CO浓度骤升加剧地磁暴可能危及数千颗人造卫星

叶倾城

美国国家科学基金会国家大气研究中心的最新研究表明，高层大气中不断上升的二氧化碳浓度将持续改变地磁暴对地球的影响方式，可能对数千颗在轨人造卫星产生重大影响。该研究报告发表在近期出版的《地球物理研究快报》上。

近几十年来，随着社会对先进导航系统、在线数据传输、国家安全应用及其他卫星技术的依赖加深，地球高层大气的重要性日益突出。与低层大气因二氧化碳排放变暖相反，高层大气会更冷，这源于二氧化碳的双重效应：在近地表稠密空气中，二氧化碳吸收热量并向周围分子再辐射；而在空气稀薄的高空，它直接将热量辐射至太空。

现在，研究团队提出了新问题：强地磁暴期间的大气密度将如何变化？地磁暴是由太阳表面喷发的大量带电粒子冲击地球大气层所引发，这类风暴会暂时增大高层大气的密度，从而增加人造卫星遭受的阻力，影响其运行速度、在轨高度及服役寿命。

这项研究聚焦于2024年5月10日至11日发生的地磁超级风暴，并模拟分析了大气层在2016年及2040年、2061年、2084年对同一风暴的反应。结果显示，在二氧化碳浓度显著升高的本世纪后期，尽管高层大气整体密度下降，但密度增加的相对幅度（即从基线到峰值的上升幅度）会显著增大。也就是说，目前地磁风暴能使高层大气密度增加1倍以上，而未来相同强度的风暴可能导致密度增加近3倍。

研究主要作者、科学家尼古拉斯·佩达泰拉解释，由于大气密度变化，未来太阳能量影响大气的方式将发生改变，人造卫星的设计必须针对特定大气条件进行优化。