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Wir fangen jetzt auch an, die Umwelt um unseren Planeten herum zu zerstören
NASA
Ökologie ist die Lehre von der Beziehung zwischen Organismen und ihrer Umwelt. Für den Menschen ist es ein komplexes Thema. Die Menschen haben die Umwelt der Erde auf gut untersuchte, aber oft kaum verstandene Weise verändert. Aber es wird immer deutlicher, dass der Einfluss der Menschheit noch weiter reicht.
In den letzten 50 Jahren haben Menschen damit begonnen, den erdnahen Weltraum zu erforschen, eine Zone, die sich etwa 1 Million Kilometer (621.000 Meilen) von der Erde entfernt erstreckt. Diese Aktivität verändert die Umgebung. Trümmer häufen sich in dieser Region, die die Menschheit mit radioaktiven Elementen verseucht und mit elektromagnetischer Strahlung gesprengt hat. Und heute skizziert Elena Nikoghosyan vom Byurakan Astrophysical Observatory in Armenien die Faktoren, mit denen sich die aufstrebende Wissenschaft der erdnahen Ökologie auseinandersetzen muss.
Die unberührte Umgebung des erdnahen Weltraums wird von der Energie der Sonne dominiert. Die Erdatmosphäre absorbiert diese Energie, insbesondere bei Wellenlängen, die dem Vorhandensein von Molekülen wie Wasser, Kohlendioxid und Sauerstoff entsprechen. Tatsächlich absorbiert Ozon fast die gesamte Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 320 Nanometern – die sogenannte Ultraviolett-B-Strahlung.
Die Atmosphäre selbst variiert drastisch in ihrem Charakter, wenn sie sich von der Erde weg erstreckt. Etwa 90 % seiner Masse befinden sich in der Zone, die nur 12 Kilometer (7,5 Meilen) von der Oberfläche entfernt ist, der Troposphäre. Auch hier ist die atmosphärische Dichte mit etwa 1019 Teilchen pro Kubikzentimeter am höchsten.
Diese Dichte nimmt in höheren Lagen dramatisch ab. In der Ionosphäre, die sich von 30 bis 1.000 Kilometer von der Oberfläche erstreckt, sinkt die Dichte von 1013 Teilchen pro Kubikzentimeter bei 100 Kilometern auf 109 bei 300 Kilometern.
Selbst bei diesen geringen Dichten spielen diese Partikel eine wichtige schützende Rolle. Die Erde wird ständig mit Staub und Gestein überschüttet, das sich beim Eintritt in die Ionosphäre verlangsamt und verbrennt.
Klar ist, dass der erdnahe Weltraum eine lebendige, aktive Umgebung ist, in der eine Vielzahl komplexer Prozesse stattfinden. Und die Menschen beginnen, es zu beeinflussen.
Die offensichtlichste Auswirkung der Erforschung des erdnahen Weltraums durch die Menschheit ist die Menge an Trümmern, die sie hinterlassen hat. 1957 startete die Sowjetunion Sputnik in eine unberührte Umgebung. Heute enthält der erdnahe Weltraum mehr als 17.000 Objekte, die groß genug sind, um vom Boden aus verfolgt zu werden, und Größenordnungen mehr unter dieser Größe.
Davon liegen nur 6 % in Form aktiver Satelliten vor. Der Rest besteht aus toten Satelliten, abgelaufenen Raketenkörpern und nur Trümmern, ein Großteil davon stammt von der Explosion von Raketenkörpern, wenn sich ihr ungenutzter Treibstoff entzündet. Es gab sogar absichtliche Explosionen im Weltraum.
Die größte Entstehung von Weltraumschrott ereignete sich am 11. Januar 2007, als China einen nicht mehr funktionierenden Wettersatelliten mit einem vom Boden aus gestarteten kinetischen Killerfahrzeug zerstörte. Der Einschlag erzeugte eine Wolke aus mehr als 150.000 Trümmerpartikeln, die sich in einer Höhe von 850 Kilometern um die Erde ausbreitete. Vieles von dem Zeug ist noch da.
