Dlaczego dziura ozonowa wróciła? Co wpływa na jej rozwój?

Dziura ozonowa to niebezpieczne zjawisko, o którym nie bez przyczyny jeszcze niedawno było niezwykle głośno. Choć problem został uznany za częściowo zażegnany, w ostatnim czasie docierają do nas zgoła niepokojące wieści na jego temat.

Czym właściwie jest dziura ozonowa?

„Dziura ozonowa” to określenie na zjawisko spadku stężenia ozonu w stratosferze. Obecna w tym położonym od 15 do 35 kilometrów nad powierzchnią ziemi fragmencie atmosfery warstwa ozonowa pochłania emitowane przez Słońce promieniowanie UV. Dzięki tej właściwości zapobiega przedostawaniu się jego najsilniejszej części (UV-A oraz UV-B) do niższych warstw atmosfery.

Ozon stratosferyczny chroni wiele organizmów żywych na Ziemi przed bezpośrednim, szkodliwym wpływem promieniowania ultrafioletowego o dużym natężeniu. Zbyt długa ekspozycja na intensywne oddziaływanie promieni UV tego typu może prowadzić do uszkodzeń wzorku oraz skóry (zwiększając tym samym ryzyko występowania nowotworów).

Przyczyny powstawania dziury ozonowej

Kluczowy dla istnienia życia na powierzchni naszej planety ozon nie jest jednak wieczny i nienaruszalny. Mieliśmy okazję dobitnie przekonać się o tym już w latach 80 XX wieku, kiedy to uruchomione zostały liczne programy badawcze mające na celu ustalić zakres i przyczyny znaczącego spadku stężenia ozonu w położonym nad Antarktydą fragmencie stratosfery.

Na podstawie dostępnej już wówczas wiedzy szybko ustalono, że za taki stan rzeczy odpowiadać mogą gromadzące się w atmosferze w coraz większych ilościach freony. Substancje te nie pochodzą z jednego źródła, na szeroką skalę używano ich jednak przede wszystkim w przemyśle oraz w produktach kosmetycznych i medycznych.

Freony wyróżniają się niezwykle dużą trwałością oraz działaniem typowym dla groźnych gazów cieplarnianych (pod względem skuteczności w tej kwestii jednoznacznie deklasując dwutlenek węgla). Wyemitowane do atmosfery rozpadają się w warstwie ozonowej, a uwolnione w ten sposób jony chloru biorą czynny udział w degradacji jej środowiska, rozkładając znajdujący się tam ozon.

Czemu dziura ozonowa wraca?

W formowaniu się dziury ozonowej biorą udział także polarne chmury stratosferyczne. W swoim najczęściej występującym wydaniu są one złożone z kryształków lodu i mieszanek innych substancji, głównie kwasów. Na powierzchni tego rodzaju obłoków nieustannie zachodzą reakcje, wskutek których uwolnione w warstwie ozonowej cząsteczki chloru zostają przekształcone w rodniki.

Wraz z nadejściem wiosny, uśpione dotąd rodniki zostają aktywowane za pomocą padających na chmurę promieni słonecznych. Zachodzące wówczas reakcje mają czynny wpływ na degradację warstwy ozonowej. Dlatego też to właśnie nad Antarktydą oraz częściowo Arktyką możemy obserwować największą dziurę ozonową – polarne chmury stratosferyczne obecne w tych rejonach działają jak katalizator procesu niszczenia ozonu w atmosferze.

Zjawisko to ma charakter cykliczny, lecz jego natężenie i inne cechy zależą od różnych czynników. Na szybkość rozwoju dziury ozonowej i szerokość jej zasięgu ma wpływ między innymi temperatura (chmury nie formują się w temperaturze wyższej od -78°C) oraz właściwości występującego w danym roku atmosferycznego wiru polarnego.

Ochrona warstwy ozonowej na świecie

Wzrost świadomości na temat negatywnego wpływu gazów cieplarnianych stał się jedną z przyczyn wprowadzenia różnych przepisów ograniczających obrót i produkcję, a także nakładających wymogi na podmioty chcące utylizować potencjalnie niebezpieczne środki. W Unii Europejskiej obecnie operowanie substancjami zubożającymi warstwę ozonową jest możliwe na podstawie uzyskanej specjalnej licencji oraz złożonego sprawozdania rocznego na temat zużycia tychże.

Przełomem w kwestii ochrony warstwy ozonowej przed czynnikami antropogenicznymi był protokół montrealski. To ratyfikowane łącznie przez 197 krajów porozumienie zmusiło je do wyeliminowania stosowania wielu substancji zubożających zawartość ozonu w atmosferze. Na mocy ustaleń zlikwidowano emisję do stratosfery ziemskiej mnóstwa szkodliwych środków, między innymi licznych typów freonów.

Satelity Elona Muska uszkodzą warstwę ozonową?

Choć emitowane w różnego rodzaju procesach przemysłowych chemikalia uznawane są za najważniejszą antropogeniczną przyczynę degradacji warstwy ozonowej Ziemi, niektórzy obawiają się, że wkrótce będziemy mieć do czynienia z nowym problemem. Chodzi o szkodliwe dla ozonu stratosferycznego aluminium, którego źródłem mogą być spadające satelity.

Obawy dotyczą w szczególności obiektów pochodzących z programu Starlink, ale w kontekście nowego zagrożenia wspomina się także inne bardzo podobne przedsięwzięcia, między innymi chiński system satelitarny StarNet. Aaron C. Boley, astronom i fizyk na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej, w jednym ze swoich artykułów zasugerował, że wielotysięczne gromady wykonanych z aluminium satelitów mogłyby wprowadzić do stratosfery w ilościach tak ogromnych, że potencjalnie sprzyjających tworzeniu się nowych dziur ozonowych.

Nieczynne satelity spadają, tym samym wchodzą w atmosferę i spalają się na wysokości od ok. 50 do 90 kilometrów nad Ziemią. W wyniku tej reakcji powstaje tritlenek diglinu. Boley oraz inni zaangażowani w badanie naukowcy twierdzą, że wskutek przenikania tego związku do stratosfery warstwa ozonowa naszej planety może zostać poważnie naruszona.

Zobacz: Duży, większy, ogromy, TON 618 – największa czarna dziura odkryta do tej pory

A co z pochodzącymi z meteoroidów materiałami, które to codziennie spalają się w atmosferze? Dlaczego więc takie niebezpieczeństwo nie grozi nam z ich strony, skoro dzienna masa ulegających zniszczeniu substancji jest wielokrotnie wyższa niż w przypadku satelitów Starlink? Rozwiązanie tej zagadki jest dość proste – meteoryty to w końcu naturalne skały. Do ich składu zaliczyć można substancje takie jak krzem, magnez czy tlen, w tym przypadku więc produkt reakcji chemicznej podczas wchodzenia w ziemską atmosferę jest znacznie mniej szkodliwy niż ten towarzyszący rozpadowi wykonanych z aluminium satelitów.

Jak możemy monitorować stan warstwy ozonowej?

Osoby pragnące dowiedzieć się więcej na temat warstwy ozonowej oraz jej aktualnego stanu mają taką możliwość dzięki udostępnionej przez NASA stronie Ozone Watch. W tej dostępnej pod adresem ozonewatch.gsfc.nasa.gov witrynie znaleźć można najnowsze informacje między innymi na temat wyników pomiarów zawartości ozonu w stratosferze (zarówno nad południową, jak i północną półkulą), obecnych wymiarów i kształtu dziury ozonowej oraz dane statystyczne dotyczące zachodzących w tym aspekcie zmian.