O soluție îndrăzneață pentru combaterea schimbărilor climatice?

Într-o zi rece de iarnă, căldura soarelui este binevenită. Cu toate acestea, pe măsură ce omenirea emite din ce în ce mai multe gaze cu efect de seră, atmosfera Pământului captează din ce în ce mai mult energia soarelui și crește constant temperatura Pământului. O strategie pentru a inversa această tendință este de a intercepta o parte din lumina soarelui înainte de a ajunge pe planeta noastră. De zeci de ani, oamenii de știință s-au gândit să folosească ecrane, obiecte sau particule de praf pentru a bloca doar suficientă radiație solară – între 1 și 2% – pentru a atenua efectele încălzirii globale.

Un studiu condus de Universitatea din Utah a explorat potențialul utilizării prafului pentru a proteja lumina soarelui. Ei au analizat diferite proprietăți ale particulelor de praf, cantități de praf și care orbite sunt cele mai potrivite pentru a umbri Pământul. Autorii au descoperit că lansarea prafului de pe Pământ către o stație de trecere în „punctul Lagrange” dintre Pământ și Soare (L1) ar fi cea mai eficientă, dar ar necesita cost și efort astronomic. O alternativă este folosirea prafului de lună. Autorii susțin că lansarea prafului lunar de pe Lună ar putea fi o modalitate ieftină și eficientă de a umbra Pământul.

Flux de praf simulat lansat între Pământ și Soare. Acest nor de praf este reprezentat în timp ce traversează discul solar, văzut de pe Pământ. Curenții ca acesta, inclusiv cei lansati de pe suprafața Lunii, pot acționa ca un parasolar temporar. Credit: Ben Bromley/Universitatea din Utah

Echipa de astronomi a aplicat o tehnică folosită pentru a studia formarea planetelor în jurul stelelor îndepărtate, focalizarea lor obișnuită în cercetare. Formarea planetei este un proces dezordonat care ridică mult praf astronomic care poate forma inele în jurul stelei gazdă. Aceste inele interceptează lumina de la steaua centrală și o retransmit astfel încât să o putem detecta pe Pământ. O modalitate de a găsi stele care formează noi planete este să cauți aceste inele prăfuite.

„Aceasta a fost sămânța ideii; dacă luăm o cantitate mică de materie și o punem pe o orbită specială între Pământ și Soare și o spargem, am putea bloca multă lumină solară cu o cantitate mică de masă”, a spus Ben Bromley, profesor de fizică și astronomie și autorul principal al studiului.

O simulare a prafului lansat de la stația de traversare la punctul Lagrange 1. Umbra aruncată pe Pământ este exagerată pentru claritate. 1 credit

„Este uimitor să ne imaginăm cum praful lunar – care a durat mai mult de patru miliarde de ani pentru a se genera – ar putea ajuta la încetinirea creșterii temperaturii Pământului, o problemă care ne-a luat mai puțin de 300 de ani să se întâmple”, a declarat Scott Kenyon, coautor al studiului. studiu al Centrului de Astrofizică | Harvard și Smithsonian.

Articolul a fost publicat recent în jurnal PLOS Clima.

aruncă o umbră

Eficacitatea generală a unui scut depinde de capacitatea sa de a menține o orbită care aruncă o umbră asupra Pământului. Sameer Khan, un student universitar și coautor al studiului, a condus explorarea inițială în care orbitele ar putea menține praful în poziție suficient de mult pentru a oferi umbrire adecvată. Munca lui Khan a demonstrat dificultatea de a păstra praful acolo unde ai nevoie.

„Deoarece cunoaștem pozițiile și masele corpurilor cerești majore din sistemul nostru solar, putem pur și simplu să folosim legile gravitației pentru a urmări poziția unui parasolar simulat în timp pentru mai multe orbite diferite”, a spus Khan.

Două scenarii erau promițătoare. În primul scenariu, autorii au poziționat o platformă spațială în punctul Lagrange L1, cel mai apropiat punct dintre Pământ și Soare unde forțele gravitaționale se echilibrează. Obiectele din punctele Lagrange tind să rămână pe o cale între cele două corpuri cerești, motiv pentru care[{” attribute=””>James Webb Space Telescope (JWST) is located at L2, a Lagrange point on the opposite side of the Earth.

A simulation of dust launched from the moon’s surface as seen from Earth. Credit: Ben Bromley

In computer simulations, the researchers shot test particles along the L1 orbit, including the position of Earth, the sun, the moon, and other solar system planets, and tracked where the particles scattered. The authors found that when launched precisely, the dust would follow a path between Earth and the sun, effectively creating shade, at least for a while. Unlike the 13,000-pound JWST, the dust was easily blown off course by the solar winds, radiation, and gravity within the solar system. Any L1 platform would need to create an endless supply of new dust batches to blast into orbit every few days after the initial spray dissipates.

“It was rather difficult to get the shield to stay at L1 long enough to cast a meaningful shadow. This shouldn’t come as a surprise, though, since L1 is an unstable equilibrium point. Even the slightest deviation in the sunshield’s orbit can cause it to rapidly drift out of place, so our simulations had to be extremely precise,” Khan said.

In the second scenario, the authors shot lunar dust from the surface of the moon towards the sun. They found that the inherent properties of lunar dust were just right to effectively work as a sun shield. The simulations tested how lunar dust scattered along various courses until they found excellent trajectories aimed toward L1 that served as an effective sun shield. These results are welcome news, because much less energy is needed to launch dust from the moon than from Earth. This is important because the amount of dust in a solar shield is large, comparable to the output of a big mining operation here on Earth. Furthermore, the discovery of the new sun-shielding trajectories means delivering the lunar dust to a separate platform at L1 may not be necessary.

Just a moonshot?

The authors stress that this study only explores the potential impact of this strategy, rather than evaluate whether these scenarios are logistically feasible.

“We aren’t experts in climate change, or the rocket science needed to move mass from one place to the other. We’re just exploring different kinds of dust on a variety of orbits to see how effective this approach might be. We do not want to miss a game changer for such a critical problem,” said Bromley.

One of the biggest logistical challenges—replenishing dust streams every few days—also has an advantage. Eventually, the sun’s radiation disperses the dust particles throughout the solar system; the sun shield is temporary and shield particles do not fall onto Earth. The authors assure that their approach would not create a permanently cold, uninhabitable planet, as in the science fiction story, “Snowpiercer.”

“Our strategy could be an option in addressing climate change,” said Bromley, “if what we need is more time.”

Reference: “Dust as a solar shield” by Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan and Scott J. Kenyon, 8 February 2023, PLOS Climate.
DOI: 10.1371/journal.pclm.0000133