Cientistas medem a poluição do ar causada pela reentrada do foguete SpaceX em tempo real: ‘Isso nunca foi feito antes’

Pela primeira vez, os cientistas observaram quase em tempo real uma nuvem de poluição atmosférica criada à medida que detritos espaciais queimavam na atmosfera da Terra. A medição inovadora ajudará os investigadores da química atmosférica a desvendar as complexas reações químicas desencadeadas pela poluição tóxica do ar criada durante as reentradas, que podem ter efeitos devastadores na atmosfera e no clima da Terra.

A nuvem de lítio foi detectada em 20 de fevereiro de 2025, após um estágio superior do foguete Falcon 9 da SpaceX desabou sobre a Europaespalhando fragmentos pela Polônia. Uma equipe de pesquisadores do Instituto Leibniz de Física Atmosférica, na Alemanha, fez a detecção usando um LIDAR – um instrumento de laser pulsado que excita determinados elementos químicos com base na frequência de sua luz.

“Achamos que era uma boa oportunidade, então verificamos os ventos e, como pareciam favoráveis, ligamos o LIDAR e fizemos as medições na noite seguinte”, disse Wing. “Quando processamos os dados, vimos um sinal muito forte, um aumento de dez vezes na densidade do lítio, aproximadamente na altitude correta e no momento correto.”

Wing explicou que a maior parte do foguete vaporizou acima da costa da Irlanda, a uma altitude de cerca de 60 milhas (96 quilômetros). Demorou então cerca de 20 horas para que a nuvem de poluição atmosférica criada fosse transportada pelos ventos através da Europa Ocidental até à Alemanha. Os fragmentos de destroços, por outro lado, cruzaram os 1.500 km da Irlanda ao oeste da Polônia em cerca de dois minutos e meio.

Para verificar se a pluma realmente veio ou não da reentrada do Falcon 9, os pesquisadores realizaram um cálculo reverso usando um modelo de circulação atmosférica global do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo. O modelo colocou a pluma na interseção com a trajetória da reentrada dos destroços do Falcon 9 no momento correto.

Os pesquisadores se concentraram no lítio, pois ele está naturalmente presente na atmosfera apenas em quantidades minúsculas.

“Acreditamos que o lítio seja um bom rastreador da reentrada (de origem humana)”, disse Wing. “Há muito pouco lítio em meteoritos naturais. Estimamos algo na ordem de 80 gramas por dia em todo o mundo. Mas em um único foguete Falcon 9, o casco de alumínio-lítio, mais as baterias de lítio, perfazem cerca de 30 quilogramas.”

As reentradas de detritos espaciais tornaram-se uma preocupação crescente nos últimos anos. À medida que o número de satélites em órbita disparou na última década, a quantidade de lixo espacial que perece na atmosfera da Terra cresceu proporcionalmente. A Agência Espacial Europeia estima que mais de três pedaços de detritos espaciais – satélites antigos, estágios de foguetes usados e todo tipo de fragmentos – voltam em espiral para a Terra todos os dias.

Num ano, centenas de toneladas de lixo espacial queimam na atmosfera, liberando substâncias químicas que não estão naturalmente presentes ali. A quantidade total de lixo reentrado ainda é apenas uma fração da quantidade de meteoritos naturais que nosso planeta encontra. Mas os cientistas pensam que, ao contrário da rocha espacial natural, a poluição atmosférica por lixo espacial pode ter o potencial de danificar a camada protectora de ozono da atmosfera e alterar o seu equilíbrio térmico.

Wing disse que quase nada se sabe sobre os efeitos do lítio nos processos atmosféricos, com a maior parte do debate científico até agora focado no alumínio – o metal mais abundante nos corpos das naves espaciais. Sabe-se que o alumínio reage com o oxigênio durante a combustão atmosférica, produzindo óxido de alumínio, ou alumina, uma substância em pó conhecida por acelerar a destruição da camada de ozônio e alterar a refletividade da atmosfera, levando a possíveis mudanças de temperatura na Terra.

“O alumínio é realmente muito difícil de medir”, disse Wing. “Ele reage muito rapidamente com o oxigênio, em um microssegundo. Assim, no momento em que o alumínio evapora do casco do foguete, ele se liga ao primeiro átomo de oxigênio que encontra.”

O Instituto Leibniz de Física Atmosférica no inverno, com três lasers verdes medindo ventos e temperaturas na estratosfera e na mesosfera. (Crédito da imagem: Instituto Leibniz de Física Atmosférica /Gerd Baumgarten)

Os pesquisadores querem tentar medir as concentrações de óxido de alumínio após reentradas com seus instrumentos LIDAR no futuro.

“Este estudo representa um marco importante na observação da influência das atividades do setor espacial na atmosfera, especialmente considerando que a reentrada ablativa representa atualmente o único método viável e escalonável de limpar órbitas cada vez mais desordenadas”, comentou Eloisa Marais, professora de Química Atmosférica e Qualidade do Ar na University College London e pesquisadora líder sobre os efeitos da poluição atmosférica por detritos espaciais, sobre o estudo.

“Os insights deste estudo, e esperançosamente pesquisas subsequentes e relacionadas semelhantes, são cruciais para melhorar os modelos, já que confiamos neles para avaliar os impactos ambientais globais da reentrada de espaçonaves.”

Os cientistas especulam há anos sobre os possíveis efeitos da reentrada de quantidades crescentes de lixo espacial na atmosfera. Um estudo de 2023 baseado em medições de aeronaves de alta altitude confirmou que cerca de dez por cento das partículas de aerossol na estratosfera, a segunda camada de Atmosfera da Terra em altitudes entre 10 e 50 milhas, contém partículas metálicas de satélites incinerados. O novo artigo relaciona, pela primeira vez, uma reentrada específica com uma pluma visível de poluição atmosférica atmosférica.

“Pela primeira vez, poderíamos mostrar diretamente que temos a capacidade de rastrear e observar a pluma de poluição desde os detritos espaciais até um único evento de reentrada”, disse Wing. “É um avanço tanto no lado observacional quanto no computacional. Isso nunca foi feito antes.”

A equipa de Leibnitz continuará as suas observações no futuro. Desde a detecção bem-sucedida do vírus de fevereiro de 2025 Falcão 9 Na reentrada, eles construíram um novo instrumento LIDAR, que lhes permitirá medir os vestígios de vários compostos metálicos ao mesmo tempo.

“Vamos medir o lítio, que é um rastreador de detritos espaciais, o sódio, que é um rastreador de meteoritos naturais, e também procuraremos todos os diferentes elementos que estão presentes nas espaçonaves, como cobre, titânio, silício, ouro, prata ou chumbo”, disse Wing. “Para que possamos realmente tentar estimar o que está entrando na atmosfera e quanto disso é de origem antropogênica. Dessa forma, podemos dar uma dica aos nossos colegas que fazem modelagem atmosférica e química para serem capazes de dizer quais impactos as reentradas de detritos espaciais poderiam ter na estratosfera.”