NASA iz svemira traži plastični otpad u oceanima: kako EMIT i nova spektralna knjižnica mijenjaju borbu protiv morskog smeća
Krajem 2025. tim znanstvenika po prvi je put pokazao da se s Međunarodne svemirske postaje može uočiti koncentracije plastičnog otpada na kopnu, i to koristeći NASA-in instrument EMIT. Iako je taj senzorski sustav izvorno razvijen kako bi mjerio mineralnu prašinu iz pustinja, iznenađujuće se pokazao sposobnim prepoznati i „otisak prsta“ plastike na odlagalištima, poljoprivrednim površinama i u velikim plastičnim strukturama poput staklenika. To otvara novo poglavlje u ideji da se isti pristup jednog dana primijeni i na praćenje otpada u moru.
Istodobno, skupina istraživača koju predvodi mlada morska znanstvenica Ashley Ohall objavila je otvorenu spektralnu knjižnicu MADLib – bazu gotovo 25 tisuća precizno izmjerenih „molekularnih otisaka“ različitih vrsta morskog otpada. U kombinaciji s EMIT-om i drugim hiperspektralnim satelitima, ova baza podataka mogla bi postati ključna karika u razvoju algoritama koji će iz svemira pratiti kretanje plastičnog otpada preko cijelog planeta.
Plastični val koji prijeti oceanima
Plastični otpad danas se ubraja među najveće ekološke prijetnje svjetskim oceanima. Prema procjenama Programa Ujedinjenih naroda za okoliš i nizu recentnih studija, svake godine u more dospije između 8 i 11 milijuna tona plastike – od velikih ribarskih mreža i ambalaže do mikroskopskih čestica koje nastaju raspadanjem većih komada. Većina tog otpada potječe s kopna, ispiranjem s odlagališta, iz neadekvatno zbrinutog komunalnog otpada ili kroz rijeke koje plastiku odnose do obala i u otvoreni ocean.
Plastika u moru stvara višestruke probleme. Morske vrste je gutaju ili se u nju zapliću, oštećuje ribarstvo i turizam, a fragmenti plastike ulaze i u prehrambeni lanac ljudi. Analize globalnih scenarija upozoravaju da bi se, bez promjene politika i navika potrošnje, količina plastike koja svake godine završava u oceanima do 2040. mogla gotovo utrostručiti. To znači da je uz tradicionalne mjere smanjenja otpada potrebno i znatno bolje praćenje onoga što već pluta u moru – i to na razini cijelog planeta, a ne samo pojedinih plaža ili uvala.
Upravo tu stupa na scenu svemirska tehnologija. Sateliti koji prate Zemlju već desetljećima mjere temperaturu, boju oceana, oblake i stakleničke plinove. Sada se ista infrastruktura pokušava iskoristiti kako bi se kartirali i „tokovi“ morskog smeća, a NASA-in EMIT i nova knjižnica MADLib jedan su od prvih konkretnih koraka u tom smjeru.
EMIT: instrument za prašinu koji je počeo „vidjeti“ plastiku
EMIT, punog naziva Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, lansiran je 14. srpnja 2022. na platformu Međunarodne svemirske postaje. Instrument je razvijen u NASA-inom Jet Propulsion Laboratoryju kao dio programa Earth Venture i zamišljen je kao ključni alat za proučavanje mineralne prašine iz pustinja i suhih područja. Ta prašina, nošena vjetrovima tisućama kilometara, može grijati ili hladiti atmosferu ovisno o svom sastavu, a EMIT-ova je zadaća precizno izmjeriti „mineralnu kartu“ tih izvorišnih područja.
Za razliku od klasičnih satelitskih kamera koje snimaju svega nekoliko širokih spektralnih kanala, EMIT je hiperspektralni spektrometar. On mjeri reflektirano Sunčevo svjetlo u kontinuiranom nizu valnih duljina od vidljivog do kratkovalnog infracrvenog područja, pri čemu za svaki piksel na Zemljinoj površini dobiva detaljan „spektar“ od 380 do 2500 nanometara. U praksi to znači da za svaki kvadrat od oko 60 metara na tlu instrument ne „vidi“ samo boju, nego i finu strukturu apsorpcijskih linija koje ovise o kemijskom sastavu promatranog materijala.
Kada su istraživači počeli sustavno pregledavati EMIT-ove podatke, uočili su da isti instrument koji razlikuje minerale poput kalcita ili hematita može prepoznati i vrlo specifične apsorpcijske značajke nekih plastičnih polimera. U radu objavljenom 2024. godine pokazano je da EMIT s orbite može detektirati tragove visoko-gustoćnog polietilena (HDPE) i polivinil-klorida (PVC) na velikim odlagalištima i u poljoprivrednim područjima gdje se plastika koristi kao folija ili u strukturi plastenika. Znanstvenici su uspjeli izdvojiti te signale na globalnoj skali, otkrivajući izvorišta plastičnog otpada na više kontinenata.
