Des avions et des fusées supersoniques pourraient contrecarrer la récupération de la couche d'ozone

Dec 06, 2023

La couche d'ozone est en voie de guérison mais pas encore complètement sortie d'affaire.

La couche d'ozone de l'atmosphère a été dévastée au XXe siècle par les produits chimiques contenus dans les aérosols et les réfrigérateurs, mais elle se rétablit maintenant et pourrait même guérir complètement dans quelques décennies, selon une nouvelle évaluation scientifique. Cependant, de nouvelles technologies émergent qui pourraient contrecarrer ce processus de guérison global.

L'ozone, une molécule composée de trois atomes d'oxygène répartis dans les parties inférieures de la stratosphère (la deuxième couche la plus basse de l'atmosphère terrestre), bloque les rayons ultraviolets nocifs du soleil qui peuvent endommager les tissus vivants, provoquer le cancer et nuire à la vue. Depuis les années 1980, lorsque l'appauvrissement de l'ozone dans la stratosphère et le trou béant dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique ont été découverts pour la première fois, le monde a parcouru un long chemin vers l'atténuation ou la guérison de ces dommages.

Le Protocole de Montréal, mis en place en 1987, a conduit à l'élimination mondiale des substances appauvrissant la couche d'ozone les plus nocives, les chlorofluorocarbures, qui avaient été introduits dans les années 1950 comme propulseur dans les aérosols chimiques et comme réfrigérant dans les systèmes de climatisation, les voitures et réfrigérateurs.

Un rapport de l'Organisation météorologique mondiale (OMM) publié le 9 janvier indique que la couche d'ozone est sur la bonne voie pour se rétablir complètement d'ici quatre décennies. Mais il nomme également quatre technologies naissantes qui pourraient retarder le processus de guérison dans le futur.

Ici, les plus grands experts mondiaux donnent leur avis sur la situation.

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Près de 6 000 satellites actifs sont actuellement en orbite autour de la Terre, plus que jamais auparavant dans l'histoire de l'humanité. D'ici 2030, ce nombre pourrait atteindre le chiffre stupéfiant de 58 000 selon une évaluation du Government Accountability Office (GAO) des États-Unis. La plupart de ces satellites appartiendront à des opérateurs de méga-constellations tels que Starlink de SpaceX, OneWeb ou Kuiper d'Amazon. La majorité de ces satellites résideront en orbite terrestre basse, la région de l'espace en dessous de 1 200 miles (2 000 kilomètres), et seront régulièrement remplacés par des modèles plus récents et plus avancés. Cela signifie que d'ici une décennie, d'énormes quantités de vieux vaisseaux spatiaux défunts brûleront dans l'atmosphère terrestre alors que la gravité ramène les vieux satellites indésirables vers la planète.

Ces satellites sont faits de métaux tels que l'aluminium et le titane et contiennent d'autres substances potentiellement toxiques. Les scientifiques craignent que lorsque ces satellites brûlent, ils libèrent des produits chimiques nocifs qui pourraient endommager la couche d'ozone en cours de rétablissement.

"L'élimination des satellites de ces grandes constellations en orbite terrestre basse dans l'atmosphère et leur vaporisation lors de la rentrée est un impact potentiel très important à la fois pour le climat et la couche d'ozone", a déclaré Martin Ross, chercheur à l'Aerospace Corporation en Californie qui étudie les effets. des systèmes spatiaux sur la stratosphère, a déclaré à Space.com. "Pour le moment, nous savons très peu de choses sur ce qui se passe lorsque ces satellites se vaporisent et se transforment en particules et en gaz. Nous ne savons pas à quel point ces particules et ces gaz sont actifs à la fois chimiquement et radiativement. Mais nous savons que bientôt, il y aura des tonnes de ce truc qui tombe."

Les oxydes d'aluminium, qui peuvent être produits lors de la combustion des corps d'engins spatiaux à base d'aluminium, ont été associés à la destruction de l'ozone dans le passé. La combustion du titane pourrait générer des oxydes de titane, qui, selon Ross, peuvent altérer les propriétés optiques de l'air ambiant. Il existe d'autres éléments controversés présents dans les composants des satellites - cobalt et lithium dans les batteries, traces d'or et de plomb - tous des éléments qui ne se trouvent pas autrement dans les couches atmosphériques supérieures.

"Il y a un potentiel de surprise, en termes de réactivité chimique avec l'ozone", a déclaré Ross. "C'est ce qu'il faut comprendre. Quelles sont ces particules et quelle est leur réactivité chimique."

Les avions supersoniques, tels que le Concorde maintenant à la retraite, naviguent à des altitudes plus élevées que les avions de ligne conventionnels. Volant à plus de 60 000 pieds (18,3 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre, les Concordes et autres avions supersoniques tels que ceux utilisés par les militaires libèrent des polluants dans la basse stratosphère où réside la couche d'ozone protectrice. Le rapport de l'OMM estime que si l'aviation supersonique devait entrer dans le courant dominant, ses émissions pourraient « réduire la colonne d'ozone totale jusqu'à 10 % ».

"De nouveaux avions supersoniques et hypersoniques sont en cours de développement qui peuvent libérer de la vapeur d'eau et des oxydes d'azote dans la stratosphère", a déclaré à Space.com Paul Newman, scientifique en chef des sciences de la Terre au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui a collaboré au rapport de l'OMM. "À ce stade, il n'y en a pas assez, mais à l'avenir, si vous commenciez à faire voler des milliers de ces avions dans la stratosphère, cela pourrait avoir un effet significatif."

