有争议的论文声称，像 SpaceX 这样的卫星“巨型星座”可能会削弱地球磁场并导致“大气剥离”。我们应该担心吗？

一篇理论上的新论文认为，坠落的太空垃圾造成的大气金属污染可能会在我们的星球周围形成一个看不见的导电屏蔽，这可能会削弱我们的磁层。然而，其他专家对这个想法表示怀疑。

一篇有争议的新论文指出，报废卫星在地球大气层中燃烧产生的“航天器尘埃”可能会削弱地球的磁场。 

在最坏的情况下，围绕地球运行的商业卫星“巨型星座”（例如 SpaceX 的星链网络）不受控制的扩张可能会产生足够的磁尘，将地球的防护罩切成两半，从而可能导致卫星该论文的作者告诉《生活科学》杂志，灾难和“大气剥离”。 

但这个结果真的有可能发生吗？其他研究人员对该论文的说法表示怀疑，尽管他们都同意一件事：迫切需要量化问题的规模。

目前在轨的私人卫星令天文学家日益头痛，因为它们倾向于对宇宙图像进行照片轰炸并干扰射电望远镜，以及与其他航天器碰撞的风险增加。但他们构成的真正威胁可能是他们死后会发生什么。

当航天器结束其任务时，大多数航天器都会脱轨并在地球大气层中燃烧，以最大程度地减少环绕地球的太空垃圾数量。然而，当它们在火焰中解体时，垂死的航天器在我们的高层大气中散落着蒸发的金属污染物。

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在这篇于 2023 年 12 月上传到预印本数据库 arXiv 但尚未经过同行评审的新理论论文中，来自塞拉利昂大学的博士生 Sierra Solter-Hunt冰岛提出，这种大气航天器的尘埃可能会损害磁层——地球磁场的一部分，延伸到太空并保护大气免受太阳辐射。

索尔特-亨特担心，如果卫星巨型星座按计划发展，它们释放的尘埃量可能会形成磁屏蔽，从而限制磁层的覆盖范围。

“我对我发现的一切感到震惊，而且没有人研究这个，”索尔特-亨特告诉《生活科学》。 “我认为这真的非常令人震惊。”

积聚灰尘

我们目前无法监测大气中航天器灰尘的数量，但根据再入时已经燃烧的太空垃圾数量，我们可以将天空中金属颗粒的数量增加一百万倍索尔特-亨特说，太空时代的开始。 

Solter-Hunt 估计，未来几十年内将有 50 万到 100 万颗私人卫星绕地球运行。她说，当所有这些卫星最终坠落地球时，大气中的航天器灰尘量可能会急剧增加到目前水平的数十亿倍。 

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目前还不清楚所有这些航天器尘埃最终会落到哪里，但索尔特-亨特认为它们可能会沉积在电离层的上部，即距地球上方 50 至 400 英里（80 至 644 公里）的大气层区域。表面。 “它可能永远留在那里，”她补充道。

磁屏蔽

索尔特-亨特说，如果所有这些拟议的卫星都着火了，由此产生的航天器灰尘可能会在我们的星球周围形成一个能够携带电荷的“完美导电网”。她补充说，如果发生这种情况，通常延伸到太空数千英里的磁层将“扭曲，停留在导电材料下方”，从而基本上限制了其到达电离层上部的范围。

索尔特-亨特说，磁场减弱可能会使卫星暴露在高强度的辐射和太阳风暴下，这可能会将它们从天空中击落。 “这对于卫星公司来说是真正的第二十二条军规，”她补充道。 “他们所做的事情可能会削弱磁层，从而使自己面临危险。”

但索尔特-亨特表示，即使磁层没有缩小，航天器尘埃含量的增加仍然可能使火箭更难向太空发射新卫星和其他航天器。她补充说，这是因为磁性粒子可能会干扰机载电子设备。

最坏的情况 

在索尔特-亨特最坏的情况下，电离层上部的辐射水平增加可能会开始吹走我们大气层的外缘——这种现象被称为“大气剥离”，这种现象自然发生在像火星 和水星。 

但她补充说，这将是“最极端的情况”，可能需要几个世纪甚至几千年才能发生。

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但即使大气层保持完好，航天器的灰尘仍然可能对其造成损害。

过去的研究表明，其中一些污染，特别是氧化铝，可能会消耗大气臭氧，从而可能增加地球极地地区上方臭氧空洞的大小。

随着地核的生长和凝固，磁层也正在经历一些自然减弱，没有人知道航天器尘埃是否会加速这一过程。  

“重要的第一步”

一些研究人员称赞这篇新论文强调了航天器尘埃隐藏的潜在问题。 

加拿大里贾纳大学的天文学家萨曼莎·劳勒 (Samantha Lawler) 告诉 Live，“这项工作是非常重要的第一步”，并强调了大气中可能沉积的航天器尘埃的数量“惊人”。电子邮件中的科学。 “[这种污染]的后果也可能与我们过去想象的完全不同，”她补充道。

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然而，其他专家认为 Solter-Hunt 提出的情景过于推测或基于有缺陷的假设。 

纽约罗切斯特大学的行星科学家和磁层专家约翰·塔杜诺 (John Tarduno) 表示：“即使在[航天器尘埃]的密度下，像真正的磁屏蔽这样的连续导电壳也是不可能的。”在一封电子邮件中告诉《生活科学》。他补充说，论文中的一些假设也“过于简单，不太可能正确”。

特别是，没有人模拟航天器灰尘如何在大气中沉降、持续多久或导电性如何，这意味着没有证据表明磁屏蔽是可能的，José Ferreira，南加州大学的博士生也在研究太空尘埃污染，他在一封电子邮件中告诉《生活科学》。 

英国达勒姆大学专门研究太空伦理的研究员菲奥纳·汤普森 (Fionagh Thompson) 告诉 Live，未来绕地球运行的潜在卫星数量也“似乎被夸大了”，因为许多吹捧的卫星发射从未发生过。电子邮件中的科学。 

汤普森补充说，这篇论文是一个“有趣的思想实验”。但如果没有明确概述航天器尘埃将如何导致这些问题，“不应该冒充‘这就是将要发生的事情’，”她说。 

Solter-Hunt 理解研究人员的批评。然而，由于卫星发射即将增加，她想与科学界分享她的理论。 “我把它放在那里，这样每个人都可以看到它并谈论它，”她说。

而且，尽管专家们对这篇论文持保留态度，但他们一致认为，迫切需要更多的研究来研究大气中金属污染可能产生的影响。

“这不是一个不容忽视的问题，”汤普森说。 “有必要退后一步，将这种[太空垃圾污染]视为一种全新的现象。” 

“迫切需要尽快研究这个问题，”劳勒补充道。 “老实说，我认为没有人知道会发生什么。”