L’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre pourrait exacerber les efforts visant à nettoyer notre coquille de plus en plus encombrée de débris spatiaux en orbite.
Selon deux nouvelles études, le gaz à effet de serre a contribué de manière significative à la contraction de la haute atmosphère. Cette contraction a été supposée pendant des décennies; maintenant, pour la première fois, cela a été réellement observé.
Une partie du rétrécissement observé est normale et rebondira; mais la contribution apportée par le CO2 est, selon les scientifiques, probablement permanente.
Cela signifie que les satellites obsolètes et d’autres éléments de l’ancienne technologie en orbite terrestre basse resteront probablement en place plus longtemps en raison de la réduction de la traînée atmosphérique, encombrant la région et causant des problèmes aux nouveaux satellites et aux observations spatiales.
“L’une des conséquences est que les satellites resteront allumés plus longtemps, ce qui est formidable, car les gens veulent que leurs satellites restent allumés”, explique le scientifique géospatial Martin Mlynczak du centre de recherche Langley de la NASA.
“Mais les débris resteront également en place plus longtemps et augmenteront probablement la probabilité que les satellites et autres objets spatiaux précieux devront ajuster leur trajectoire pour éviter les collisions.”
Les descriptions de l’atmosphère terrestre définissent généralement les couches à des altitudes spécifiques, mais la vérité est que le volume de gaz entourant notre monde n’est pas statique. Il se dilate et se contracte en réponse à diverses influences, dont la plus importante est probablement le Soleil.
Maintenant, le Soleil n’est pas non plus statique. Ça passe par cycle d’activité, de haut en bas, et inversement, environ tous les 11 ans. Nous sommes actuellement au milieu du 25e cycle de ce type depuis le début du calcul, un cycle qui a commencé vers décembre 2019. Le cycle précédent, le numéro 24, était exceptionnellement modéré même au plus fort de l’activité solaire, et c’est ce qui a permis à Mlynczak et à ses collègues de prendre des mesures de la contraction atmosphérique.
Leur attention s’est concentrée sur deux couches, connues collectivement sous le nom de MLT : la mésosphère, qui commence à environ 60 kilomètres (37 miles) d’altitude ; et la thermosphère inférieure, qui commence à environ 90 kilomètres.
Les données de la NASA CHRONOMÉTRÉ satellite, un observatoire collectant des données sur la haute atmosphère, leur a fourni des informations sur la pression et la température pour le MLT pendant près de 20 ans, de 2002 à 2021.
Dans certaines couches inférieures de l’atmosphère, le CO2 crée un effet de réchauffement en absorbant et en réémettant un rayonnement infrarouge dans toutes les directions, piégeant efficacement une partie de celui-ci.
Cependant, dans le MLT beaucoup, beaucoup plus mince, une partie du rayonnement infrarouge émis par le CO2 s’échappe dans l’espace, emportant efficacement la chaleur et refroidissant la haute atmosphère. Plus le CO2 est élevé, plus l’atmosphère est froide.
Nous savions déjà ce refroidissement provoque la contraction de la stratosphère. Maintenant, nous pouvons voir que cela fait la même chose pour la mésosphère et la thermosphère au-dessus. En utilisant les données de TIMED, Mlynczak et son équipe ont découvert que le MLT s’était contracté d’environ 1 333 mètres (4 373 pieds). Environ 342 mètres de cela sont le résultat d’un refroidissement radiatif induit par le CO2.
“Il y a eu beaucoup d’intérêt à voir si nous pouvons réellement observer cet effet de refroidissement et de rétrécissement sur l’atmosphère”, Mlynczak dit.
“Nous présentons enfin ces observations dans cet article. Nous sommes les premiers à montrer le rétrécissement de l’atmosphère comme celui-ci, à l’échelle mondiale.”
Étant donné que la thermosphère s’étend sur plusieurs centaines de kilomètres, ces 342 mètres peuvent sembler peu. Cependant, un article publié en septembre par la physicienne Ingrid Cnossen du British Antarctic Survey au Royaume-Uni a montré que le refroidissement thermosphérique pourrait entraîner une réduction de 33 % de la traînée atmosphérique d’ici 2070.
La traînée atmosphérique est ce qui aide les satellites et les étages de fusées à se désorbiter après la fin de leurs missions. Cette réduction de la traînée pourrait prolonger la durée de vie orbitale des déchets spatiaux disparus de 30% d’ici 2070, a découvert Cnossen.
Alors que de plus en plus de satellites sont lancés en orbite terrestre basse, cela va devenir un problème croissant, sans réelles mesures d’atténuation en vue – que ce soit pour réduire le nombre de satellites ou la quantité de CO2.
“A chaque altitude, il y a un refroidissement et une contraction que nous attribuons en partie à l’augmentation du dioxyde de carbone”, Mlynczak dit. “Tant que le dioxyde de carbone augmente à peu près au même rythme, nous pouvons nous attendre à ce que ces taux de changement de température restent également à peu près constants, à environ un demi-degré Kelvin. [of cooling] par décennie.”
La recherche a été publiée dans Journal of Geophysical Research: Atmosphères.
