El avión, un avión de investigación ER-2 de gran altitud, había despegado desde el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California. Debajo del piloto Dean Neeley, el paisaje parecía estéril y marrón. Pero para los sensores ópticos instalados en el vientre y el ala del avión, brillaba en cientos de colores.

El vuelo de Neeley ese día fue parte de GEMx, el Experimento de Mapeo Geológico de la Tierra dirigido por la NASA y el Servicio Geológico de Estados Unidos para mapear minerales críticos en más de 190.000 millas cuadradas (500.000 kilómetros cuadrados) de suelo norteamericano. Utilizando instrumentos aéreos, los científicos están recopilando estas mediciones en partes de California, Nevada, Arizona y Oregón. Es una zona del tamaño de España.

El litio, el aluminio y los elementos de tierras raras como el neodimio y el cerio son algunos de los 50 productos minerales considerados esenciales para la seguridad nacional de Estados Unidos, para la industria tecnológica y para la energía limpia. Son compatibles con una amplia gama de tecnologías, desde teléfonos inteligentes hasta siderurgia, desde turbinas eólicas hasta baterías de vehículos eléctricos. En 2023, Estados Unidos importó todo su suministro de 12 de estos minerales e importó al menos el 50% de su suministro de otros 29.

El equipo de GEMx cree que existen depósitos no descubiertos de al menos algunos de estos minerales en el país, y que los mapas de minerales modernos apoyarán la exploración por parte del sector privado.

«Hemos estado explorando la tierra bajo nuestros pies durante cientos de años, y estamos descubriendo que apenas hemos comenzado», contó Kevin Reath, gerente asociado del proyecto GEMx de la NASA.

La vista desde 65.000 pies

Para impulsar la exploración minera, el USGS está liderando un estudio nacional desde adentro hacia afuera, utilizando herramientas como LIDAR y sensores magnético-radiométricos para sondear el terreno antiguo con nuevo detalle.

La colaboración con la NASA aporta otra herramienta: los espectrómetros de imagen. Estos instrumentos ópticos avanzados necesitan mantenerse fríos mientras vuelan alto. Desde cámaras de vacío criogénicas en aviones o naves espaciales, detectan cientos de longitudes de onda de luz, desde la visible hasta la infrarroja de onda corta, reflejadas en las superficies planetarias. La tecnología ahora se está utilizando para ayudar a identificar minerales de la superficie en extensiones secas y sin árboles del oeste de los EE. UU.

Cada molécula refleja un patrón único de luz, como una huella dactilar. Procesado a través de una lente espectroscópica, una extensión desértica puede parecer una pintura al óleo con diferentes minerales de colores, como mica verde pálido, caolinita azul y yeso ciruelo.

«No estamos cavando en busca de oro. Estamos revelando lo que está oculto a simple vista», aseguró Robert Green, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, quien ayudó a ser pionero en las imágenes espectroscópicas en el JPL de la NASA a fines de la década de 1970. Al igual que muchos de los científicos involucrados con GEMx, ha pasado años estudiando otros mundos, incluidos la Luna y Marte.

Un puñado de estos instrumentos existen en la Tierra, y Green está a cargo de dos de ellos. Uno de ellos, llamado EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) vuela a bordo de la Estación Espacial Internacional. Inspeccionando la superficie de la Tierra desde unos 410 kilómetros (250 millas) de altura, EMIT ha capturado miles de imágenes con una resolución de 80 por 80 kilómetros (50 por 50 millas) en un amplio cinturón alrededor de la sección media de la Tierra.

El otro instrumento viaja debajo del fuselaje del avión ER-2. Llamado AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer), está ayudando a guiar a los geólogos hacia los minerales críticos directa e indirectamente, al detectar los tipos de rocas que a menudo los contienen. A él se une otro instrumento desarrollado por la NASA, el MODIS/ASTER Airborne Simulator (MASTER), que detecta la radiación infrarroja térmica. Ambos instrumentos proporcionan mediciones finamente detalladas de los minerales que complementan lo que EMIT ve en una escala más amplia.

Viejas minas, nuevos hallazgos

Alrededor de los magmas multimillonarios de la Gran Cuenca del oeste de Estados Unidos, el litio adopta varias formas. El metal plateado se encuentra en salmueras saladas, en arcilla y encerrado en más de 100 tipos diferentes de cristales.

Australia y Chile lideran la producción mundial de litio, que superó las 180.000 toneladas en el año 2023. El tercer mayor productor es China, que también alberga alrededor del 50% de la capacidad mundial de refinación de litio. La producción total de EE.UU. fue de alrededor de 1.000 toneladas, procedentes en su totalidad de un depósito en el norte de Nevada. Se estima que las reservas conocidas en el estado contienen más de un millón de toneladas métricas de litio, según datos recopilados por la Oficina de Minas y Geología de Nevada.

Los desechos mineros también son fuentes potenciales de litio, dijo Bernard Hubbard, geólogo de teledetección del USGS, y muchos otros subproductos básicos que se consideran críticos hoy en día, pero que fueron descartados por las generaciones anteriores.

«Hay viejas minas de cobre y plata en Occidente que fueron abandonadas mucho antes de que nadie supiera qué eran los depósitos de litio o de elementos de tierras raras», dijo Hubbard. «Lo que ha sido una fuente de contaminación para las comunidades ahora podría ser un recurso».

Después de una pausa invernal, los vuelos GEMx a gran altitud sobre el oeste de Estados Unidos se reanudarán en la primavera de 2025, después de lo cual el USGS procesará los datos brutos y publicará los primeros mapas minerales. El proyecto ya ha recopilado suficientes datos para comenzar a producir un mapa hiperespectral completo de California, el primero de su tipo.

El valor de estas observaciones va más allá de la identificación de minerales. Los científicos esperan que proporcionen nuevos conocimientos sobre las especies de plantas invasoras, los desechos de las minas que pueden contaminar los entornos circundantes y los peligros naturales como terremotos, deslizamientos de tierra e incendios forestales.

«Apenas estamos comenzando a arañar la superficie en la aplicación de estas mediciones para ayudar a la economía, la seguridad y la salud de la nación», resaltó Raymond Kokaly, geofísico investigador del USGS y líder de la encuesta GEMx.

Más sobre GEMx

El proyecto de investigación GEMx tendrá una duración de cuatro años y está financiado por la Iniciativa de Recursos de Mapeo de la Tierra del USGS (EarthMRI), a través de inversiones de la Ley de Infraestructura Bipartidista. La iniciativa aprovechará tanto la tecnología desarrollada por la NASA para la obtención de imágenes espectroscópicas como la experiencia en el análisis de los conjuntos de datos y la extracción de información mineral crítica de ellos.