Ti rezultati potvrdili su da hiperspektralna tehnologija ima potencijal za praćenje plastike iz svemira – barem na kopnu, gdje je signal relativno čist, a pozadina jednostavnija nego na moru. Sljedeći logičan korak bio je pitanje: može li se isti pristup jednog dana primijeniti i na praćenje otpada u oceanima?
Kako funkcionira hiperspektralno „čitanje otisaka prstiju“
Osnova EMIT-ovog uspjeha leži u tehnici poznatoj kao hiperspektralno snimanje ili spektroskopsko snimanje slikom. Umjesto da svaku točku na površini planete opiše s tri osnovne boje (crvena, zelena, plava), instrument mjeri refleksiju svjetlosti u stotinama uskih „trakica“ valnih duljina. Svaki mineral, plastika ili organski materijal apsorbira i odbija svjetlost na jedinstven način, stvarajući prepoznatljiv spektar koji stručnjaci često nazivaju „molekularnim otiskom prsta“.
Plastika, primjerice, u infracrvenom području ima niz karakterističnih apsorpcijskih linija povezanih s vezama ugljik–vodik u lancima polimera. Različite vrste plastike – polietilen, polipropilen, polistiren, poliester i druge – imaju nijanse u tim spektrima, ovisno o kemijskoj strukturi, boji i eventualnim aditivima. Na taj se način, barem u teoriji, s orbite može razlikovati ne samo prisutnost plastike, nego i približna vrsta polimera.
No da bi sateliti mogli automatski prepoznavati takve signale u stvarnim uvjetima, potrebno je imati opsežnu i standardiziranu referentnu bazu spektra za širok raspon otpada koji nalazimo u okolišu. Upravo tu u priču ulazi Ashley Ohall i nova knjižnica podataka MADLib.
MADLib: globalna knjižnica otisaka morskog otpada
Tijekom stažiranja u NASA-i, morska znanstvenica Ashley Ohall okupila je međunarodni tim istraživača kako bi riješila jedan od ključnih problema daljinskog otkrivanja morskog otpada: nedostatak jedinstvene, kvalitetno uređene biblioteke spektralnih „otisaka“ različitih vrsta smeća. Godinama su laboratoriji diljem svijeta mjerili refleksiju plastike i drugih materijala ručnim spektrometrima, no podaci su ostajali razasuti po različitim bazama, tablicama i publikacijama, često u neujednačenim formatima.
MADLib – MArine Debris hyperspectral reference Library collection – nastao je upravo kao pokušaj da se ti podaci objedine. U radu objavljenom krajem 2025. u časopisu Earth System Science Data autori navode da knjižnica sadrži 24.889 hiperspektralnih mjerenja uzetih s 3.032 uzorka otpada, prikupljenih iz 13 različitih izvora podataka. U njoj se nalaze i plastični i neplastični materijali: komadi užadi, ribarskih mreža, guma, metala, pjenastih materijala, pluta, stakla, ali i tipičnih komada ambalaže poput boca, čepova i folija.
Posebna pažnja posvećena je plastici, s obzirom na to da čini najveći udio morskog otpada. Knjižnica obuhvaća spektre 19 različitih polimera, pri čemu su uzorci snimani u različitim stanjima: potpuno novim, djelomično „izvjetrenim“ na suncu, obraslim algama, mokrim i suhim, pa čak i u potopljenom stanju u vodi. Istraživači su pritom strogo standardizirali način prikupljanja i obrade podataka, kako bi kasniji algoritmi mogli bez problema uspoređivati spektre iz laboratorija s onima snimljenima iz zraka ili iz svemira.
U praksi, MADLib funkcionira kao katalog: kada satelit ili zrakoplov snimi hiperspektralnu sliku morske površine, algoritam može svaki sumnjiv piksel usporediti s tisućama poznatih „otisaka“ iz knjižnice. Ako se signal podudara s nekim tipom plastike ili drugog otpada, sustav može s određenim stupnjem pouzdanosti označiti da je na površini oceana prisutan konkretan tip materijala.
Zašto je plastiku u oceanu teže pronaći nego na odlagalištu
Ako se plastika može vidjeti na odlagalištima i plastenicima, logično je zapitati se zašto je ne bismo jednako lako pronašli i na morskoj površini. Odgovor leži u fizici svjetlosti i osobitostima vodenog okruženja.