Bien que la flotte Concorde exploitée par British Airways et Air France ait été retirée en 2003 après que l'intérêt des passagers a plongé à la suite d'un accident mortel en 2000, les compagnies aériennes du monde entier se tournent maintenant vers une nouvelle génération d'avions supersoniques en cours de développement. .

La société américaine Boom Supersonic a récemment dévoilé le moteur innovant Symphony pour son avion de passagers supersonique appelé Overture, qui, espère la société, pourrait commencer les essais en vol d'ici la fin de cette décennie.

La NASA a également des intérêts dans le nouveau secteur de l'aviation supersonique, avec son avion expérimental X-59 qui vise à éliminer le bruit gênant traditionnellement associé aux voyages aériens supersoniques.

Le rapport de l'OMM indique également que si les lancements de fusées ne représentent actuellement qu'environ 0,1 % de la destruction détectable de l'ozone, ce nombre pourrait augmenter à l'avenir car le nombre de lancements de fusées devrait augmenter.

De nouveaux systèmes de propulsion de fusée sont en cours de développement et consomment vraisemblablement de l'hydrogène et du méthane plus verts, mais les scientifiques avertissent que l'on n'en sait pas assez sur l'interaction des gaz d'échappement de ces moteurs de fusée avec les couches supérieures de l'atmosphère terrestre, la stratosphère, qui abrite l'ozone. couche, et la mésosphère encore plus élevée.

Ross espère que les agences mondiales de recherche sur l'espace et l'atmosphère emmèneront bientôt leurs avions à haute altitude dans la stratosphère pour mesurer ce qui se passe exactement au-dessus de la Terre lorsque des fusées gourmandes en combustibles fossiles et des alternatives plus vertes, telles que l'hydrogène et le méthane, passent.

"Nous voulons faire la même chose que nous avons fait il y a 25 ans lorsque les moteurs à fusée solide étaient considérés comme une menace pour la couche d'ozone", a déclaré Ross. « La NASA, la NOAA (la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis) et l'US Air Force se sont toutes réunies et ont effectué des mesures dans les panaches réels de la stratosphère. Et grâce à cela, nous avons pu découvrir que les moteurs de fusée à solide n'étaient pas aussi mauvais comme certains modèles le suggéraient."

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Les experts craignent également que d'éventuelles interventions de géo-ingénierie, des tentatives de ralentissement du changement climatique par des moyens artificiels, n'affectent la couche d'ozone. Il n'y a pas encore de tels plans, mais pendant des années, les scientifiques ont étudié des méthodes qui pourraient aider à réduire la quantité de chaleur emprisonnée dans l'atmosphère terrestre en augmentant l'albédo, ou la réflectivité, de l'air autour de notre planète. De tels effets ont été observés après de puissantes éruptions volcaniques qui injectent de grandes quantités de cendres riches en soufre dans la stratosphère. Célèbre, après l'éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, les températures moyennes mondiales ont chuté d'environ 1 degré Fahrenheit (0,6 degré Celsius). L'effet était mesurable pendant au moins 15 mois.

Des procédures ont déjà été décrites qui pourraient imiter ces processus de manière calculée. Newman, cependant, prévient que les effets secondaires de telles interventions ne sont pas compris du tout.

"Les gens commencent à considérer l'injection d'aérosols stratosphériques (SAI) comme un pansement potentiel, pour nous permettre d'aller vers l'avenir où nous aurons réduit les émissions de dioxyde de carbone", a déclaré Newman. "C'est quelque chose que nous pourrions envisager de faire en cas de changement climatique catastrophique - des inondations massives, des vagues de chaleur entraînant de multiples décès, la destruction de cultures. Le problème est que nos modèles ne font pas un excellent travail pour simuler les effets de SAI. Nous Je sais que cela changerait considérablement la stratosphère, donc on craint que cela puisse aggraver le trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique."

Néanmoins, le Protocole de Montréal demeure un grand succès de la capacité de l'humanité à s'unir et à conjurer la destruction volontaire de notre environnement. La couche d'ozone n'est peut-être pas encore complètement tirée d'affaire, mais les scientifiques espèrent que les leçons tirées des efforts pour la sauver pourront éclairer notre bataille encore indécise contre le changement climatique.

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Tereza est une journaliste scientifique et technologique basée à Londres, une écrivaine de fiction en herbe et une gymnaste amateur. Originaire de Prague, en République tchèque, elle a passé les sept premières années de sa carrière à travailler comme reporter, scénariste et présentatrice pour divers programmes télévisés de la télévision publique tchèque. Plus tard, elle a pris une pause dans sa carrière pour poursuivre ses études et a ajouté une maîtrise en sciences de l'Université internationale de l'espace, en France, à son baccalauréat en journalisme et sa maîtrise en anthropologie culturelle de l'Université Charles de Prague. Elle a travaillé comme journaliste pour le magazine Engineering and Technology, a été pigiste pour une série de publications, notamment Live Science, Space.com, Professional Engineering, Via Satellite et Space News et a été rédactrice scientifique de la couverture de maternité à l'Agence spatiale européenne.

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