Dans une étude novatrice menée par l’Institut Leibniz de Physique Atmosphérique et publiée dans la revue Communications Earth & Environment, des scientifiques ont observé pour la première fois une contamination atmosphérique causée par la reentrée d’un Falcon 9 d’Elon Musk. Cette découverte soulève des inquiétudes sur l’impact des activités spatiales sur notre atmosphère.
La Contamination Atmosphérique par la Reentrée d’un Fusée d’Elon Musk
L’étude, dirigée par l’Institut Leibniz de Physique Atmosphérique en Allemagne et publiée dans la revue Communications Earth & Environment, présente une première mesure directe de pollution dans la mésosphère et la basse thermosphère, résultant de la reentrée d’une étape supérieure d’un fusée. Les résultats ont suscité des préoccupations au sein de la communauté scientifique, qui avertit qu’avec des milliers de satellites en orbite, ce phénomène pourrait augmenter considérablement dans les années à venir.
Une Reentrée au-dessus de l’Atlantique
Cet événement s’est produit en février 2025, lorsque l’étape supérieure d’un Falcon 9 lié à une mission de satellites Starlink a reentré de manière non contrôlée au-dessus de l’océan Atlantique, à l’ouest de l’Irlande. Pendant sa désintégration, elle a généré une grande boule de feu visible au-dessus de l’Europe centrale, laissant derrière elle une nuée de matériaux vaporisés, injectés dans les couches supérieures de l’atmosphère.
Environ 20 heures après cette reentrée, un système lidar de fluorescence de résonance situé à Kühlungsborn, au nord de l’Allemagne, a détecté une augmentation brusque de la concentration d’atomes de lithium entre 94 et 97 kilomètres d’altitude. Dans cette région, le lithium naturel est rare et, lorsqu’il est présent, il provient généralement de l’ablaction de météorites avec des quantités très réduites.
Pour la majeure partie de la nuit, les mesures ont montré moins de 3 atomes de lithium par centimètre cube, des valeurs considérées comme normales. Cependant, juste après minuit, l’instrument a enregistré un pic de 31 ± 8,3 atomes par cm³, soit environ dix fois le niveau habituel. Ce phénomène est resté visible pendant environ 30-40 minutes, bien que les scientifiques précisent que cela ne signifie pas qu’il a disparu instantanément.
La plume s’étendait sur une couche d’environ trois kilomètres d’épaisseur, localisée à environ 96 kilomètres d’altitude, où la présence de lithium d’origine naturelle est pratiquement résiduelle. Cette différence marquée a été l’une des premières indices conduisant les chercheurs à soupçonner que l’origine était anthropique, plus précisément liée aux débris des véhicules spatiaux.
Les calculs ultérieurs démontrent que cette masse d’air contaminée a pu parcourir environ 1 600 kilomètres depuis la zone de reentrée au-dessus de l’Atlantique jusqu’à se positionner au-dessus du nord de l’Allemagne. La dynamique des vents en altitude correspond avec ce déplacement, ce qui a aidé à établir un lien entre le phénomène observé et la trajectoire de la fusée.
Le Lithium comme Traceur de Pollution
L’élément central de cette étude est le lithium utilisé comme traceur de la pollution engendrée par les reentrées. Ce métal léger est largement utilisé dans les batteries, systèmes électroniques, et certaines alliages des vaisseaux spatiaux, y compris les fusées Falcon 9, qui peuvent contenir jusqu’à 30 kilogrammes de lithium dans leur structure et composants.
En revanche, la contribution naturelle de lithium dans l’atmosphère supérieure est très faible : les modèles prévoient qu’à peine 80 grammes par jour arrivent avec la poussière cosmique et la désintégration de météorites. La disproportion entre cette entrée naturelle et celle pouvant être provoquée par la désintégration d’une seule étape de fusée — dizaines de kilos — fait du lithium une sorte de “empreinte chimique” permettant de distinguer clairement si l’origine est naturelle ou humaine.
Selon les calculs présentés dans l’étude, une reentrée similaire à celle analysée peut ajouter à l’atmosphère quasiment 400 fois plus de lithium que ce qui arrive naturellement en une journée. Cette disproportion est très utile pour retracer l’origine de la plume, mais soulève également des questions sur l’impact potentiel de ces injections ponctuelles de métaux si elles se reproduisent continuellement.
