In un pomeriggio limpido e cristallino, sopra una città fantasma nel deserto, un aereo della NASA ha scandagliato il terreno alla ricerca di minerali. L’aereo, un velivolo da ricerca ad alta quota ER-2 , era decollato quella mattina presto dall’Armstrong Flight Research Center della NASA a Edwards, in California. Sotto il pilota Dean Neeley, il paesaggio appariva brullo e marrone. Ma ai sensori ottici installati sulla pancia e sull’ala dell’aereo, brillava di centinaia di colori:
Il volo di Neeley quel giorno faceva parte del GEMx, il Geological Earth Mapping Experiment condotto dalla NASA e dall’US Geological Survey per mappare minerali critici su oltre 190.000 miglia quadrate (500.000 chilometri quadrati) di suolo nordamericano. Utilizzando strumenti aerei, gli scienziati stanno raccogliendo queste misurazioni su parti della California, del Nevada, dell’Arizona e dell’Oregon. Si tratta di un’area grande quanto la Spagna. Litio, alluminio, terre rare come neodimio e cerio: sono solo alcune delle 50 materie prime minerali considerate essenziali per la sicurezza nazionale degli Stati Uniti, per l’industria tecnologica e per l’energia pulita. Supportano un’ampia gamma di tecnologie, dagli smartphone alla produzione di acciaio, dalle turbine eoliche alle batterie per veicoli elettrici. Nel 2023, gli Stati Uniti hanno importato l’intera fornitura di 12 di questi minerali e hanno importato almeno il 50% della fornitura di altri 29. Il team di GEMx ritiene che esistano depositi non scoperti di almeno alcuni di questi minerali nel nostro Paese e che le moderne mappe minerarie supporteranno l’esplorazione da parte del settore privato. “Esploriamo la Terra sotto i nostri piedi da centinaia di anni e stiamo scoprendo che abbiamo appena iniziato”, ha affermato Kevin Reath, responsabile associato del progetto GEMx della NASA.
La vista da 65.000 piedi
Per dare impulso all’esplorazione mineraria, l’USGS sta conducendo un’indagine nazionale dall’interno verso l’esterno, utilizzando strumenti come i sensori lidar e magneto-radiometrici per esplorare in modo più approfondito i terreni antichi. La collaborazione con la NASA porta con sé un altro strumento: gli spettrometri di imaging. Questi strumenti ottici avanzati devono rimanere freddi mentre volano in alto. Dalle camere a vuoto criogeniche su aerei o astronavi, rilevano centinaia di lunghezze d’onda della luce, dal visibile all’infrarosso a onde corte, riflesse dalle superfici planetarie. La tecnologia viene ora utilizzata per aiutare a identificare i minerali di superficie nelle distese aride e prive di alberi degli Stati Uniti occidentali. Ogni molecola riflette un pattern di luce unico, come un’impronta digitale. Elaborata attraverso una lente spettroscopica, una distesa desertica può apparire come un dipinto a olio che esplode con diversi minerali colorati, tra cui mica verde pallido, caolinite blu e gesso color prugna.
“Non stiamo cercando l’oro. Stiamo rivelando ciò che è nascosto in bella vista”, ha affermato Robert Green, un ricercatore del Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale, che ha contribuito a creare l’imaging spettroscopico pionieristico al NASA JPL alla fine degli anni ’70. Come molti degli scienziati coinvolti in GEMx, ha trascorso anni a esaminare altri mondi, tra cui la Luna e Marte. Sulla Terra esiste una manciata di tali strumenti e Green è responsabile di due di essi. Uno, chiamato EMIT ( Earth Surface Mineral Dust Source Investigation ), vola a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Esaminando la superficie terrestre da circa 250 miglia (410 chilometri) di altezza, EMIT ha catturato migliaia di immagini a una risoluzione di 50 per 50 miglia (80 per 80 chilometri) in un’ampia fascia attorno alla sezione centrale della Terra. L’altro strumento si trova sotto la fusoliera dell’aereo ER-2. Chiamato AVIRIS ( Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer ), aiuta i geologi a individuare minerali critici direttamente e indirettamente, individuando i tipi di rocce che spesso li contengono. È affiancato da un altro strumento sviluppato dalla NASA, il MODIS/ASTER Airborne Simulator ( MASTER), che rileva la radiazione infrarossa termica. Entrambi gli strumenti forniscono misurazioni finemente dettagliate di minerali che completano ciò che EMIT vede su una scala più ampia.
