Czas e-biznesu

Wszystkie najświeższe informacje o Polsce z Czasu e Biznesu.

Odważne rozwiązanie w walce ze zmianami klimatycznymi?

Odważne rozwiązanie w walce ze zmianami klimatycznymi?

Zakurzony księżycowy krajobraz, zwizualizowany przez Laboratorium Zaawansowanych Koncepcji NASA. Źródło: NASA

W mroźny zimowy dzień ciepło słońca jest jak najbardziej mile widziane. Jednak w miarę jak ludzkość uwalnia coraz więcej gazów cieplarnianych, ziemska atmosfera zatrzymuje coraz więcej energii słonecznej i stale ogrzewa Ziemię. Jedną ze strategii odwrócenia tego trendu jest przechwycenie części światła słonecznego, zanim dotrze ono do naszej planety. Przez dziesięciolecia naukowcy rozważali użycie ekranów, przedmiotów lub cząsteczek kurzu, aby zablokować wystarczającą ilość promieniowania słonecznego — od 1 do 2% — aby złagodzić skutki globalnego ocieplenia.

Badanie przeprowadzone przez University of Utah dotyczyło możliwości wykorzystania pyłu do ochrony przed światłem słonecznym. Przeanalizowali różne właściwości cząstek pyłu, ilości pyłu i orbity najlepiej pasujące do cienia Ziemi. Autorzy stwierdzili, że wystrzeliwanie pyłu z Ziemi do stacji znajdującej się na trasie w „punkcie Lagrange’a” Ziemia-Słońce (L1) byłoby bardziej wydajne, ale wymagałoby astronomicznych kosztów i wysiłku. Alternatywą jest użycie pyłu księżycowego. Autorzy twierdzą, że uwolnienie księżycowego pyłu z Księżyca może być tanim i skutecznym sposobem na zacienienie Ziemi.

Pył jest jak osłona przeciwsłoneczna

Symulowane uwolnienie strumienia pyłu między Ziemią a Słońcem. Ta chmura pyłu pojawia się, gdy przecina tarczę słoneczną z Ziemi. Takie strumienie, w tym te uwalniane z powierzchni Księżyca, mogą działać jak tymczasowy parasol dla słońca. Źródło: Ben Bromley/University of Utah

Zespół astronomów zastosował technikę używaną do badania formowania się planet wokół odległych gwiazd, co jest zwykle przedmiotem ich badań. Formowanie się planet to chaotyczny proces, który uwalnia dużo kosmicznego pyłu, który może tworzyć pierścienie wokół gwiazdy macierzystej. Pierścienie te przechwytują światło z gwiazdy centralnej i emitują je ponownie w sposób, który możemy wykryć na Ziemi. Jednym ze sposobów odkrywania gwiazd tworzących nowe planety jest poszukiwanie tych pyłowych pierścieni.

„To było ziarno pomysłu” – powiedział Ben Bromley, profesor fizyki i astronomii oraz główny autor badania.

Odrzutowiec Halostream

Symulacja pyłu uwolnionego ze stacji kolejowej w punkcie Lagrange’a 1. Cień na ziemi jest przesadzony dla większej przejrzystości. Źródło: Ben Bromley

powiedział Scott Kenyon, współautor badania z Centrum Astrofizyki | Harvardzie i Smithsonian.

Artykuł ukazał się niedawno w czasopiśmie Klimat PLOSu.

rzucić cień

Ogólna skuteczność tarczy zależy od jej zdolności do utrzymania orbity, która zasłania Ziemię. Sameer Khan, student studiów licencjackich i współautor badania, poprowadził wstępną eksplorację, że orbitale mogą uwięzić kurz na miejscu wystarczająco długo, aby zapewnić odpowiednie zacienienie. Praca Khana pokazała, jak trudno jest utrzymać kurz tam, gdzie chcesz.

„Ponieważ znamy położenie i masy głównych ciał niebieskich w naszym Układzie Słonecznym, możemy po prostu wykorzystać prawa grawitacji do śledzenia symulowanej pozycji tarczy słonecznej w czasie na kilku różnych orbitach” – powiedział Khan.

Były dwa obiecujące scenariusze. W pierwszym scenariuszu autorzy umieszczają platformę kosmiczną w punkcie L1 Lagrange’a, który jest najbliższym punktem między Ziemią a Słońcem, w którym siły grawitacyjne równoważą się. Obiekty w punktach Lagrange’a mają tendencję do pozostawania na ścieżce między dwoma ciałami niebieskimi, i dlatego[{” attribute=””>James Webb Space Telescope (JWST) is located at L2, a Lagrange point on the opposite side of the Earth.

Moon Dust Jet

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

READ  Stoke Space dąży do zdobycia świętego Graala w postaci rakiety nośnej wielokrotnego użytku