Klima & Weltall: Überreste von Weltraumschrott schwirren in der Stratosphäre

Bei Forschungsflügen wurden Metallpartikel in der Stratosphäre gemessen. Sie sollen von verglühenden Satelliten stammen. Die Auswirkungen auf die Umwelt sind unklar.

Artikel veröffentlicht am 6. November 2023, 9:45 Uhr, Patrick Klapetz

Wiedereintritt des Satelliten Jules Verne (Bild: NASA/ESA/Bill Moede and Jesse Carpenter)

In der Stratosphäre befinden sich verdampfte Metalle aus verbranntem Weltraumschrott – das ist die Atmosphärenschicht, in der sich auch die empfindliche Ozonschicht befindet. Das zeigten die Analysen eines Forschungsteams, das zwischen März und April 2023 bei Forschungsflügen Proben der Stratosphärenluft über Alaska und dem Mittleren Westen der USA nahm.

Dafür setzten sie spezielle Massenspektrometer ein und entdeckten überraschend große Mengen an Metallen. Besonders solche, die üblicherweise in Raketen und Satelliten verwendet werden. Die Ergebnisse lassen sich nicht mit der Verschmutzung durch Raketenstarts oder Flugzeuge erklären, welche die Stratosphäre durchqueren und dabei Partikel mit sehr unterschiedlichen Größen und chemischen Signaturen erzeugen. Auch industrielle Prozesse am Boden können laut dem Forschungsteam ausgeschlossen werden.

Die gemessenen Partikel stammen aus der Raumfahrt

Jeden Tag fallen etwa 50 bis 100 Tonnen Weltraumstaub auf die Atmosphäre der Erde herab. Hinzu kommen die aerosolierten Metalle aus der Raumfahrt. Mehr als 20 verschiedene Elemente wie Silber, Eisen, Blei, Magnesium, Titan, Beryllium, Chrom, Nickel und Zink wurden bei den Flügen entdeckt.

Die Daten der Flüge der nationalen Behörde für Ozeanografie und Atmosphärenforschung NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) deuten darauf hin, dass der größte Teil des Aluminiums, Kupfers und Lithiums, das heute in der Stratosphäre gefunden wird, von Weltraumschrott stammt.

Das Verhältnis der gesammelten Proben entsprach bestimmten Hochleistungslegierungen für die Luft- und Raumfahrt. Die Probeanalyse zeigte, dass sich die Metalle in Schwefelsäurepartikeln anreichern. Diese Partikel machen den größten Teil der Stratosphäre aus und beeinflussen die Ozonschicht und das Klima unserer Erde.

Etwa zehn Prozent der untersuchten Schwefelsäurepartikel enthielten Metalle aus dem Weltraum. Laut dem Forschungsteam könnte dieser Wert in den kommenden Jahrzehnten jedoch auf 50 Prozent oder mehr ansteigen. Grund dafür soll der rasante Zuwachs an Satelliten und Raketenstarts sein.

Welche Auswirkung die Metallpartikel haben, ist unklar

Anfangs hatte die Forschungsgruppe gar nicht die Absicht, nach Weltraumverschmutzung zu suchen. Es war vielmehr ein Zufallsfund. Ursprünglich ging es um die Untersuchung von Schwefelsäurepartikeln und anderen stratosphärischen Aerosolen. Denn Aerosole können die Temperatur der Erde beeinflussen, indem sie die Bildung von Sonnenlicht reflektierenden Wolken steuern.

Bis zum Jahr 2030 sollen bis zu 50.000 neue Satelliten in die Umlaufbahn gebracht werden. Bei einer Lebensdauer von etwa fünf Jahren pro künstlichem Himmelskörper (die meisten Raketenstarts werden nämlich auf Megakonstellationen mit kleineren Satelliten zurückfallen) wären das etwa 30 Wiedereintritte pro Tag. Auf das Jahr gerechnet würde das 10.000 Wiedereintritte bedeuten, schätzt das Forschungsteam. Die endgültigen Auswirkungen von Metallen aus dem Weltraum auf das Klima und die Bewohnbarkeit der Erde sind noch unklar.

Zur Studie

Die Studie wurde am 16. Oktober 2023 in dem Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht: Metals from spacecraft reentry in stratospheric aerosol particles (Metalle vom Wiedereintritt von Raumfahrzeugen in stratosphärischen Aerosolpartikeln).