L’astrophysicien Juan Carlos Gómez, de l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC), souligne que le lithium est un traceur “particulièrement sensible” de ce type de pollution grâce à sa faible abondance naturelle à ces altitudes. De même, José María Madiedo, également de l’IAA-CSIC, mentionne que ces mesures “confirment que le phénomène est réel, quantifiable et attribuable à la désintégration de vaisseaux spatiaux”.
Pour les auteurs, le fait d’avoir pu suivre cette signature chimique depuis la terre avec un radar lidar prouve que la vaporation par friction atmosphérique de débris spatiaux n’est plus seulement une hypothèse théorique, mais peut être détectée et mesurée avec précision, tant que l’instrumentation adéquate est disponible et que différentes sources de données sont combinées.
Reconstruction de la Trajectoire de la Plume Métallique
La détermination que la nuée de lithium provenait de la fusée d’Elon Musk n’a pas été immédiate. L’équipe, dirigée par le physicien atmosphérique Robin Wing, a utilisé une combinaison de mesures laser, données radar et modèles atmosphériques pour reconstruire le mouvement de l’air dans la mésosphère et la thermosphère inférieure durant les heures qui ont suivi la reentrée.
Les chercheurs ont généré environ 8 000 trajectoires possibles de masses d’air avec le modèle UA-ICON, intégrant des informations provenant de radars de vent mésosphérique et d’observations météorologiques. L’objectif était de vérifier si les courants d’altitude pouvaient relier la position de la nuée détectée sur l’Allemagne à la zone où le Falcon 9 s’était désintégré, à environ 100 kilomètres au-dessus de l’Irlande.
Les résultats ont montré que les trajectoires les plus probables remontaient directement à la route suivie par l’étape supérieure de la fusée durant sa reentrée, telle qu’elle avait été reconstruite par l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Cette coïncidence, conjuguée à la quantité anormale de lithium mesurée, a renforcé l’hypothèse d’une origine liée aux débris spatiaux.
Pour écarter d’autres explications, l’équipe a également analysé les conditions géomagnétiques et l’état de l’ionosphère durant ces jours. Des phénomènes tels que des tempêtes géomagnétiques, des variations ionosphériques ou des événements naturels inhabituels peuvent, parfois, altérer la distribution de certains éléments dans la haute atmosphère. Cependant, les enregistrements n’ont montré aucune perturbation susceptible de justifier une telle augmentation de lithium.
L’absence d’événements naturels significatifs, couplée à l’encastrement temporel et spatial avec la reentrée du Falcon 9, a conduit les auteurs à conclure que la meilleure explication était la libération de lithium durant l’ablaction de composants de l’étape supérieure de la fusée, qui s’était partiellement désintégrée au-dessus de l’Europe centrale avant que certains débris ne tombent près de zones peuplées en Pologne.
Une Nouvelle Ère Spatiale
Au-delà des intérêts scientifiques, cette étude s’inscrit dans un contexte de croissance rapide du trafic spatial. Les chercheurs de l’Institut Andalou d’Astrophysique rappellent que nous nous dirigeons vers un scénario, autour de 2030, où près de 75 000 satellites pourraient opérer en orbite terrestre, principalement grâce aux méga-constellations de communications.
La constellation Starlink, d’Elon Musk, prévoit de déployer plus de 40 000 satellites autour de la planète. Beaucoup de ces appareils en orbite basse contiennent des batteries au lithium et ont une durée de vie d’à peine cinq ans, ce qui implique qu’ils seront régulièrement retirés et remplacés par de nouvelles générations. Cela entraîne une augmentation du nombre de reentrées annuelles de satellites et d’étapes de fusée.
Les estimations récentes montrent qu’en 2024, environ 1 000 reentrées d’objets spatiaux ont été enregistrées, soit environ trois par jour. D’ici 2035, certains modèles prévoient des scénarios allant de 25 à 50 reentrées quotidiennes, particulièrement si le déploiement des méga-constellations continue au rythme actuel. Pour Starlink, on observe déjà des taux d’une à deux retours quotidiens, avec des pics atteignant jusqu’à quatre.
Dans ce contexte, l’épisode du Falcon 9 analysé par l’Institut Leibniz est perçu comme une alerte. La désintégration de vaisseaux spatiaux et satellites n’est pas un phénomène isolé, mais un processus qui se répétera probablement des milliers de fois chaque année. Chaque événement injecte dans l’atmosphère des quantités non négligeables de métaux et d’oxydes métalliques, dont les effets cumulés sont encore mal compris.
