Wetenschappers ontdekken metalen in de lucht (en je raadt nooit waar ze vandaan komen)

Op meer dan 11 kilometer hoogte hebben onderzoekers een opvallende en in eerste instantie mysterieuze ontdekking gedaan: ze stuitten er op verschillende metalen die normaliter niet vrij in de natuur voorkomen. En het leidt ze tot een verontrustende conclusie.

Alles wijst er namelijk op dat de metalen deeltjes afkomstig zijn van satellieten en rakettrappen die teruggevallen zijn in de aardatmosfeer en daar door de intense wrijving en hitte verdampt zijn. En daarmee is er voor het eerst hard bewijs gevonden dat ruimtepuin ook onze stratosfeer vervuilt. Dat is te lezen in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences.

SABRE
De onderzoekers baseren hun conclusie op een onderzoeksmissie die kortweg ook wel aangeduid wordt als SABRE. Dat staat voor Stratospheric Aerosol processes, Budget and Radiative Effects. Hierbij wordt een vliegtuig met in de neus een heel gevoelig en speciaal voor deze missie ontwikkeld instrument naar een hoogte van zo’n 11 kilometer gebracht, om aldaar – in het deel van de atmosfeer dat ons klimaat reguleert en de veelbesproken ozonlaag herbergt – onderzoek te doen naar aerosolen (kleine stof- of vloeistofdeeltjes die in de lucht zweven).

Mysterie
Het leidt tot een opmerkelijke conclusie. Zo blijkt maar liefst 10 procent van de zwavelzuurdeeltjes – die een groot deel van de deeltjes in de stratosfeer uitmaken – aluminium en exotische metalen te herbergen. “Twee van de meest verrassende elementen die we in deze deeltjes tegenkwamen, waren niobium en hafnium,” vertelt onderzoeker Daniel Murphy. “Dit zijn beiden zeldzame elementen die je niet in de stratosfeer verwacht tegen te komen. Het was een mysterie waar deze metalen vandaan kwamen en hoe ze hier terecht waren gekomen.”

Niobium en hafnium komen niet vrij in de natuur voor; ze zitten opgesloten in mineralen en moeten daaruit gewonnen worden. Mensen nemen daar graag de moeite voor; beide metalen worden namelijk toegepast in halfgeleiders en zogenoemde superlegeringen, bestand tegen hoge temperaturen.

Ruimtevaart
Naast deze twee opvallende elementen troffen de onderzoekers ook koper, aluminium en lithium aan en wel in veel hogere concentraties dan waarin deze in meteorieten of uit de ruimte afkomstig gruis wordt gevonden. Het bracht ze op een idee, zo vertelt Murphy. “De combinatie van aluminium en koper, plus niobium en hafnium – die gebruikt worden in hittebestendige legeringen – wees ons in de richting van de ruimtevaartindustrie.” En vervolgonderzoek wees uit dat de wetenschappers daarmee op het juiste spoor zaten. De verhouding waarin deze elementen in de stratosfeer werden aangetroffen bleek namelijk keurig overeen te komen met de verhouding waarin ze in raketten en satellieten voorkomen. En daarmee zijn de onderzoekers ervan overtuigd dat deze elementen in de stratosfeer belanden wanneer het object waarin ze verwerkt zijn, terugkeert naar de aarde en in de aardatmosfeer verdampt.

Effect
In totaal troffen de onderzoekers meer dan 20 verschillende elementen aan die zo naar ruimtevaartuigen en satellieten te herleiden zijn. Naast koper, aluminium, niobium en hafnium gaat het dan bijvoorbeeld ook om zilver, ijzer, magnesium, nikkel en zink. Onduidelijk is nog in hoeverre ze de stratosfeer ook daadwerkelijk beïnvloeden. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of en hoe ze de interactie aangaan met andere aerosolen in de stratosfeer en of ze misschien ook hun stempel drukken op de ozonlaag.

Meer satellieten
Dergelijk vervolgonderzoek is zeker niet onbelangrijk, zo stellen de onderzoekers. Want het aantal satellieten in een lage baan om de aarde – en dus gedoemd om uiteindelijk weer terug naar de aarde te vallen en in de atmosfeer te verbranden – neemt razendsnel toe. “Zo’n tien procent van de stratosferische aerosolen herbergen metalen; dat is niet veel,” stelt onderzoeker Martin Ross. “Maar in de afgelopen 5 jaar zijn meer dan 5000 satellieten gelanceerd. En de meeste daarvan zullen de komende vijf jaar terugkeren naar de aarde. En we moeten weten hoe dat van invloed kan zijn op de stratosferische aerosolen.”

Dat laatste is zeker ook belangrijk met het oog op plannen die er zijn om ruimtepuin – dode satellieten en vergeten raketboosters die in hogere banen om de aarde cirkelen – op te gaan ruimen. Zo werkt ESA bijvoorbeeld aan een ruimtevaartuig dat deze satellieten ‘vangt’ en de atmosfeer intrekt, alwaar ze verdampen. Hoewel de ruimte zo wat schoner wordt, wordt de stratosfeer mogelijk juist meer vervuild, zo suggereert dit nieuwe onderzoek nu. Een goede reden om zo snel mogelijk helder te krijgen welke impact de deeltjes die na verbranding van ruimtepuin in de stratosfeer blijven hangen, op dit deel van onze aardatmosfeer hebben.

Bronmateriaal

"NOAA scientists link exotic metal particles in the upper atmosphere to rockets, satellites" - NOAA
Afbeelding bovenaan dit artikel: BlackJack3D from Getty Images Signature (via Canva Pro)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd