NASA-in novi slikovni spektrometar AVIRIS-5 započeo je operativne letove iznad zapadnog dijela Sjedinjenih Država kako bi geoznanstvenicima pomogao precizno mapirati stijene koje sadrže litij i druge kritične minerale. Letovi se provode u sklopu višegodišnje kampanje GEMx (Geological Earth Mapping Experiment) u partnerstvu s američkom Geološkom službom (USGS). Riječ je o najvećem zračnom spektroskopskom pothvatu takve vrste u SAD-u, a objava o početku rada AVIRIS-a-5 stigla je 9. prosinca 2025., dan prije današnjeg datuma (10. prosinca 2025.). Prema službenim podacima, nova generacija instrumenta već je tijekom ove godine odradila više od 200 sati leta nad Kalifornijom, Nevadom i drugim saveznim državama američkog Zapada, u okviru napora da se ubrza pronalazak i procjena resursa važnih za energetsku tranziciju.
Instrument male mase, goleme moći
AVIRIS-5 (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer-5) smješten je u nosu NASA-inog zrakoplova ER-2 i dimenzijama je usporediv s mikrovalnom pećnicom, no performansama se naslanja na tradiciju JPL-ovih svemirskih spektrometara. U odnosu na prethodnu generaciju nudi dvostruko finiju prostornu razlučivost, pa na standardnim visinama leta može razlučiti detalje od manje od 30 centimetara do približno 10 metara, ovisno o konfiguraciji misije i ciljevima snimanja. Osnovni proizvod instrumenta nisu „obične fotografije”, nego takozvane spektralne „kocke” – nizovi slika u stotinama međusobno susjednih kanala valnih duljina u vidljivom i kratkovalnom infracrvenom području. U takvim podacima minerali, stijene, vegetacija i antropogeni materijali ostavljaju prepoznatljive spektralne „otiske prstiju” po kojima ih je moguće s velikom pouzdanošću razlikovati i kartirati.
Od Newtonove prizme do „crnog silicija”
Tehnologija slikovne spektroskopije koja stoji iza AVIRIS-a-5 proizlazi iz stoljetnog razumijevanja razlaganja svjetlosti, ali se oslanja i na najnovije materijale i mikrooptičke koncepte. Uređaj koristi kombinaciju zrcala, detektorskih matrica i precizno graviranih rešetki (elektronski snopanih), koje usmjeravaju i razlažu reflektirano Sunčevo zračenje u svoje sastavne „boje”. Kritičnu ulogu imaju površine od tzv. crnog silicija – jednog od najtamnijih umjetnih materijala – čija mikronanoskopska „šuma” igličastih struktura hvata zalutalu svjetlost i sprječava njezino raspršenje po unutrašnjosti instrumenta. Time se smanjuju šum i unutarnje refleksije te povećava točnost mjerenja, što je preduvjet da se u obradi kasnije jasno razluče vrlo suptilne apsorpcijske značajke koje izdvajaju, primjerice, litijeve gline od sličnih minerala bez litija.
Letjeti iznad 95% atmosfere
Operativna platforma za AVIRIS-5 je ER-2 – znanstvena inačica poznatog U-2 – koja redovito dostiže visine leta oko 18–20 kilometara, odnosno približno 60.000 stopa. Na tim visinama više od 95% zraka nalazi se ispod zrakoplova, čime se bitno smanjuju atmosferske smetnje i šum u snimkama te dobiva široko vidno polje. Polazišna baza je NASA-in Armstrong Flight Research Center u Edwardsu (Kalifornija). Tijekom 2025. provedeni su serijski preleti nad pustinjskim i polupustinjskim krajolicima Kalifornije, Nevade i susjednih saveznih država – terena koji su idealni za spektroskopiju minerala jer ogoljeni reljef i manjak guste vegetacije dopuštaju da mineralni „potpisi” dođu do izražaja. Zajednički NASA-in i USGS-ov tim od 2023. do danas prikupio je podatke na više od 366.000 kvadratnih milja (oko 950.000 km²), što pruža jedinstvenu bazu za daljnje analize i terenska potvrđivanja nalaza.
GEMx i Earth MRI: višegodišnja sinergija NASA-e i USGS-a
GEMx je istraživački projekt planiran na razdoblje od četiri godine. Financira se kroz USGS-ovu inicijativu Earth Mapping Resources Initiative (Earth MRI), u koju je uliveno znatno dodatno ulaganje zahvaljujući saveznoj Bipartisan Infrastructure Law. Earth MRI modernizira kartiranje površine i podzemlja SAD-a i kombinira geološke, geokemijske i geofizičke pristupe kako bi se izgradio trodimenzionalni uvid u građu terena. Slikovna spektroskopija iz zraka u tom je mozaiku ključna „brza staza”: omogućuje širokopodručno sužavanje zona od interesa i određivanje prioritetnih lokacija za terenska istraživanja i bušenja. Na taj se način smanjuju troškovi, ubrzava donošenje odluka i – možda najvažnije – unaprijed procjenjuju potencijalni okolišni rizici povezani s rudarskim aktivnostima.
Rani rezultati: hektorit u jalovištima i „druga šansa” za stara odlagališta
Među najranijim istaknutim nalazima prvih AVIRIS-5 preleta u 2025. godini jest potvrda prisutnosti hektorita – glinenog minerala koji sadrži litij – u odlagalištima napuštenog rudnika u Kaliforniji i na još nekoliko lokacija. Važnost takvog otkrića je dvostruka. S jedne strane, pokazuje da stara rudarska odlagališta, desetljećima percipirana tek kao okolišni problem, uz suvremene tehnologije prerade mogu postati izvor novih zaliha strateških sirovina. S druge strane, isti podaci pomažu identificirati mjesta s potencijalom za nastanak kisele rudarske drenaže (kada se izložene stijene i jalovina kemijski mijenjaju u dodiru sa zrakom i vodom te ispuštaju kiseline i metale), što omogućuje ranije planiranje sanacijskih mjera. NASA-ina znanstvenica Dana Chadwick ističe da isti tip podataka, osim za „lov na minerale”, služi i upravljanju zemljištem, analizi snježnog pokrivača važnog za vodne resurse te procjeni rizika od požara – pa su kritični minerali tek početak šire primjene AVIRIS-a-5.
Zašto „kritični” minerali i kako AVIRIS-5 može pomoći
USGS kao kritične navodi otprilike 50 mineralnih sirovina čiji bi prekid opskrbe imao znatan učinak na gospodarstvo i nacionalnu sigurnost. U praksi je riječ o skupinama poput rijetkozemnih elemenata, litija, kobalta i nikla, temeljnih za baterije, vjetroagregate, elektromotore, visokoučinkovitu elektroniku i niz vojnih i svemirskih sustava. Brza i objektivna procjena geološkog potencijala na velikim površinama neophodna je i radi transparentnog upravljanja očekivanjima lokalnih zajednica i ulagača. Slikovna spektroskopija omogućuje da se iz zraka, bez invazivnih radova, identificiraju geološki konteksti koji nose veći potencijal – primjerice hidrotermalno izmijenjene stijene, argiliti bogati glinama, karbonatne zone s tragovima metalnog opterećenja – nakon čega terenski timovi ciljano provode kartiranja i uzorkovanja. Time se smanjuju troškovi i rizici, a povećava vjerojatnost da će se ograničeni resursi usmjeriti na perspektivne ciljeve.
Spektralni „otisci prstiju” i znanost bez nagađanja
AVIRIS-5 mjeri reflektirano Sunčevo zračenje u širokom rasponu valnih duljina od vidljivog do kratkovalnog infracrvenog područja. Svaki piksel površine dobiva vlastiti kontinuirani spektar s više od dvjesto kanala, pa se u obradi mogu tražiti i vrlo suptilne apsorpcijske linije. Litijeva glina hektorit, primjerice, pokazuje specifične apsorpcijske značajke u kratkovalnom infracrvenom području koje se razlikuju od smektita bez litija; karbonati i sulfati imaju zasebne karakteristične pojaseve; oksidi željeza oblikuju prepoznatljive promjene u vidljivom i bliskom infracrvenom dijelu spektra. Kada se takvi signali pojave konzistentno, na više susjednih piksela i u različitim geometrijama osvjetljenja, vjerojatnost da je riječ o pravom mineralnom „potpisu” značajno raste. Zato se AVIRIS-ove „kocke” podataka često kombiniraju s geološkim kartama, povijesnim rudarskim zapisima i terenskim uzorcima kako bi se hipoteze potvrdile ili odbacile.
