Мы, люди, редко видим дальше своего носа. Вот и в данном случае нас интересует лишь нижняя атмосфера, то есть тропосфера и стратосфера — километров пятьдесят от поверхности. Что ж, это имеет смысл, ведь именно здесь находится почти весь газ и формируется погода. Даже сорвиголова Феликс Баумгартнер смог прыгнуть «всего лишь» из стратосферы. Но атмосфера на этом не кончается: до межпланетья ещё сотни километров. Многие спутники и Международная космическая станция в действительности находятся в пределах атмосферы — термосферы.

Внизу, в тропосфере, СО2 — важный парниковый газ. Чем его больше, тем больше исходящего тепла попадает в химическую ловушку, нагревая нижние слои атмосферы. Но в термосфере дела обстоят иным образом. Чем дальше от поверхности Земли, тем реже встречаются молекулы газа. Здесь CO2 — важнейшая охлаждающая жидкость, ибо он поглощает энергию от столкновений с молекулами кислорода и отдаёт её в виде инфракрасного излучения, основная часть которого уходит в космос.

Остывая, термосфера сжимается. Орбитальные аппараты встречают на своём пути меньше молекул. В 2010 году объём термосферы достиг 40-летнего минимума. Это было вызвано в основном низкой солнечной активностью, но не только ею.

Один из исследователей, заподозривших тогда, что определённую роль сыграл и рост концентрации CO2, вместе с несколькими коллегами опубликовал на днях результаты анализа CO2 в термосфере. Проводить подобные измерения трудно. Учёные воспользовались данными канадского спутника SCISAT-1, который с 2004 по 2012 год смотрел сквозь термосферу на заходящее за горизонт Солнце. Дабы выявить эффект солнечной активности, специалисты привлекли также измерения окиси углерода. Ультрафиолетовое излучение разбивает некоторую часть CO2 на CO, которая может окислиться и снова превратиться в CO2.

Выяснилось, что концентрация CO2 в термосфере растёт на 23,5 ± 6,3 части на миллион за десятилетие. Это гораздо больше, чем предполагалось, и этого достаточно, чтобы привести к сокращению термосферы. По-видимому, происходит более активное смешивание термосферы с нижней атмосферой, где накапливается антропогенный углекислый газ. Когда в климатической модели учли именно такой уровень вертикального перемешивания, результаты совпали с данными наблюдений.

Эта история хорошо иллюстрирует сложность парникового эффекта. Пока политики продолжают сомневаться в реальности изменения климата, операторы спутников уже имеют дело с этой реальностью. Необходимо учитывать мелкомасштабные изменения в движении спутников и космического мусора. Требуется постоянный мониторинг термосферного CO2, ведь тенденция плавного роста может сохраниться, а может резко измениться из-за каких-то нюансов вертикального перемешивания.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.