L’astrophysicien Jorge Hernández Bernal, de l’Université de la Sorbonne à Paris, avertit que cette croissance du secteur spatial coïncide avec une crise climatique et écologique globale. Il estime qu’il est impératif d’évaluer rigoureusement l’impact environnemental des activités spatiales et de « rationaliser » l’utilisation de l’orbite terrestre, plaidant pour une coopération internationale et des normes plus strictes pour éviter un développement non régulé.
Effets sur l’Ozone et le Climat
L’impact de ce type de contamination sur l’atmosphère et le climat demeure incertain. Pour l’instant, la communauté scientifique admet que des données manquent pour établir un diagnostic complet, mais de nombreux experts soulignent qu’il existe suffisamment de raisons pour prendre ce sujet au sérieux.
Les métaux et oxydes métalliques libérés durant la reentrée peuvent influencer des processus chimiques clés dans la mésosphère et la stratosphère. Certains modèles suggèrent qu’ils pourraient favoriser des réactions perturbant la composition de l’ozone, modifier la formation d’aérosols et, par conséquent, affecter le bilan radiatif de la planète, c’est-à-dire l’équilibre entre l’énergie reçue par la Terre et celle émise dans l’espace.
L’étude publiée dans Communications Earth & Environment indique que l’accumulation de ces matériaux pourrait “perturber l’ozone stratosphérique” et modifier la température, les vents et le bilan énergétique de certaines couches atmosphériques. De plus, cela introduirait des espèces atomiques et moléculaires qui ne sont normalement pas abondantes dans les apports météoriques naturels, avec des effets potentiels sur la formation de nuages mesosphériques et d’autres phénomènes en hauteur.
D’après Eloise Marais, spécialiste en chimie atmosphérique de University College de Londres, cette étude représente une avancée dans la compréhension de l’influence des activités spatiales sur l’air entourant notre planète. Selon elle, de telles recherches sont cruciales pour améliorer les modèles utilisés pour évaluer les impacts environnementaux mondiaux, en fournissant des données concrètes sur l’ampleur et le mouvement des plumes de pollution.
Cependant, les auteurs de l’étude reconnaissent que cela reste une observation ponctuelle et nécessitent des précisions sur la durée de suspension de ces matériaux, leur accumulation significative et leur interaction avec d’autres composants atmosphériques. Jusqu’à ce que des séries de mesures plus longues et des modèles chimiques approfondis soient disponibles, il reste difficile de quantifier l’impact réel à long terme.
Surveillance de la Pollution Spatiale en Europe
La plupart des observations ayant permis d’identifier la plume de lithium ont été réalisées en Europe, grâce à un radar lidar avancé situé en Allemagne et à l’appui des données de l’Agence Spatiale Européenne. Cela place le continent dans une position favorable pour diriger la surveillance des émissions associées au trafic spatial et leur impact sur l’atmosphère.
Des institutions comme l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (IAA-CSIC) ou des universités espagnoles participent à l’analyse de ces phénomènes et au débat sur l’exploitation des mines de lithium dans la péninsule ibérique. Des experts tels que José María Madiedo ou David Galadí-Enríquez soulignent que les méga-constellations, si elles ne sont pas gérées correctement, peuvent affecter à la fois le climat mondial et l’activité astronomique, rendant difficile les observations terrestres et congestionnant l’orbite basse.
Galadí-Enríquez insiste sur le fait que la croissance illimitée des constellations de satellites augmente la probabilité de collisions et la génération de plus de déchets spatiaux, entraînant un double effet négatif : plus de risques en orbite et davantage d’épisodes de reentrée injectant des matériaux dans l’atmosphère. Il critique également le fait qu’à l’heure actuelle, de nombreuses entreprises peuvent opérer sans être tenues à une responsabilité environnementale proportionnelle.
Parallèlement, d’autres scientifiques européens rappellent que l’impact des activités spatiales ne se limite pas aux émissions en hauteur. Il existe aussi des débats ouverts sur l’utilisation de combustibles de fusée, la gestion des déchets en orbite et la protection des cieux sombres pour la recherche astronomique. Le cas du Falcon 9 et sa plume de lithium sert, dans ce sens, d’exemple tangible de la “nouvelle course spatiale” ayant un effet direct sur l’atmosphère que nous partageons.
Face à ce panorama, plusieurs voix appellent l’Europe à renforcer ses capabilités d’observation et de modélisation par le biais de réseaux de lidar géographiquement distribués, de systèmes radar spécialisés et de programmes de recherche en chimie atmosphérique. L’objectif serait de créer une image plus complète de l’empreinte environnementale du trafic spatial, permettant la conception de régulations et de pratiques d’atténuation mieux adaptées à la réalité.
Vers un Réseau Global de Suivi des Reentrées de Fusées
Le travail de l’Institut Leibniz démontre qu’il est techniquement possible d’identifier les polluants libérés par les fusées et les satellites et de les suivre jusqu’à leurs sources spécifiques. À partir de là, l’une des propositions les plus fréquentes des experts est la création d’un réseau international d’instruments lidar et d’autres capteurs permettant de surveiller régulièrement ces émissions.
Détecter le lithium depuis le sol, comme cela a été fait dans ce cas, ouvre la voie à la surveillance d’autres éléments et composés présents dans les matériaux spatiaux. Les chercheurs suggèrent qu’il serait bénéfique d’étendre les observations à d’autres espèces métalliques — comme l’aluminium ou d’autres métaux utilisés dans les structures et boucliers thermiques — afin d’évaluer plus efficacement l’ensemble des polluants libérés lors de chaque reentrée.
Un réseau de ce type présenterait non seulement un intérêt scientifique, mais aussi réglementaire. Être capable de relier précisément chaque plume de pollution à une reentrée spécifique faciliterait la conception de normes de responsabilité partagée entre agences, États et entreprises privées, ainsi que la mise en place de mécanismes de supervision environnementale spécifiques au secteur spatial.
L’étude elle-même indique qu’avec l’augmentation substantielle des lancements orbitaux au cours de la dernière décennie, il est probable que la quantité de pollution dans l’atmosphère supérieure continue d’augmenter. En l’absence de données systématiques, il sera difficile de savoir quand certains seuils sont franchis et quelles mesures peuvent être nécessaires pour limiter les effets cumulés.
La communauté scientifique s’accorde à dire que, bien que des conséquences directes et graves sur la santé ou le climat n’aient pas encore été détectées en raison de ce type de pollution, la croissance exponentielle du nombre de satellites et de reentrées recommande d’agir avec prudence et anticipation. Le cas du Falcon 9 d’Elon Musk et sa trace de lithium dans le ciel européen est devenu, pour le moment, l’un des exemples les plus clairs que les déchets spatiaux ne sont pas seulement un problème en orbite, mais également dans l’atmosphère qui entoure notre planète.
Mon avis :
L’étude menée par le Leibniz Institute révèle une contamination atmosphérique significative due aux réentrées de fusées, comme celle du Falcon 9 qui a libéré des ions lithium au-dessus de l’Allemagne. Bien que cela souligne l’importance de surveiller l’impact environnemental des activités spatiales croissantes, les effets à long terme sur le climat et l’ozone restent incertains et préoccupants.
Les questions fréquentes :
Quelle est la principale découverte de l’étude menée par l’Institut Leibniz de Physique Atmosphérique ?
L’étude révèle pour la première fois une mesure directe de la pollution dans la mésosphère et la basse thermosphère liée à la rentrée non contrôlée d’une étape supérieure d’un fusée, spécifiquement le Falcon 9, qui pourrait augmenter considérablement avec l’accroissement du nombre de satellites en orbite.
Quel impact la rentrée des fusées a-t-elle sur l’atmosphère ?
La rentrée des fusées libère des métaux tels que le lithium dans l’atmosphère, augmentant les concentrations de ces éléments à des altitudes élevées, ce qui pourrait perturber les processus chimiques clés du climat et de l’ozone.
Comment les scientifiques ont-ils déterminé que la pollution était liée à la fusée Falcon 9 ?
Les chercheurs ont utilisé des mesures laser, des données radar et des modèles atmosphériques pour relier le mouvement de l’air dans la mésosphère à la position de la nuage de lithium observé en Allemagne, démontrant ainsi que la source de la pollution était anthropique.
Pourquoi est-il important de surveiller les émissions des activités spatiales ?
Avec l’augmentation des lancements de satellites et la croissance des mégaconstellations, il est crucial de comprendre l’impact environnemental de ces activités pour élaborer des normes appropriées et minimiser l’effet cumulatif de la pollution métallique sur l’atmosphère.