Nasljeđe s drugih svjetova
JPL-ovi slikovni spektrometri obilježili su brojne planetarne misije. Primjerice, instrument Moon Mineralogy Mapper 2009. je prvi pouzdano otkrio vodu na Mjesecu, dok su drugi srodni instrumenti kartirali Marsovu koru, otkrivali jezera na Titanu i pratili oblake mineralno bogate prašine iznad Sahare. Jedan novi spektrometar već je na putu prema Europi, Jupiterovu oceanskome mjesecu, kako bi tragao za kemijskim sastojcima povezivim s preduvjetima za život. AVIRIS-5 tako predstavlja najnoviji korak u nizu senzora koji su dokazani u svemiru, a sada su prilagođeni za vrlo preciznu znanost iz zraka iznad Zemljine površine.
Od „klasika” do pete generacije
Obitelj AVIRIS počela je letjeti 1986. i tijekom desetljeća bila je smještena na više platformi: od visokoletećeg ER-2 preko turbopropa Twin Otter i eksperimentalnog Proteusa do NASA-inog WB-57. „Klasični” AVIRIS i kasniji AVIRIS-NG (Next Generation) već su se dokazali u brojnim misijama – od kartiranja posljedica požara i erupcija do procjene šteta nakon katastrofa, analize kvalitete zraka i nadzora poljoprivrednih kultura. Peta generacija ide korak dalje: dvostruko finija prostorna razlučivost, poboljšan omjer signal-šum i stabilnost kalibracije skraćuju vrijeme potrebno za razlučivanje ciljnih mineralnih skupina, a istodobno otvaraju prostor za dodatne teme, poput ocjene stanja vegetacije ili snijega koji čuva vodne resurse planinskih područja.
Otvorenost podataka i korisnici izvan znanstvene zajednice
Jedna od najvećih vrijednosti GEMx-a jest otvoren pristup kalibriranim podacima i izvedenim proizvodima. NASA objavljuje mjerene i obrađene podatke kroz vlastite portale, dok USGS u okviru Earth MRI-ja redovito objavljuje tematske karte, izvješća i priopćenja. Time industrija, lokalne vlasti, privatni istraživači i sveučilišta dobivaju pristup standardiziranim proizvodima – reflektancijskim mozaicima, mineralnim kartama i izvještajima o kvaliteti – koje mogu ugraditi u svoje GIS sustave i planove istraživanja. Takav model osigurava transparentnost, reproducibilnost i provjerljivost nalaza, a budući da su financirani javnim novcem, rezultati pridonose i općem dobru – od zaštite okoliša do obrazovanja budućih stručnjaka.
Ekologija i društveni kontekst
Potraga za mineralima ne može biti izdvojena iz okolišnog i društvenog okvira. Upravo zato GEMx istodobno traži potencijalna ležišta i bilježi pokazatelje okolišnog rizika, poput prostiranja kisele drenaže, suhoće vegetacije koja povećava požarnu opasnost ili promjena u snježnom pokrivaču važnom za vodne resurse. Isto oruđe koje pomaže identificirati resurse može, uz odgovornu interpretaciju, pomoći i u njihovoj održivoj eksploataciji. Za zajednice koje žive u blizini starih rudnika to znači ranije upozorenje na moguće probleme, jasnije informacije u postupcima procjene utjecaja na okoliš i kvalitetnije pregovore o sanaciji ili revitalizaciji prostora.
Što dalje u 2026.
Kako GEMx ulazi u sljedeću fazu, očekuje se daljnja integracija zračnih podataka s geološkim kartama, geofizikom i terenskim uzorkovanjem, kao i sve veća upotreba automatiziranih algoritama za otkrivanje spektralnih potpisâ. Fokus letova ostaje na suhim područjima američkog Zapada, gdje ogoljeni reljef omogućuje najbolju spektralnu čitljivost. U perspektivi, isti postupci mogu se primijeniti i na druge teme, poput nadzora degradacije tla ili detekcije onečišćenja, no okosnica ostaje misijska: ubrzati, pospješiti i učiniti transparentnijom potragu za mineralnim sirovinama ključnima za energetsku tranziciju, uz najmanji mogući okolišni trag.