Ученые обнаружили накопление углекислого газа на границе космоса (Обновление)

Ученые из Военно-морской исследовательской лаборатории США, Университета Олд Доминион и Университета Ватерлоо впервые получили прямое доказательство того, что выбросы углекислого газа (CO₂) в результате деятельности человека достигают самых высоких слоев атмосферы. Ожидается, что наблюдаемый рост CO₂ приведет к постепенному охлаждению и сжатию верхней атмосферы, что, в свою очередь, уменьшит атмосферное сопротивление для спутников. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience 11 ноября 2012 года.

Команда проанализировала восьмилетние данные измерений CO₂, полученные спутниковой миссией ACE (Atmospheric Chemistry Experiment), основным спонсором которой является Канадское космическое агентство. Спутник определяет вертикальные профили CO₂ и других газов, измеряя поглощение солнечного света атмосферой на разных длинах волн во время восхода и захода Солнца относительно аппарата.

В верхних слоях атмосферы (мезосфере, ~50-90 км, и термосфере, >90 км) CO₂ является основным агентом лучистого охлаждения. Те же свойства, которые заставляют CO₂ удерживать тепло в тропосфере (<15 км), делают его эффективным охладителем на больших высотах, где его плотность слишком мала для повторного захвата испускаемого им инфракрасного излучения.

Усиленное охлаждение из-за роста концентрации CO₂ должно привести к сжатию термосферы, где работают многие спутники, включая МКС. Это сократит атмосферное сопротивление для спутников, но может негативно повлиять на ситуацию с орбитальным мусором, замедлив скорость его сгорания в атмосфере.

До этого исследования тренды CO₂ измерялись только до высоты 35 км. Ученые оценили, что концентрация углерода вблизи 100 км увеличивается со скоростью 23,5 ± 6,3 миллионных долей (ppm) за десятилетие, что примерно на 10 ppm/декаду быстрее, чем предсказывают модели верхней атмосферы. Для сравнения, концентрация CO₂ в тропосфере растет со скоростью около 20 ppm/декаду. Авторы предполагают, что более высокий, чем ожидалось, тренд в верхних слоях может быть вызван изменениями в циркуляции и перемешивании атмосферы.