Die große Befürchtung ist, dass diese Trümmer ein Kessler-Ereignis auslösen könnten (so genannt nach den NASA-Wissenschaftlern, die es sich zuerst vorgestellt haben). Kesslers Idee ist, dass ein Trümmerpartikel ein anderes treffen und mehr Trümmer erzeugen könnte, die dann andere Satelliten in einer Kettenreaktion zerstören, die den erdnahen Weltraum für Satelliten völlig unbrauchbar machen könnte.
Diese Art von Ereignis war das Thema des Films Schwere . Aber es ist keineswegs fiktiv – das Risiko ist real. Tatsächlich wird ein Ereignis vom Kessler-Typ immer wahrscheinlicher, wenn die Dichte des Weltraumschrotts zunimmt.
Ein natürliches Spülsystem hält erdnahe Umlaufbahnen unter 400 Kilometern relativ frei: Die höhere Partikeldichte in dieser Zone bremst alles im Orbit ab und lässt es auf die Erde stürzen. Und die Sonne heizt die Atmosphäre auf und bewirkt, dass sie sich in einem 11-Jahres-Zyklus ausdehnt, der auch höhere Umlaufbahnen klärt.
Aber die geringere Partikeldichte in höheren Lagen bedeutet, dass der Spülprozess viel langsamer ist. Tatsächlich haben die Atomtests in der oberen Atmosphäre in den 1960er Jahren radioaktives Material in die Ionosphäre gesprengt, das Jahrzehnte brauchte, um weggespült zu werden.
Diese Regionen enthalten auch unverbrauchten Raketentreibstoff und Abgase, obwohl ihr Volumen im Vergleich zu dem der auf der Erdoberfläche emittierten Treibhausgase winzig ist. Es wird auch relativ schnell weggespült. Auf dem Mond, dem einzigen Körper, der sich ständig im erdnahen Weltraum befindet, wird es jedoch wahrscheinlich zu einem erheblichen Problem. Die einzigartige und empfindliche Umgebung des Mondes wird leicht durch Raketenlandungen beschädigt.
Der Mond hat eine dünne Atmosphäre, die durch den Sonnenwind erzeugt wird, der auf die Mondoberfläche trifft und diese verdampft. Der Inhalt dieser Atmosphäre ist kaum bekannt, aber es wird angenommen, dass sie insgesamt aus etwa 100 Tonnen Gas besteht.
Bei jeder Apollo-Landung wurden jedoch etwa 20 Tonnen Abgase in die Mondatmosphäre geblasen. Diese Abgase würden sich nicht leicht verteilen. Und die endgültige Auswirkung der Landungen auf die Mondatmosphäre ist unbekannt. Aber das Interesse am Mond wächst, und es ist leicht vorstellbar, wie die unberührte Mondatmosphäre schnell durch einen dicken Smog aus Abgasen ersetzt werden könnte.
Ein letzter Aspekt des erdnahen Weltraums ist die elektromagnetische Umgebung. Die Menschheit pumpt elektromagnetische Wellen mit einer beispiellosen Geschwindigkeit in den Weltraum. Und Satelliten senden sie zurück. Aber diese Aktivität füllt die Umgebung mit Rauschen, das die natürlichen Signale bei diesen Frequenzen überdeckt. Menschliche Aktivitäten machen es also schwieriger zu sehen, was da draußen ist.
All dies legt einen interessanten Ansatz von Nikoghosyan nahe, der mit einigem Understatement sagt: Die technischen Errungenschaften unserer Zivilisation gehen mit gewissen negativen Folgen einher.
Der erste Schritt zur Milderung dieser Folgen besteht darin, sie zu verstehen und zu katalogisieren. Und dafür wird dringend eine neue wissenschaftliche Disziplin benötigt. Die Ökologie des erdnahen Weltraums wird eine wichtige Rolle spielen (obwohl sie dringend einen neuen Namen braucht – Astroökologie vielleicht?).
Aber diejenigen, die es praktizieren, müssen bereit sein, einen Schritt weiter zu gehen und die Menschheit für die Auswirkungen, die es auf diese unberührte Umwelt hat, zur Rechenschaft zu ziehen.
Ref: arxiv.org/abs/1812.10478 : Ökologie des erdnahen Weltraums