【菜科解读】

一个明亮的火球划过天空（图片uux.cn/欧空局/美国国家航空航天局）据美国太空网（Tereza Pultarova）：随着越来越多的航天器被发射到地球轨道，太空飞行对环境的影响越来越明显。

多年来，越来越多的卫星在地球大气层中燃烧，这一直让科学家们感到担忧。

现在，一篇新论文探讨了卫星重新进入地球后，地球周围出现的导电尘埃外壳如何影响地球的保护磁场。

美国物理学家、冰岛大学博士生Sierra Solter Hunt告诉Space.com：我们的星球上到处都是垃圾。

Solter Hunter是这篇新论文的唯一作者，该论文已于2023年12月在在线存储库Arxiv上以预印本形式发表，目前仍在等待同行评审。

从那时起，这篇论文在网上引发了讨论。

索尔特·亨特对此感到高兴，尽管有些人认为她的结论被夸大了。

我想开始对话，她说。

Solter Hunt在她对等离子体尘埃的博士研究中遇到了地球高层大气中金属尘埃浓度增加的问题。

她解释说，等离子体尘埃，产生于构成地球高层大气的脆弱电离气体与撞击地球的流星燃烧留下的微小灰烬颗粒以及任务结束时燃料耗尽后螺旋返回的卫星的相互作用。

流星从一开始就撞击地球，但它们的化学成分与卫星完全不同。

索尔特·亨特说：流星只含有微量的高导电金属。

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另一方面，卫星基本上完全由超导金属制成。

根据索尔特·亨特的计算，每天有50吨太空岩石在地球大气层中蒸发，留下约450公斤的带电尘埃。

这比一颗重新进入星链的卫星产生的能量少了三倍。

根据美国国家海洋和大气管理局的数据，目前，每天大约有一颗旧卫星在地球大气层中死亡。

但随着太空探索技术公司（SpaceX）的星链（Starlink）等大型星座运营商继续组建机队，这一数字还会增长。

如果太空探索技术公司按计划完成由42000颗卫星组成的第二代星链星座，仅星链卫星就将以每天23颗的速度重新进入。

这是因为太空探索技术公司预计将定期用更新、能力更强的航天器升级其机队。

Solter Hunt说：这大约是每天29吨的卫星返回材料，仅用于星链超级星座。

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研究人员说，根据目前的技术，很难准确地模拟出这么多导电材料将如何影响地球磁场。

索尔特·亨特说：卫星大多由铝制成，铝是一种超导体。

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超导体用于阻挡、扭曲或屏蔽磁场。

我担心的是，在未来的某个时候，这种导电尘埃可能会在磁层中产生一些扰动。

2024年1月2日发射的一批SpaceX星链卫星，包括前六颗具有直接到蜂窝能力的卫星。

（图片uux.cn/SpaceX）在这一点上，返回的人造碎片已经产生了比地球范艾伦辐射带质量更多的导电尘埃，这两个区域位于行星上方，由于行星磁场的影响，来自太阳的带电粒子在这里积累。

内部和外部范艾伦带分别在3700英里和7400英里（6000和12000公里）以及16000和28000英里（25000到45000公里）的高度之间延伸。

另一方面，重新进入卫星的磁尘积累得要低得多，大约在地球表面以上37到50英里（60到80公里）。

索尔特·亨特认为，导电外壳引起的扰动可能会在地球的保护磁屏蔽上戳破洞，从而可能使更有害的宇宙辐射到达地球表面。

在一个极端的、几乎是世界末日的场景中，减弱的磁层可能会让太阳风开始剥离地球大气层，就像数十亿年前对火星大气层所做的那样。

然而，这肯定不是一个直接的威胁。

显示太阳风（红色）与地球磁场（蓝色，不按比例）相互作用的插图。

（图片uux.cn/Mark Garlick/科学图片库/Getty Images）索尔特·亨特更关心的是对臭氧层的影响。

当来自卫星的铝燃烧时，它会转化为氧化铝，一种已知的臭氧消耗物质。

加拿大不列颠哥伦比亚大学天文学和天体物理学副教授Aaron Boley领导的一个研究小组此前曾探讨过巨型星座碎片对臭氧层造成的危险。

博利的论文发表在著名的《科学报告》杂志上，他拒绝对索尔特·亨特的论文发表详细评论，但表示这开启了一场重要的讨论然而，美国国家海洋和大气管理局的大气化学科学家凯伦·罗森洛夫发表了关于卫星再入大气层产生的氧化铝对地球高层大气影响的论文，她表示，应该谨慎对待这些结论。