Morska voda snažno apsorbira infracrveno zračenje, upravo ono područje spektra u kojem plastika ima najizraženije karakteristike. Dok su na suhom plastični predmeti jasno vidljivi EMIT-u i sličnim instrumentima, čim završe u vodi njihov infracrveni signal naglo slabi. Dodatni problem stvaraju valovi, pjena i refleksija Sunčeve svjetlosti („sun glint“) na površini, koji mogu maskirati suptilne razlike u spektru između plastike i, primjerice, morskih algi ili prirodnog organskog materijala.
Još jedna poteškoća je razmjer problema. Iako se u medijima često ističu velike „otoke smeća“ poput onoga u sjevernom Pacifiku, većina plastike nalazi se u obliku relativno malih fragmenata raspršenih na ogromnom prostoru. Hiperspektralni satelit koji s visine od nekoliko stotina kilometara promatra površinu mora mora istodobno:
– razlučiti vrlo male objekte u pikselima veličine desetaka metara
– razlikovati njihov spektar od često vrlo sličnih prirodnih materijala
– nositi se s promjenama osvjetljenja, mutnoće vode i atmosferskih uvjeta.
Zbog toga stručnjaci naglašavaju da EMIT i slični instrumenti trenutačno najbolje funkcioniraju na kopnenim izvorima plastičnog onečišćenja – primjerice uz rijeke, odlagališta ili industrijske zone blizu obale – gdje je pozadina relativno „čista“ i gdje je moguće mapirati vruće točke prije nego što otpad uopće dođe do mora.
No istovremeno se provode eksperimenti koji kombiniraju podatke s više senzora i različitih platformi – od satelita i istraživačkih zrakoplova do dronova i mjerenja s brodova – kako bi se pronašla optimalna strategija za otkrivanje plastike u samom oceanu.
Sateliti, zrakoplovi i umjetna inteligencija: nova generacija alata
NASA i partnerske institucije posljednjih godina ulažu značajne napore u razvoj algoritama koji iz satelitskih slika mogu automatski prepoznati „otoke“ morskog otpada. U tu svrhu koriste se i javno dostupne slike europskog sustava Sentinel-2 i komercijalni sateliti s visokom prostornom razlučivošću. U jednom od projekata, objavljenom kroz NASA-in program IMPACT, znanstvenici treniraju duboke neuronske mreže da uočavaju krpice smeća na površini mora uspoređujući tisuće označenih primjera.
Ključnu ulogu u takvim sustavima imaju referentne baze kao što je MADLib. One omogućuju da se algoritmi ne oslanjaju samo na „izgled“ objekta u vidljivom spektru, nego i na finije razlike u hiperspektralnom signalu. U budućnosti se očekuje da će se ovakvi modeli koristiti u kombinaciji s novim misijama poput NASA-ine PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem), lansirane 2024. godine, koja u orbitu donosi još jedan napredni hiperspektralni instrument za mjerenje boje oceana. Iako PACE nije dizajniran isključivo za plastiku, njegova osjetljivost na promjene u optičkim svojstvima površinskog sloja mora mogla bi pomoći u razlikovanju područja s povećanom koncentracijom morskog otpada.
Usporedno s tim, razvijaju se i specijalizirani skupovi podataka za strojno učenje, koji kombiniraju satelitske snimke, terenska mjerenja i ručno označene položaje morskog otpada. Cilj je stvoriti robustan ekosustav u kojem se novi algoritmi mogu testirati i uspoređivati, a rezultati koristiti u stvarnim operativnim sustavima za nadzor mora.
Od globalnih karata do lokalnih odluka
Zašto je uopće važno znati gdje se točno nalaze trake morskog otpada i koje vrste plastike dominiraju? Odgovor je jednostavan: bez prostorno i vremenski preciznih podataka teško je osmisliti učinkovite mjere.
Ako satelitska promatranja pokažu da se određene vrste plastike najviše gomilaju na izljevima konkretnih rijeka, to je signal lokalnim vlastima da treba pojačati kontrolu odlagališta i sustava prikupljanja otpada u tim slivovima. Ako se otkrije da ribolovna ili aquakulturna oprema čini znatan dio otpada na određenom području, regulatori mogu usmjeriti politike prema boljim standardima označavanja i povrata opreme, depozitnim sustavima ili poticajima za alternative.
Kartiranje „vrućih točaka“ plastike u blizini turističkih regija pomaže planirati čišćenje plaža i edukativne kampanje, a informacije o tipovima materijala mogu biti ključne za reciklažnu industriju koja razvija tehnologije za obradu specifičnih polimera. Za znanstvenike, takvi podaci otvaraju mogućnost povezivanja kretanja otpada s morskim strujama, klimatskim obrascima i ekosustavnim promjenama.
Zbog toga stručnjaci ističu da je današnji rad na EMIT-u i MADLib-u tek početna faza: da bi se hiperspektralna tehnologija zaista integrirala u svakodnevno upravljanje morem, potrebno je povezati satelitske podatke s lokalnim monitoringom, pravnim okvirom i gospodarskim odlukama.
