Espectrômetro em busca de minerais
Acomodado na fuselagem dianteira de um avião de pesquisa de alta altitude da NASA, um novo sensor começou a ser utilizado para ajudar a mapear rochas que contêm lítio e outros minerais essenciais na superfície da Terra.
Em colaboração com o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), os voos fazem parte da maior campanha aérea desse tipo na história do país, procurando minerais raros usando observações feitas a cerca de 18.000 metros de altitude.
Com aproximadamente o tamanho de um forno de micro-ondas, o sensor, chamado AVIRIS-5, detecta as “impressões digitais” espectrais de minerais e outros compostos químicos analisando a luz solar refletida pelas rochas.
Isto é possível porque todos os tipos de moléculas, desde elementos de terras raras até pigmentos de flores, possuem estruturas químicas únicas, que absorvem e refletem diferentes comprimentos de onda da luz. Esta técnica é chamada espectrometria, e AVIRIS é a sigla em inglês para “espectrômetro de imagem visível/infravermelha aerotransportado”.
Silício negro
A NASA fabrica espectrômetros desde os anos 1970, já os tendo enviado a praticamente todos os corpos celestes que visitamos, a bordo tanto de sondas espaciais orbitais quanto de robôs.
Embora os espectrômetros de imagem variem dependendo de sua missão, eles têm certos componentes em comum, incluindo espelhos, conjuntos de detectores e grades de feixe de elétrons, projetados para capturar a luz refletida por uma superfície e, em seguida, separá-la em suas cores constituintes, como um prisma – este é o espectro, que dá nome ao aparelho.
O AVIRIS-5 incorpora algumas tecnologias e materiais de última geração, como o silício negro, uma das substâncias mais escuras já fabricadas, para melhorar o desempenho. Sob um microscópio potente, o silício negro parece uma floresta de agulhas pontiagudas, escavadas por lasers ou produtos químicos. São essas nanoestruturas que impedem que a luz difusa interfira com a análise.
As técnicas ópticas utilizadas têm evoluído continuamente desde que o primeiro instrumento AVIRIS alçou voo, em 1986. Quatro gerações desses sensores já entraram em operação, analisando erupções vulcânicas, plantações afetadas por doenças e incêndios florestais, entre muitas outras aplicações.
Este modelo mais recente, o AVIRIS-5, apresenta uma resolução espacial duas vezes maior que a de seu antecessor, o que lhe permitirá analisar áreas que variam de menos de 30 centímetros a cerca de 10 metros.
Ocorrências de lítio
Os testes do equipamento incluíram mais de 200 horas de voos em alta altitude sobre Nevada, Califórnia e outros estados do oeste norte-americano.
Isso permitiu que ele fosse incorporado de vez em um avião ER-2 da NASA, representando o componente aéreo de uma iniciativa do USGS chamada “Iniciativa de Recursos de Mapeamento da Terra” (Earth MRI), que visa modernizar o mapeamento da superfície e do subsolo.
O projeto está inicialmente centrado no oeste dos EUA, onde grandes extensões secas e sem árvores são muito adequadas para a espectroscopia mineral.
Uma descoberta inicial revelou uma argila rica em lítio, chamada hectorita, identificada nos rejeitos de uma mina abandonada na Califórnia, entre outros locais. O lítio é um dos cerca de 50 minerais com risco de interrupção na cadeia de suprimentos que o USGS está focando.
“Minerais críticos são apenas o começo para o AVIRIS-5. A variedade de questões que podemos abordar com essa tecnologia é realmente empolgante, desde o gerenciamento de terras até os recursos hídricos da neve acumulada e o risco de incêndios florestais,” disse Dana Chadwick, geóloga da NASA.