מדידת ענן ליתיום מהכניסה הבלתי מבוקרת של משגר Falcon 9

מדוע רקטות נופלות חשובות לאוויר שלנו

רובנו חושבים על פסולת חלל כבעיה ללוויינים ולקוסמונאוטים, לא לאוויר שאנו נושמים. אבל בכל פעם שרקטה או לווין חוזרים לכדור הארץ, הם נשרפים גבוה מעל ראשינו ומשחררים מתכות תעשייתיות לחלק עדין של האטמוספירה. המחקר הזה עוקב אחרי אירוע כזה בפירוט מרשים, ומראה כיצד ההתפוררות של רקטת SpaceX Falcon 9 השאירה אחריה ענן ליתיום שניתן היה לזהות מעל צפונה של גרמניה. העבודה נותנת הצצה ראשונית לאופן בו "עידן החלל החדש" המתפתח במהירות עלול לשנות בשקט את הכימיה של האטמוספירה העליונה ובטווח הארוך אף להשפיע על האקלים והאוזון.

חזרה בלהבות ונתיב מתכתי נסתר

ב־19 בפברואר 2025, השלב העליון של רקטת Falcon 9 נכנס מחדש לאטמוספירה באירופה ללא שליטה. אנשים על הקרקע ראו כדור אש מבריק חוצה את השמיים כאשר החומר התרסק ונפרק כ־100 קילומטר מעל פני השטח, מערבית לאירלנד. מה שלא נצפה בעין היה שהקליפה והמרכיבים מאלומיניום‑ליתיום של הרקטה התאדו, ושחררו אטומי ליתיום לאזור המכונה המזוספירה והתרמוספירה התחתונה. מאחר שליתיום נדיר מאוד באבק חללי טבעי אך נפוץ בסגסוגות ובסוללות של כלי חלל, הוא משמש כטביעת אצבע ברורה של חומר שנוצר על ידי האדם ולא של מטאור טבעי.

להקשיב לשמיים באמצעות לייזרים וראדאר

חוקרים בקילינגסבורן שבגרמניה פעלו במקרה מערכת לייזרית מיוחדת, לידר, מכווננת לצבע האור שאטומי ליתיום סופגים ומשחררים באופן טבעי. במשך רוב הלילה אות הליתיום באטמוספירה העליונה היה בקושי מעל רמות הרקע. ואז, ממש אחרי חצות ב־20 בפברואר, המכשיר רשם קפיצה בעוצמה של עשרה מונים בריכוז הליתיום בשכבה צרה בגובה בין כ־94.5 ל־96.8 קילומטר. השכבה העזה הזו ארכה כ־40 דקות, עד סוף תקופת המדידה, ובולטת באופן חד לעומת התנאים הרגילים. בו בזמן, רשת ראדאר למטאורים עקבה אחר רוחות העליונות בתלת־מימד וסיפקה תמונה מפורטת של תנועת האוויר באזור.

לעקוב אחר הערפל חזרה למקורו

כדי לגלות מהיכן הגיע האוויר העשיר בליתיום, הקבוצה השתמשה במודל אטמוספירה עולמי המתפרס לשכבות העליונות של האוויר ומחובר לניתוחי מזג אוויר אמיתיים. הם שחררו אלפי "חלקיקי אוויר וירטואליים" מנקודת הזמן והמקום שבה זוהה הלידר והריצו את מסלולי התנועה שלהם לאחור בזמן, תוך הוספת תנודות רוח ראליות שנמדדו על ידי הראדאר. מסלולי מעקב רבים אלו התכנסו לאזור מדרום‑מערב לאירלנד, בעומק כ־100 קילומטר, באותו זמן ומקום עם מסלול הכניסה הידוע של ה‑Falcon 9. מסלול דוגמה עבר במרחק של כמה קילומטרים ממסלול הרקטה גם בגובה וגם במרחק אופקי, מה שמעיד בחוזקה שהענן שנצפה מעל גרמניה היה פגר מהריסה קודמת שנישא ברוחות כ־1,600 קילומטר בתוך כ־20 שעות.

לדחות את החשדות הטבעיים הרגילים

האטמוספירה העליונה מכילה שכבות מתכת טבעיות שנוצרות כאשר מטאורים נשרפים, ולעתים ניתן לעצב שכבות אלה על ידי דפוסי חשמל ורוח לגלים דקים של אטומי מתכת נייטרליים. כדי לבדוק האם שכבת הליתיום הנצפית יכולה להיות אחת מהתופעות הרגילות הללו, המדענים בחנו מדידות יונוספירה, גזירת רוח ופעילות גאומגנטית מתחנות ניטור סמוכות. לא הייתה שכבת "E ספונטנית" חזקה של מתכות טעונות, לא נמצא דפוס רוח שתומך בהצטברות וירידה של שכבות כאלה, ולא הייתה סערה גאומגנטית שיכלה להסעיר את האזור באופן שירכז ליתיום באופן טבעי. יחד עם העובדה שליתיום נדיר בחומר מטאוריטי, התצפיות האלה הפכו הסבר טבעי לבלתי סביר ביותר.

מה משמעות הדבר עבור השמיים בעתיד

מקרה זה הוא המדידה הישירה הראשונה ברזולוציה בזמן של זיהום באטמוספירה העליונה ממכשיר חלל ידוע שנכנס מחדש, והראשון שמראה כי עיבוי של חומרי כלי חלל יכול להתחיל בסמוך ל‑100 קילומטר גובה. המחברים מעריכים ששכבה אחת של Falcon 9 עלולה להכיל מאות פעמים יותר ליתיום ממה שהכדור הארץ מקבל באופן טבעי מדי יום מאבק חללי. ככל שמאגדי לוויינים ענקיים ימשיכו לגדול ויותר שלבים ולוויינים יישרפו, מסת החומרים ותערובת המתכות הבלתי רגילה הנכנסת לאטמוספירה צפויות לגדול באופן דרמטי. בעוד שהתוצאות המדויקות לגבי האוזון, ענני גובה רב והשפעות על האקלים עדיין לא ברורות, העבודה מראה כי כעת ניתן לזהות ולעקוב אחרי מזהמים שמקורם בחלל מהקרקע. הרחבת מדידות כאלה למיקומים נוספים ולמתכות נוספות תהיה קריטית כדי להבין ולבסוף לנהל את טביעת הרגל הסביבתית של נוכחותנו המתרחבת בחלל.

ציטוט: 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

מילות מפתח: פסולת חלל, כניסת רקטה לאטמוספירה, אטמוספירת עליונה, ענן ליתיום, זיהום לווין