Ljudi iza tehnologije: motivacija i nada
Iza brojki i tehničkih pojmova stoje konkretni ljudi. Ashley Ohall, podrijetlom s Floride, odrastala je uz obalu na kojoj su tragovi plastike sve očitiji. U izjavama povodom objave MADLib-a naglasila je da joj je cilj pokazati kako daljinska istraživanja mogu postati pouzdan alat za praćenje morskog otpada – i da činjenica što nešto dosad nije bilo moguće ne znači da se ne može ostvariti u budućnosti.
Na razini NASA-ina sjedišta u Washingtonu, programi koji podupiru ovakva istraživanja koordiniraju se unutar odjela za oceanografiju i biogeokemiju. Programska znanstvenica Kelsey Bisson ističe da ljudi imaju intuitivnu, gotovo emotivnu vezu s morem i njegovim zdravljem te da je upravo zato zadatak agencije iskoristiti naprednu tehnologiju kako bi odgovorila na ovaj globalni izazov. U njezinoj je perspektivi praćenje morskog otpada prirodni nastavak NASA-ine tradicije korištenja satelita za rješavanje društveno važnih problema – od kvalitete zraka do sigurnosti hrane.
Sličan stav dijeli i šira znanstvena zajednica okupljena oko međunarodnih radnih skupina za daljinsko istraživanje morskog otpada. Otvoreni pristup podacima, transparentna metodologija i suradnja između oceanografa, stručnjaka za daljinska istraživanja, programera i donositelja odluka preduvjet su da se tehnike poput hiperspektralnog snimanja uopće mogu primijeniti izvan laboratorija.
Što slijedi: od prototipa do operativnog sustava za čuvanje oceana
Trenutačno, sposobnost EMIT-a da prepozna plastiku na kopnu i knjižnica MADLib koja standardizira gotovo 25 tisuća spektralnih zapisa predstavljaju temelje budućeg sustava nadzora morskog otpada iz zraka i iz svemira. Na tim temeljima već se grade prototipovi algoritama koji će spajati različite satelitske misije, meteorološke modele i terenska mjerenja.
Sljedeći koraci uključuju:
- daljnje proširivanje spektralnih baza podataka, osobito za plastiku u različitim uvjetima u moru (prekrivenost algama, biofilm, razne debljine sloja vode iznad otpada)
- razvoj metoda koje kombiniraju hiperspektralne podatke s višeg spektra i visoko-rezolucijske vizualne snimke komercijalnih satelita
- usklađivanje novih satelitskih misija – poput PACE-a i planiranih specijaliziranih misija za praćenje morskog otpada – s potrebama obalnih država i međunarodnih organizacija
- izgradnju operativnih centara koji će u realnom ili bliskom realnom vremenu pretvarati podatke u praktične mape i upozorenja za nadležna tijela
Iako je put do tog cilja dug, kombinacija preciznih spektralnih podataka, naprednih algoritama i sve snažnijih satelitskih senzora nudi novu vrstu „radara“ za plastiku – onog koji ne ovisi o povremenim ekspedicijama i ručnom prikupljanju uzoraka, već može kontinuirano motriti cijeli planet. U svijetu u kojem plastika sve više oblikuje ekosustave, sposobnost da iz svemira pratimo gdje se nalazi i kamo putuje mogla bi postati jedan od ključnih alata u nastojanjima da očuvamo zdravlje oceana za buduće generacije.
Izvori:- NASA / Phys.org – izvještaj o korištenju EMIT senzora za detekciju plastičnog otpada i razvoju spektralne knjižnice MADLib link- NASA – službena stranica misije EMIT s opisom instrumenta, ciljeva i statusa misije na Međunarodnoj svemirskoj postaji link- Earth System Science Data – znanstveni rad „The MArine Debris hyperspectral reference Library collection (MADLib)“ (Ohall i sur., 2025.), opis baze od 24.889 spektara iz 3.032 uzorka otpada link- 4TU Research Data – repozitorij s kompletnim skupom MADLib spektara i pripadajućom metapodacima za razvoj algoritama daljinskog otkrivanja morskog otpada link- NASA Earthdata / NASA IMPACT – projekti i blog objave o korištenju umjetne inteligencije i komercijalnih satelita za detekciju morskog otpada te širi kontekst daljinskog praćenja marine debris-a link- UNEP – pregled plastičnog onečišćenja mora i procjene da više od 11 milijuna tona plastike godišnje ulazi u oceane, s naglaskom na potrebu globalnog odgovora link
Kreirano: utorak, 27. siječnja, 2026.
Pronađite smještaj u blizini