer de pele e sistemas imunológicos enfraquecidos em humanos, bem como interrupções na agricultura e nos ecossistemas.

De acordo com uma nova pesquisa da NOAA publicada no Journal of Geophysical Research:Atmospheres , um aumento de 10 vezes nos lançamentos movidos a hidrocarbonetos, o que é plausível nas próximas duas décadas com base nas tendências recentes no crescimento do tráfego espacial, danificaria a camada de ozônio e mudaria os padrões de circulação atmosférica.

“Precisamos aprender mais sobre o impacto potencial dos motores de queima de hidrocarbonetos na estratosfera e no clima da superfície da Terra”, disse o principal autor Christopher Maloney, cientista de pesquisa do CIRES que trabalha no Laboratório de Ciências Químicas da NOAA. “Com mais pesquisas, devemos ser capazes de entender melhor os impactos relativos de diferentes tipos de foguetes no clima e no ozônio”.

As taxas de lançamento triplicaram

As taxas de lançamento mais do que triplicaram nas últimas décadas, disse Maloney, e o crescimento acelerado é esperado nas próximas décadas. Os foguetes são a única fonte direta de poluição por aerossol produzida pelo homem acima da troposfera, a região mais baixa da atmosfera, que se estende a uma altura de cerca de quatro a seis milhas acima da superfície da Terra.

A equipe de pesquisa usou um modelo climático para simular o impacto de aproximadamente 10.000 toneladas métricas de poluição de fuligem injetadas na estratosfera no hemisfério norte todos os anos por 50 anos. Atualmente, cerca de 1.000 toneladas de escape de fuligem de foguete são emitidas anualmente. Os pesquisadores alertam que as quantidades exatas de fuligem emitidas pelos diferentes motores movidos a hidrocarbonetos usados ​​em todo o mundo são pouco compreendidas.

Os pesquisadores descobriram que esse nível de atividade aumentaria as temperaturas anuais na estratosfera em 0,5 a 2° Celsius (ou aproximadamente 1 a 4° Farenheit), o que mudaria os padrões de circulação global diminuindo as correntes de jato subtropicais em até 3,5%, e enfraquecendo a circulação estratosférica de capotamento.

Como a exaustão do foguete afeta a camada de ozônio

O ozônio estratosférico é fortemente influenciado pela temperatura e circulação atmosférica, observou o coautor Robert Portmann, físico pesquisador do Laboratório de Ciências Químicas, então não foi surpresa para a equipe de pesquisa que o modelo descobriu que mudanças nas temperaturas estratosféricas e os ventos também causaram mudanças na a abundância de ozônio. Os cientistas descobriram que as reduções de ozônio ocorreram em direção aos polos de 30 graus norte, ou aproximadamente a latitude de Houston, em quase todos os meses do ano. A redução máxima de 4% ocorreu no Pólo Norte em junho. Todos os outros locais ao norte de 30° N experimentaram pelo menos alguma redução de ozônio ao longo do ano. Este padrão espacial de perda de ozônio coincide diretamente com a distribuição modelada de carbono negro e o aquecimento associado a ele, disse Maloney.

“O resultado final é que os aumentos projetados nos lançamentos de foguetes podem expor as pessoas no Hemisfério Norte ao aumento da radiação UV prejudicial”, disse Maloney.

A equipe de pesquisa também simulou dois cenários de emissão maiores de 30.000 e 100.000 toneladas de poluição por fuligem por ano para entender melhor os impactos de um aumento extremamente grande em futuras viagens espaciais usando motores movidos a hidrocarbonetos e investigar mais claramente os feedbacks que determinam a resposta da atmosfera . Os resultados mostraram que a estratosfera é sensível a injeções de carbono negro relativamente modestas. As simulações de emissões maiores mostraram perturbações semelhantes, porém mais graves, da circulação atmosférica e perda climática do que o caso de 10.000 toneladas métricas.

Construindo uma base de pesquisa

O estudo foi baseado em pesquisas anteriores de membros da equipe do autor. Um estudo de 2010 liderado pelo coautor Martin Ross, cientista da The Aerospace Corporation, explorou pela primeira vez o impacto climático de um aumento nos lançamentos de foguetes produtores de fuligem. Um segundo estudo realizado na NOAA em 2017, no qual Ross foi coautor, examinou a resposta climática às emissões de vapor de água de um sistema de lançamento espacial reutilizável proposto utilizando foguetes movidos a hidrogênio mais limpos.

"Nosso trabalho enfatiza a importância da destruição da camada de ozônio causada por partículas de fuligem emitidas por foguetes movidos a combustível líquido", disse Ross. "Essas simulações mudam a crença de longa data de que a única ameaça do voo espacial à camada de ozônio era de foguetes de combustível sólido. Mostramos que as partículas são onde a ação é para os impactos do voo espacial."

Embora a nova pesquisa descreva a influência que a fuligem na exaustão do foguete tem no clima e na composição da estratosfera, os cientistas disseram que representa um passo inicial na compreensão do espectro de impactos na estratosfera do aumento do voo espacial.

As emissões de combustão dos diferentes tipos de foguetes precisarão ser avaliadas, disseram eles. A fuligem e outras partículas geradas por satélites que queimam quando saem de órbita também são uma fonte crescente e mal compreendida de emissões na atmosfera média a alta. Esses e outros tópicos precisarão de mais pesquisas para produzir um quadro completo das emissões da indústria espacial e seus impactos no clima e no ozônio da Terra. + Explorar mais

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