包括罗森洛夫和博利在内的科学家此前曾对地球大气层中卫星灰浓度的不断增加以及这可能对地球产生的长期影响表示担忧。

2023年10月，另一个团队报告称，使用美国国家航空航天局的高空研究飞机，在地球表面以上11.8英里（19公里）的高度探测到来自火箭排气或燃烧的太空垃圾的颗粒。

研究人员认为，由于这些粒子的体积很小，它们要么永远留在大气层中，要么需要很长时间才能回落到地球上。

随着火箭发射和卫星飞行速度的加快，它们的浓度可能会急剧上升。

就像地球大气中温室气体浓度不断增加一样，其后果可能在几十年后才会变得明显。

索尔特·亨特说：这些超级星座将不断制造污染。

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它会越来越多，会产生一些不同的化学反应，我们基本上对此一无所知。

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

伊拉克南部的哈维宰沼泽原本因长期干旱而逐渐干涸。

（新华社/发） 报告发现，全球70%的主要含水层正在萎缩，且很多变化不可逆转。

据调查，世界上很多地区不仅超额支取雨水和融雪带来的年度“收入”，还在不断透支那些需要数千年才能回补的地下水“储蓄”。

这主要由农业发展以及城市向干旱地区扩张导致，而气候变化让这些本就缺水的地方愈发干旱。

在土耳其，过度抽取地下水已导致近700处出现塌陷坑。

该报告作者，联合国大学水、环境与健康研究所的卡维赫·马达尼说：“如今，作为人类水资源‘活期账户’的地表水已经见底。

我们从祖先那里继承的‘储蓄账户’——地下水、冰川等，也几乎被挥霍一空。

世界各地都已出现‘水资源破产’的迹象。

” 据统计，目前全球大约有40亿人每年至少遭遇一个月的缺水危机，而这进一步加剧了移民潮、地区冲突和社会动荡。

去年，伊朗经历了50年来最干旱的秋季。

大量用于农业的大坝和水井，几乎吸干了曾是中东地区最大湖泊的乌鲁米耶湖，也让伊朗全国的地下水储备濒临枯竭。

为此，伊朗政府甚至提出要疏散首都德黑兰的居民，并尝试通过人工降雨来增加降水量。

科罗拉多河的流量20年间锐减了20%。

在美国，科罗拉多河的流量过去20年间锐减了约20%，主要原因是降水减少与蒸发加剧。

这条河除了被洛杉矶等城市作为饮用水来源，其河水还被大量引入农田用于种植家畜饲料。

与越来越多的河流一样，现在的它已无力奔赴大海。

研究表明，提高农业用水效率的技术，比如滴灌、喷灌，反而可能增加总耗水量。

原因在于精准灌溉能让作物充分吸收水分，而传统的大水漫灌后，多余的水还能流回河道。

因此，有专家提出必须削减农业的总用水量，因为它占到全球水资源消耗量的70%。

然而，全球有一半粮食产自水资源储量持续下降的地区。

缩减农业用水规模，将倒逼各国推进经济多元化转型。

目前，全球超10亿人依靠农业维持生计，其中大多数人生活在低收入国家。

即使在多雨地区，水资源也正面临新的威胁：数据中心在大量消耗水资源，工业废水、生活污水、化肥和粪便则在持续污染水体。

过去几十年，因被改作农田而消失的湿地面积与欧盟相当，这让全球在防洪、粮食生产和碳储存等生态系统服务方面，付出了约5.1万亿美元的沉重代价。

在大多数情况下，枯竭的河流、湖泊、湿地和含水层，再也难以恢复原有水文状态。

而冰川持续消融与消失，将导致数亿人的供水短缺。

马达尼认为，人类必须更好管理水资源，在此之前，大多数国家需要先摸清家底，核算其水资源储量与用水总量。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面，结果很离谱

科学家称，韦布太空望远镜的观测结果显示，一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星，也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜，对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同，这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料，这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界，没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行，其一年只相当于11个地球日，且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星，就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此，它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯･普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测，他们使用韦布望远镜的中红外探测仪，对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量，并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然：天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对，研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上，地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关，这会导致岩石发生循环，并使浅色的矿物上升到地表；

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩，富含铁和镁，在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示，在这颗行星表面，水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是，LHS 3844 b的表面相对年轻，它可能被新近的火山活动重塑过，且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫，而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是，这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下，并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护，行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化（space weathering）”，它会导致岩石分解，并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性，比如其表面岩石的状态是否相对完整，还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy