Novi senzor kreće u potragu za ključnim mineralima

Smješten u nosu istraživačkog zrakoplova koji leti na velikim visinama, novi NASA-in senzor, AVIRIS-5, poletio je u nebo kako bi pomogao geoznanstvenicima u mapiranju stijena koje sadrže litij i druge ključne minerale na Zemljinoj površini oko 18.000 metara ispod. U suradnji s Američkim geološkim zavodom (USGS), letovi su dio najveće zračne kampanje te vrste u povijesti zemlje.

Veličine otprilike kao mikrovalna pećnica, AVIRIS-5 detektira spektralne "otiske prstiju" minerala i drugih spojeva u reflektiranoj sunčevoj svjetlosti. Poput svojih rođaka koji lete u svemiru, senzor koristi činjenicu da sve vrste molekula, od rijetkih zemnih elemenata do cvjetnih pigmenata, imaju jedinstvene kemijske strukture koje apsorbiraju i reflektiraju različite valne duljine svjetlosti.

Tehnologija je prvi put uvedena u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon u južnoj Kaliforniji krajem 1970-ih. Tijekom desetljeća, slikovni spektrometri posjetili su svako veće kamenito tijelo u Sunčevom sustavu, od Merkura do Plutona. Pratili su Marsovu koru u svim spektralnim detaljima, otkrili jezera na Titanu i pratili prašinu bogatu mineralima diljem Sahare i drugih pustinja. Jedan je na putu prema Europi, oceanskom mjesecu Jupitera, kako bi tražio kemijske sastojke potrebne za održavanje života.

Iako se slikovni spektrometri razlikuju ovisno o svojoj misiji, imaju određeni zajednički hardver, uključujući zrcala, detektorske nizove i rešetke elektronskih snopova - dizajniran za hvatanje svjetlosti koja se odbija od površine, a zatim je razdvaja na sastavne boje, poput prizme.

Inženjeri NASA-inog JPL-a sada rade s naprednim materijalima poput crnog silicija, jedne od najtamnijih tvari ikad proizvedenih, kako bi poboljšali performanse. Pod snažnim mikroskopom, crni silicij izgleda poput šume šiljastih iglica. Nanesene laserima ili kemikalijama, nanostrukture sprječavaju da zalutala svjetlost ometa uzorak hvatajući je u svoje šiljke. 

Optičke tehnike korištene u Laboratoriju za mikrouređaje kontinuirano su se razvijale od lansiranja prvog AVIRIS instrumenta 1986. godine. Četiri generacije ovih senzora sada su stigle u nebo, analizirajući erupcije vulkana, oboljele usjeve, krhotine s epicentra u New Yorku i šumske požare u Alabami, među mnogim drugim primjenama.

Najnoviji model, AVIRIS-5, ima prostornu rezoluciju koja je dvostruko bolja od one njegovog prethodnika i može razlučiti područja u rasponu od manje od 30 centimetara do oko 10 metara.

Do sada je ove godine zabilježeno više od 200 sati letova na velikim visinama iznad Nevade, Kalifornije i drugih zapadnih država kao dio projekta pod nazivom GEMx (Geological Earth Mapping Experiment). Letovi se provode pomoću NASA-inog zrakoplova ER-2, kojim upravlja Armstrongov centar za istraživanje leta u Edwardsu u Kaliforniji.

Uzbudljivo rano otkriće je glina koja sadrži litij, nazvana hektorit, identificirana u jalovini napuštenog rudnika u Kaliforniji, između ostalih lokacija. Litij je jedan od oko 50 minerala kojima prijeti poremećaj u lancu opskrbe, a koje je USGS smatrao ključnima za nacionalnu sigurnost i gospodarstvo.