NASA картирует критически важные минералы с небес над западом США

Над пустынным городом-призраком высоко летел самолет NASA, сканируя земную поверхность в поисках минералов. Это был высотный исследовательский самолет ER-2, выполнявший полет в рамках проекта GEMx (Geological Earth Mapping Experiment) — совместной программы NASA и Геологической службы США (USGS) по картированию критически важных минералов на площади более 500 000 км² в Северной Америке. С помощью бортовых приборов ученые собирают данные на территориях Калифорнии, Невады, Аризоны и Орегона.

Литий, алюминий, редкоземельные элементы, такие как неодим и церий — все это часть списка из 50 минеральных ресурсов, признанных жизненно важными для национальной безопасности США, технологической индустрии и чистой энергетики. В 2023 году США импортировали 100% поставок 12 из этих минералов и не менее 50% — еще 29. Проект GEMx нацелен на поиск неизвестных месторождений таких минералов внутри страны с помощью современных карт, которые помогут разведке частному сектору.

Взгляд с высоты 65 000 футов

Ключевым инструментом в сотрудничестве NASA и USGS стали визуализирующие спектрометры. Эти оптические приборы, работающие в условиях холода и вакуума на самолетах или космических аппаратах, детектируют сотни длин волн света, отраженного от поверхности. Каждая молекула отражает уникальный спектральный «отпечаток пальца», что позволяет идентифицировать минералы на обширных безлесных территориях запада США.

Один из таких приборов, AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer), установлен на фюзеляже самолета ER-2. Он помогает геологам находить критические минералы напрямую или косвенно, выявляя типы пород, которые их часто содержат. Вместе с ним работает прибор MASTER (MODIS/ASTER Airborne Simulator), регистрирующий тепловое инфракрасное излучение. Их детальные измерения дополняют данные прибора EMIT на борту Международной космической станции, который ведет съемку в более широком масштабе.

Старые рудники, новые находки

В магматических породах Большого Бассейна на западе США литий встречается в различных формах: в рассолах, глинах и более чем в 100 типах кристаллов. Его также можно обнаружить в отвалах заброшенных рудников, таких как Hector Mine в Калифорнии, расположенный на жиле гекторита — литийсодержащей глины. Геологи USGS вновь изучают подобные старые рудники в связи с растущим спросом на литий, в основном для литий-ионных аккумуляторов.

В то время как мировое производство лития в 2023 году превысило 180 000 тонн (лидеры — Австралия и Чили), добыча в США составила всего около 1000 тонн из одного месторождения в северной Неваде. По данным Бюро шахт и геологии Невады, разведанные запасы в штате оцениваются более чем в миллион метрических тонн лития.

Высокогорные полеты GEMx над западом США возобновятся весной 2025 года. Собранных данных уже достаточно для создания первой в своем роде полной гиперспектральной карты Калифорнии. Ценность этих наблюдений выходит за рамки поиска минералов: они дадут новое понимание распространения инвазивных видов растений, загрязнения от шахтных отвалов и оценки природных опасностей, таких как землетрясения и оползни.