2つの大規模で破滅的な問題が近い将来1つにまとまろうとしている。先月、地球物理学研究レター誌に掲載された研究によると、気候変動が宇宙ゴミの問題を悪化させる可能性が高いという。
大気密度の変化は上層大気の過密化につながり、衛星の衝突の可能性を高める可能性があります。さらに、最近の研究では、中程度の気候シナリオでは、上層大気の密度低下の速度が過去の2倍になると予測されています。
「宇宙ゴミは衝突のリスクにより、衛星運用者にとって急速に深刻な問題になりつつあります」と、英国自然環境研究会議の大気科学者で本研究の主任研究者であるイングリッド・クノッセン氏は、英国南極調査局のプレスリリースで述べた。「上層大気の密度の長期的な低下が、この問題をさらに悪化させています」と彼女は付け加えた。
直感に反するかもしれませんが、人類が下層大気に温室効果ガスを排出し続け、地球の表面を温める一方で、中層大気と上層大気は同時に冷えています。その原因は多岐にわたりますが、大きな要因の一つは二酸化炭素排出量です。
二酸化炭素分子は熱を吸収しやすい。下層大気では、分子同士の衝突が増え、より多くの熱が地球に反射される。しかし、そもそも分子の数が少ない上層大気では、熱を閉じ込める二酸化炭素はエネルギーを非常に強く保持するため、他の粒子と衝突して薄い空気を温めるよりも、宇宙空間へ逃げてしまう可能性が高くなる。
上層大気が冷えると、密度も低下します。密度が低い空気は、地球を周回する衛星やその他の宇宙物体が受ける抵抗が小さくなることを意味します。地球の大気は自己浄化作用を持つはずで、物体は軌道から外れて落下する途中で燃え尽きます。しかし、密度が低い環境では、衛星や宇宙ゴミはより長く空中に留まります。
大気圏上の宇宙ゴミの蓄積は、それ自体が深刻化し、差し迫った危機となっています。私たちは通信、研究、データ収集、そして気象予報のために衛星インフラに依存していますが、その土地は急速に枯渇しつつあります。すでに、懸念すべき衝突や危機一髪の事故がいくつか発生しています。
欧州宇宙機関（ESA）によると、現在、低地球軌道を周回する追跡可能な物体は3万個以上ある。NASAは、ソフトボールよりも大きいデブリが約2万3000個、極小のデブリが約1億個地球を周回していると推定している。そして、衝突のたびにさらに多くのゴミが発生する。気候変動が加われば、衝突件数はさらに増加する可能性がある。
以前の研究でも同様の結論が出ています。クノッセン氏も参加した2021年の論文では、地球温暖化が1.5℃上昇した場合、低軌道上の物体の寿命は2000年と比較して30%長くなることが示されています。
最近の調査結果は、これまでの結論を裏付けるものであり、大気の変化を新たな定量化で示しています。研究によると、今後50年間の上層大気は、過去半世紀の2倍の速さで熱と密度を失うと予想されています。この加速は、現在から2070年の間に大気中のCO2濃度が同時に上昇すると予測されていることと、研究者は記しています。
クノッセン氏はこの結論に至るためにコンピュータモデルを頼りにしました。彼女は気候、排出量、大気データを用いて、これまでで最も包括的な上層大気全体の気候変動モデルの一つを作成しました。
「過去50年間の上層大気の気候と今後50年間の予測との間に見られる変化は、二酸化炭素排出の結果です」とクノッセン氏はプレスリリースで述べた。衛星業界と政策立案者にとって、地球表面を超えた気候変動を理解することは「ますます重要になっています」と彼女は付け加えた。
科学者は、今後の研究で、より広範囲の気候と二酸化炭素排出のシナリオを調査し、宇宙ゴミがもたらすあらゆる可能性に対して世界をより良く備えさせたいと考えている。
そして理想的には、この問題への理解を深めることで、有意義な解決策が生まれるでしょう。「この研究が、宇宙汚染問題を抑制するための適切な行動の指針となることを願っています」とクノッセン氏は声明で述べています。最終的には、「上層大気が将来にわたって利用可能な資源であり続けることを確実にしたい」と彼女は考えています。
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