Poznaj Mineral Mappers korzystających z technologii NASA na zachodzie
NASA i Amerykańska Służba Geologiczna (USGS) mapują planety od czasów Apolla. Jedna z ekip poszukuje bliżej domu minerałów kluczowych dla bezpieczeństwa narodowego i gospodarki.
Gdyby nie drzewa Joshua, tanie wzgórza Cuprite w Nevadzie przypominałyby Marsa. Oparzone i chemicznie zmienione przez wodę z głębokich warstw podziemnych, skały te są ziemskimi analogami dla zrozumienia starożytnej geologii Marsa. Wzgórza te są również bogate w minerały. Przyciągały poszukiwaczy przez ponad 100 lat i uczyniły Cuprite idealnym miejscem do testowania technologii NASA zaprojektowanej do mapowania minerałów, kraterów, skorup i lodów naszego Układu Słonecznego.
Czujniki, które odkryły wodę na Księżycu, mapowały księżyce Saturna, a nawet badały ground zero w Nowym Jorku, były testowane i kalibrowane w Cuprite, powiedział Robert Green, starszy naukowiec badawczy w Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w Południowej Kalifornii. Doskonalił instrumenty w Nevadzie przez dziesięciolecia.
Jednym z najnowszych projektów Greena jest znalezienie i zmapowanie skalistych powierzchni na zachodzie USA, które mogą zawierać minerały kluczowe dla gospodarki i bezpieczeństwa kraju. Obecnie Stany Zjednoczone polegają na imporcie 50 kluczowych minerałów, w tym litu i pierwiastków ziem rzadkich, które są wykorzystywane w wszystkim, od akumulatorów po leki.
Naukowcy z USGS poszukują krajowych źródeł. NASA wspiera to przedsięwzięcie przy pomocy samolotów na dużych wysokościach oraz czujników zdolnych do wykrywania molekularnych odcisków palców minerałów na rozległych, bezdrzewnych obszarach w falach świetlnych niewidocznych dla ludzkiego oka.
Współpraca nosi nazwę GEMx, Geological Earth Mapping Experiment, i prawdopodobnie jest największym lotniczym badaniem spektroskopowym w historii USA. Od 2023 roku naukowcy pracujący nad GEMx zmapowali ponad 190,000 mil kwadratowych (500,000 kilometrów kwadratowych) gleby północnoamerykańskiej.
Podczas gdy instrumenty NASA krążą w samolotach na wysokości 60,000 stóp (18,000 metrów), Todd Hoefen, geofizyk, i jego koledzy z USGS pracują poniżej. Próbki skał, które testują i zbierają w terenie, są kluczowe dla zapewnienia, że obserwacje lotnicze odpowiadają rzeczywistości na ziemi i nie są zniekształcone przez atmosferę.
Misja GEMx oznacza najnowszy rozdział w długiej historii współpracy między NASA a USGS. Obie agencje współpracują przy mapowaniu skalistych światów - i zapewnianiu bezpieczeństwa astronautom i łazikom - od wczesnych dni wyścigu kosmicznego.
Na przykład, geologiczne mapy Księżyca stworzone na początku lat 60. XX wieku w Centrum Nauki Astrogeologii USGS w Flagstaff w Arizonie pomogły planistom misji Apollo w wyborze bezpiecznych i obiecujących naukowo miejsc dla sześciu załogowych lądowań, które miały miejsce od 1969 do 1972 roku. Zanim stąpnięto na powierzchnię Księżyca, astronauci NASA udali się do Flagstaff, aby ćwiczyć pracę terenową z geologami USGS. Wersja tych obozów Apollo trwa do dziś z astronautami i naukowcami uczestniczącymi w misji Artemis NASA.
Aby wykrywać minerały i inne związki na powierzchniach skalistych ciał w całym Układzie Słonecznym, w tym Ziemi, naukowcy korzystają z technologii opracowanej przez JPL w latach 80. XX wieku, znanej jako spektroskopia obrazowa. Jedno z oryginalnych spektrometrów obrazowych zbudowanych przez Roberta Greena i jego zespół jest kluczowe dla kampanii GEMx w zachodnich Stanach Zjednoczonych.
O wielkości i wadze lodówki, zaprojektowany do lotów w samolotach, instrument nosi nazwę AVIRIS-Classic, co jest skrótem od Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer. Tak jak wszystkie spektrometry obrazowe, wykorzystuje fakt, że każda cząsteczka odbija i absorbuje światło w unikalny sposób, jak odcisk palca. Spektrometry wykrywają te molekularne odciski palców w świetle odbijającym się od próbki lub powierzchni.
W przypadku GEMx to światło słoneczne migoczące na różnych rodzajach skał.
W porównaniu do standardowej kamery cyfrowej, która "widzi" trzy kanały kolorów (czerwony, zielony i niebieski), spektrometry obrazowe mogą widzieć ponad 200 kanałów, w tym podczerwone fale świetlne, które są niewidoczne dla ludzkiego oka.
Spektrometry NASA okrążyły lub przeleciały obok każdego większego skalistego ciała w naszym układzie słonecznym. Pomogły naukowcom badać jeziora metanu na Tytanie, największym księżycu Saturna, oraz badać cienką atmosferę Plutona. Jeden spektrometr zbudowany przez JPL jest obecnie w drodze na Europę, lodowy księżyc Jowisza, aby pomóc w poszukiwaniu chemicznych składników niezbędnych do wspierania życia.
"Jedną z ciekawych rzeczy w NASA jest to, że opracowujemy technologie, aby patrzeć na Układ Słoneczny i dalej, ale także odwracamy się i patrzymy z powrotem w dół," powiedział Ben Phillips, długoletni kierownik programu NASA, który prowadził GEMx do swojego przejścia na emeryturę w 2025 roku.
Więcej niż 200 godzin lotów GEMx zaplanowano do jesieni 2025 roku. Naukowcy będą przetwarzać i weryfikować dane, a pierwsze mapy minerałów USGS będą dostępne później. Podczas tych lotów samolot badawczy ER-2 z Armstrong Flight Research Center NASA w Edwards w Kalifornii będzie przelatywał nad zachodnimi USA na wysokościach dwukrotnie wyższych niż te, na jakich latają samoloty pasażerskie.
Na tak dużych wysokościach pilot Dean Neeley musi nosić skafander podobny do tych używanych przez astronautów. Lata solo w ciasnym kokpicie, ale towarzyszą mu nowoczesne instrumenty NASA. W brzuchu samolotu znajduje się AVIRIS-Classic, który wkrótce zostanie wycofany po ponad trzech dekadach służby. Starannie zapakowany w nosie samolotu jest jego następca: AVIRIS-5, który wzleci po raz pierwszy w 2025 roku.
Razem te dwa instrumenty zapewniają dziesięciokrotną wydajność starszego spektrometru, ale nawet sam AVIRIS-5 stanowi znaczny postęp. Może badać obszary o wielkości od około 30 stóp (10 metrów) do mniej niż stopy (30 centymetrów).
"Najnowocześniejsza generacja AVIRIS więcej niż spełni oczekiwania co do oryginału," powiedział Green.
Projekt badawczy GEMx potrwa cztery lata i jest finansowany przez USGS Earth Mapping Resources Initiative. Inicjatywa ta skorzysta zarówno z technologii opracowanej przez NASA do spektroskopowego obrazowania, jak i z doświadczenia agencji w analizie zbiorów danych i wydobywaniu z nich informacji o krytycznych minerałach.
Dane zebrane przez GEMx są dostępne tutaj.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
