قياس سحابة ليثيوم من إعادة دخول صاروخ فالكون 9 غير المنضبطة

لماذا تهم الصواريخ الساقطة هواءنا

يعتقد معظمنا أن حطام الفضاء يمثل مشكلة للأقمار الصناعية ورواد الفضاء وليس للهواء الذي نتنفسه. ولكن في كل مرة يسقط فيها صاروخ أو قمر صناعي إلى الأرض، فإنه يحترق عالياً فوق رؤوسنا ويطلق معادن من صنع البشر إلى جزء هش من الغلاف الجوي. تتابع هذه الدراسة حدثاً من هذا النوع بتفصيل ملحوظ، موضحةً كيف خلّف تفكك مرحلة من صاروخ سبيس إكس فالكون 9 سحابة ليثيوم قابلة للكشف فوق شمال ألمانيا. وتوفّر الدراسة نظرة مبكرة على كيفية أن "عصر الفضاء الجديد" المزدهر قد يغير بهدوء كيمياء الطبقات العليا من الغلاف الجوي وقد يؤثر على المدى الطويل في المناخ والأوزون.

عودة نارية وذيل معدني مخفي

في 19 فبراير 2025، شهدت المرحلة العليا لصاروخ فالكون 9 إعادة دخول غير منضبطة فوق أوروبا. رآى الناس على الأرض كرة نارية ساطعة تقطع السماء بينما تفككت المعدات على ارتفاع يقارب 100 كيلومتر فوق السطح، غرب أيرلندا. وما لم يتمكنوا من رؤيته هو أن هيكل الصاروخ ومكوناته المصنوعة من سبائك الألمنيوم والليثيوم كانت تتبخر، مطلقة ذرات الليثيوم إلى منطقة تسمى الميزوسفير والستراتوسفير السفلي (أو طبقة الحرارية السفلى). ونظراً لندرة الليثيوم في غبار الفضاء الطبيعي مقارنةً بانتشاره في سبائك ومكونات المركبات الفضائية والبطاريات، فإنه يعمل كبصمة واضحة لمواد من صنع البشر بدلاً من الشهب الطبيعية.

الاستماع إلى السماء بالليزر والرادار

كان باحثون في كيلونغسبورن، ألمانيا، يعملون على جهاز ليزر متخصص، أو ليدار، مضبوط على طول موجة الضوء التي تمتصها ذرات الليثيوم وتعيد إصدارها طبيعياً. طوال معظم الليل، كان إشارة الليثيوم في الطبقات العليا من الغلاف الجوي بالكاد أعلى من مستوى الخلفية. ثم، بعد منتصف الليل بقليل في 20 فبراير، سجّل الجهاز فجأة ارتفاعاً بعامل عشرة في الليثيوم داخل طبقة ضيقة بين نحو 94.5 و96.8 كيلومتراً من الارتفاع. استمرت هذه الطبقة المكثفة لحوالي 40 دقيقة، حتى نهاية فترة القياس، وكانت بارزة بوضوح عن الظروف العادية. في الوقت نفسه، كانت شبكة رادارات للأرصاد تتبع رياح الطبقات العليا ثلاثية الأبعاد، مما أمد الباحثين بصورة مفصّلة لتدفق الهواء حول المنطقة.

تتبع السحابة إلى مصدرها

لاكتشاف مصدر هذا الهواء الغني بالليثيوم، استخدم الفريق نموذجاً غلافياً عالمياً يمتد إلى الطبقات العليا من الجو ومربوطاً بتحليلات الطقس الواقعية. أطلقوا آلاف "الحزم الهوائية الافتراضية" من المكان والوقت الذي رُصدت فيه إشارة الليدار وشغّلوا مساراتها بالاتجاه العكسي في الزمن، مضيفين تقلبات رياح واقعية مقاسة بواسطة الرادار. تقاربت العديد من هذه المسارات المتتبعة للخلف على منطقة غرب أيرلندا تقريباً، على ارتفاع نحو 100 كيلومتر، في الوقت والمكان نفسه لمسار إعادة دخول فالكون 9 المعروف. مرّت إحدى المسارات كمثال على بعد بضعة كيلومترات من مسار الصاروخ سواء في الارتفاع أو المسافة الأفقية، ما يشير بقوة إلى أن السحابة التي رُصدت فوق ألمانيا كانت حطاماً من التفكك السابق نُقلت بحركة الرياح لمسافة تقارب 1600 كيلومتر خلال نحو 20 ساعة.

استبعاد المشتبه بهم الطبيعيين

تحتوي الطبقات العليا من الغلاف الجوي على طبقات معدنية طبيعية تتشكّل عندما تحترق الشهب، ويمكن لهذه الطبقات أحياناً أن تعيد تشكيلها الأنماط الكهربائية والرياح إلى صفائح رقيقة من ذرات المعادن المحايدة. لاختبار ما إذا كانت طبقة الليثيوم المرصودة قد تكون إحدى هذه الظواهر العادية، فحص العلماء قياسات الأيونوسفير، واجهاد الرياح، والنشاط المغناطيسي الأرضي من محطات رصد قريبة. لم يكن هناك طبقة "إي متفرقة" قوية من المعادن المشحونة، ولا نمط رياح يدعم تكدس ونزول مثل هذه الطبقات، ولا عاصفة مغناطيسية أرضية قادرة على تحريك المنطقة بطريقة قد تركز الليثيوم طبيعياً. وبالاقتران مع الندرة الشديدة لليثيوم في المواد النيزكية، جعلت هذه الملاحظات تفسيراً طبيعياً أمراً غير مرجح بشدة.

ما الذي يعنيه هذا لسماء المستقبل

تعد هذه الدراسة الحالة أول قياس مباشر وزمني للتلوث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي من قطعة معروفة من معدات فضائية عائدة إلى الأرض، والأولى التي تُظهر أن تبخر مواد المركبات الفضائية يمكن أن يبدأ بالقرب من ارتفاع 100 كيلومتر. يقدر المؤلفون أن مرحلة واحدة من فالكون 9 قد تحتوي على مئات المرات من الليثيوم أكثر مما تستقبله الأرض طبيعياً يومياً من غبار الفضاء. ومع تزايد مجموعات الأقمار الصناعية الضخمة وحرق المزيد من المراحل والأقمار الصناعية، من المتوقع أن تزداد كتلة وتركيبة المعادن غير المألوفة الداخلة إلى الغلاف الجوي بشكل كبير. وبينما تظل العواقب الدقيقة على الأوزون والسحب عالية الارتفاع والمناخ غير مؤكدة، تُظهر هذه الدراسة أنه بات من الممكن الآن تحديد وتعقّب الملوثات المشتقة من الفضاء من الأرض. سيكون توسيع هذه القياسات إلى مواقع أكثر ولتعقب معادن إضافية أمراً حاسماً لفهم البصمة البيئية لوجودنا المتنامي في الفضاء، وإدارتها في نهاية المطاف.

الاستشهاد: Wing, R., Gerding, M., Plane, J.M.C. et al. Measurement of a lithium plume from the uncontrolled re-entry of a Falcon 9 rocket. Commun Earth Environ 7, 161 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-025-03154-8

الكلمات المفتاحية: حطام الفضاء, إعادة دخول الصواريخ, الطبقة العليا من الغلاف الجوي, سحابة ليثيوم, تلوث الأقمار الصناعية