科学家们首次实现了近乎实时的观测，成功捕捉到太空碎片在地球大气层中燃烧时形成的空气污染云团。这一突破性发现，为大气化学领域的研究提供了关键数据，有助于深入理解再入过程中产生的有毒污染物如何引发复杂的化学反应，以及这些反应可能对地球大气和气候造成的潜在影响。

此次观测的焦点是一团由锂构成的污染云团，其形成源于SpaceX猎鹰9号火箭的一个上级箭体在欧洲上空坠落。碎片散落至波兰后，德国莱布尼茨大气物理研究所的研究团队利用激光雷达技术，成功探测到了这团云团。激光雷达通过发射脉冲激光，并根据光的频率激发特定化学元素，从而实现对大气成分的精确测量。

该研究的通讯作者罗宾·温透露，研究团队在得知火箭箭体坠落的消息后，迅速意识到这是一个难得的研究机会。他们立即分析了风向数据，确认风向有利于观测后，迅速启动了激光雷达设备，并在次日夜间进行了测量。数据处理结果显示，锂浓度在特定高度和时间点显著增强了十倍，为研究提供了确凿的证据。

温进一步解释说，火箭的大部分在爱尔兰海岸上空约96公里的高度蒸发殆尽，随后形成的污染云团在风的作用下，经过约20小时穿越西欧，最终抵达德国。而碎片残骸则在极短的时间内，穿越了从爱尔兰到波兰西部的1500公里距离。

为了确认这团云团确实来自猎鹰9号的再入过程，研究团队利用欧洲中期天气预报中心的全球大气环流模型进行了反向追踪。模型结果显示，云团在正确的时间点与再入的猎鹰9号残骸轨迹相交，从而验证了研究的准确性。

研究团队选择锂作为追踪对象，是因为锂在大气中的自然含量极低，因此能够作为人为再入过程的良好示踪剂。温指出，天然陨石中的锂含量非常少，全球每天的天然锂输入量约为80克。然而，仅一枚猎鹰9号火箭中，铝锂合金外壳加上锂电池，锂的总含量就高达约30公斤。

近年来，太空碎片再入大气层的问题日益凸显。随着轨道上卫星数量的激增，每天有超过三件太空碎片坠入地球，包括旧卫星、废弃火箭箭体以及各种碎片。这些碎片在大气层中燃烧时，会释放出大气中原本不存在的化学物质，可能对大气层的保护性臭氧层造成破坏，并改变其热平衡。

尽管再入太空垃圾的总量仍远低于天然陨石的数量，但科学家认为，太空垃圾造成的空气污染具有独特的风险。温表示，目前人们对锂对大气过程的影响知之甚少，大部分科学争论都集中在铝上。铝是航天器主体中最丰富的金属，已知在大气燃烧过程中会与氧气反应生成氧化铝，这种物质会加速臭氧层消耗，并改变大气的反射率，进而影响地球温度。

温还提到，铝的测量难度极大，因为它与氧气的反应速度极快，仅需一微秒。因此，铝从火箭外壳中蒸发的那一刻，就会与遇到的第一个氧原子结合，使得直接观测变得异常困难。

伦敦大学学院大气化学与空气质量教授埃洛伊萨·马雷斯对这项研究给予了高度评价。她表示，这项研究是观测航天领域活动对大气层影响的重要里程碑，尤其是考虑到烧蚀再入目前是清理日益拥挤的轨道的唯一可行方法。马雷斯认为，这项研究的见解以及未来类似的后续研究，对于改进模型至关重要，因为这些模型是评估航天器再入对全球环境影响的基础。

此前，科学家们一直推测日益增多的再入太空垃圾可能对大气层产生影响。一项基于高空飞机测量的研究证实，平流层中约10%的气溶胶颗粒含有来自烧毁卫星的金属颗粒。而此次新研究则首次将特定的再入事件与可见的大气污染云团联系起来，为这一推测提供了直接证据。

温强调，此次研究首次证明了科学家有能力追踪和观测来自太空碎片的污染云团，并将其与单一再入事件关联起来。这一突破不仅在观测技术上具有重要意义，也为未来的研究提供了新的方向和方法。莱布尼茨团队计划继续他们的观测工作，并已经建造了一种新型激光雷达仪器，能够同时测量多种金属化合物的痕迹，以进一步深化对太空碎片再入过程的理解。