Vecchie miniere, nuove scoperte
Nei e attorno ai magmi multimilionari del Great Basin degli Stati Uniti occidentali, il litio assume diverse forme. Il metallo argenteo si trova nelle salamoie, nell’argilla e racchiuso in più di 100 diversi tipi di cristalli. Può anche essere rilevato nelle scorie di prospetti abbandonati come la miniera Hector, vicino a Barstow, California. Abbandonata anni prima che un terremoto di magnitudo 7.1 scuotesse la regione nel 1999, la miniera si trova su un filone di ectorite, un’argilla grassa contenente litio. I geologi dell’USGS stanno dando una seconda occhiata alle miniere storiche come Hector, poiché la domanda di litio aumenta, guidata principalmente dalle batterie agli ioni di litio. Un tipico pacco batteria in un veicolo elettrico utilizza circa 17 libbre (otto chilogrammi) di metallo ad alta densità energetica. Australia e Cile guidano la produzione mondiale di litio, che ha superato le 180.000 tonnellate nel 2023. Il terzo produttore più grande è la Cina, che ospita anche circa il 50% della capacità di raffinazione globale del litio. La produzione totale degli Stati Uniti è stata di circa 1.000 tonnellate, ricavate interamente da un deposito nel Nevada settentrionale. Si stima che le riserve note nello stato contengano più di un milione di tonnellate metriche di litio, secondo i dati raccolti dal Nevada Bureau of Mines and Geology. Bernard Hubbard, geologo esperto in telerilevamento presso l’USGS, ha affermato che gli scarti minerari sono anche potenziali fonti di litio e di molti altri sottoprodotti oggi considerati essenziali, ma che le generazioni precedenti hanno scartato.
“Ci sono vecchie miniere di rame e argento in Occidente che sono state abbandonate molto prima che qualcuno sapesse cosa fossero i depositi di litio o di terre rare”, ha detto Hubbard. “Quello che è stato una fonte di inquinamento per le comunità potrebbe ora essere una risorsa”. Dopo una pausa invernale, i voli GEMx ad alta quota sull’ovest americano riprenderanno nella primavera del 2025, dopodiché l’USGS elaborerà i dati grezzi e pubblicherà le prime mappe minerarie. Il progetto ha già raccolto dati sufficienti per iniziare a produrre una mappa iperspettrale completa della California, la prima del suo genere. Il valore di queste osservazioni si estende oltre l’identificazione dei minerali. Gli scienziati si aspettano che forniscano nuove informazioni sulle specie vegetali invasive, sui rifiuti delle miniere che possono contaminare gli ambienti circostanti e sui pericoli naturali come terremoti, frane e incendi boschivi. “Stiamo solo iniziando a scalfire la superficie nell’applicazione di queste misurazioni per aiutare l’economia, la sicurezza e la salute della nazione”, ha affermato Raymond Kokaly, geofisico ricercatore dell’USGS e responsabile dell’indagine GEMx.
Maggiori informazioni su GEMx
Il progetto di ricerca GEMx durerà quattro anni ed è finanziato dall’USGS Earth Mapping Resources Initiative ( EarthMRI ), attraverso investimenti della Bipartisan Infrastructure Law. L’iniziativa capitalizzerà sia la tecnologia sviluppata dalla NASA per l’imaging spettroscopico, sia l’esperienza nell’analisi dei set di dati e nell’estrazione di informazioni minerarie critiche da essi. I dati raccolti da GEMx sono disponibili qui.
Di Sally Younger,
team di notizie sulle scienze della Terra della NASA
Fonte: https://science.nasa.gov/earth/nasa-flights-map-critical-minerals-from-skies-above-western-us/
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