Mineral aramalarında zaten uydu görüntüleri kullanılmaktadır, ancak teknolojideki ilerlemeler daha sofistike uzaktan arama fırsatları yaratıyor. Utah’taki araştırmacılar, uydular, hiperspektral görüntüleme ve yapay zekayı birleştirerek mineral yataklarını keşfediyor. Yeni ve nadir toprak mineralleri yataklarını keşfetmek, küresel net sıfır hedeflerine ulaşmada çok önemlidir. Ancak, yeni cevher yataklarını bulmak, artan maliyetler ve jeopolitik gerilimler nedeniyle giderek zorlaşıyor. Dahası, en kolay erişilebilen kaynakların çoğu zaten tükenmiştir.
Teknolojik ilerlemeler aramayı genişletip süreci hızlandırabilir mi? ABD’deki Utah Üniversitesi Enerji ve Jeobilim Enstitüsü’nde kıdemli araştırma bilimcisi Dr. Bryony Richards öyle düşünüyor.
Richards ve meslektaşları, NASA’nın ve Japonya’nın küresel İleri Uzay Tabanlı Termal Emisyon ve Yansıma Radyometresi (ASTER) görüntülerini, yeni uydu verileri, hesaplama gücü ve yapay zeka ile birleştiriyor. Bu yaklaşımla, mineral yataklarının ‘parmak izlerini’ ortaya çıkarmak için kapsamlı ve benzersiz bir yöntem geliştiriyorlar, bu da sonunda uzak bölgelerde mineralleri haritalamanın daha ekonomik ve zaman açısından etkili bir yolu olabilir.
Araştırmaları, Avustralya’nın ulusal bilim ajansı CISRO’nun 1999’da ASTER verilerini kullanarak kıtasal ölçekte ilk mineral haritalarını geliştirmesi üzerine inşa edilmiştir. Bu haritalar çığır açıcıydı ancak şimdi mineral aramaları için birçok durumda çok kaba kabul edilmektedir.
Mineral Parmak İzlerini Aramak
“Yaptığımız şey dedektiflik gibi,” diyor mineral aramalarında geçmişi olan Richards. “Uydular ve diğer veri kaynakları kullanarak potansiyel mineral yataklarının kanıtlarını topluyoruz; her uydu bize daha fazla anlayış sağlıyor. Ardından, bu sıcak noktaları belirli minerallerin belirgin imzalarını tanımlamak ve yansıma profillerini oluşturmak için uydu verileri bantlarını yeniden yapılandırmak gibi çeşitli uydu yöntemleri kullanarak araştırmaya devam ediyoruz.” Ekip, hükümetler tarafından başlatılan ve sürdürülen Sentinel-2, Landsat-8, Hyperion ve Prisma gibi uyduları kullanıyor.
Uydu görüntüleri hiperspektraldir. Bu, bir malzemenin ultraviyole ışığa tepkisini yakaladıkları anlamına gelir. Işığın neyin yansıdığı incelenerek, jeologlar yüzeydeki minerallerin bir yansıma profilini oluşturabilir. Bu, ısı basıncı, sıcaklık, sıvı akışları veya insan etkileri nedeniyle kayadaki bir mineral değişikliği olabilir.
“Hiperspektral görüntüleme piksel bazında yapılır ve bunu farklı spektrum ve bant oranları kombinasyonları aracılığıyla yapmamıza olanak tanır. Pikseller uyduya, boyutlarına ve baktığınız ışık dalga boyuna göre değişir,” diye açıklıyor Richards.
Bilgisayar teknolojisindeki, bellek ve RAM’deki (rastgele erişimli bellek) ve yazılımdaki gelişmeler, görüntülerin daha iyi işlenmesini ve verilerin yeniden yapılandırılmasını sağlar.
“Ayrıca, bize on yıllardır açık olan verileri çok daha anlamlı bir şekilde kullanabileceğimiz anlamına gelir. Bu, her bir bantta mineralleri bulma şansı verir,” diye ekliyor.
Kayalarla hiperspektral görüntüleme kullanmanın yararı, birçok kaya profilinin ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu ve NASA tarafından zaten belgelenmiş olmasıdır. Hatta ayın hiperspektral görüntüleri bile vardır. Görüntülere ek olarak, Richards ve meslektaşları, uydu sıcak noktalarından alınan kayaları mikroskop ve çeşitli elektron mikroskobu türlerini kullanarak nanoskopik düzeyde de analiz ediyor. Bu bilgiler, belirli kayaların parmak izlerini bölgesel ve yerel uydu verilerinde keşfetmelerine yardımcı olur.
Jeolojik haritalar, jeofizik veriler ve kaya örnekleri hakkında geniş veri içeren Mindat gibi web sitelerinden alınan bilgiler gibi diğer veriler de karmaşık jeolojik ortamları anlamalarına başka bir katman ekler.
Veriler, Richards’ın üniversitenin ai.sys araştırma grubu ile geliştirdiği bir algoritma içinde birleştirilir. Bu algoritma, verilerde aksi takdirde gözden kaçacak şeyleri belirlemeye yardımcı olur çünkü veriler çok karmaşıktır.
“Yapay zeka, görüntülerdeki ve verilerdeki sıcak noktaları seçmemize yardımcı olur. Esasen bir hedef bulmak için tasarlandı,” diye açıklıyor.
Spor Dağı’nda Berilyum Arayışı
Spor Dağı, uzun bir madencilik geçmişi olan ve uranyum, florşpat ve berilyum yatakları ile bilinen küçük bir dağ silsilesidir. Bu dağ, Richards ve meslektaşlarının çalışmalarının etkinliğini test etmek için ‘kontrol grubu’ olarak kullanılmaktadır.
Dağ silsilesinde, bakır veya nikel ile alaşımlarda kullanılan berilyum arıyorlar. Gümüş beyazı metalin, ev sahibi kayaya göre farklı yansıtıcılık özellikleri vardır, bu da onu kolayca fark edilebilir kılar.
“Bu kayalar içinde nasıl hareket ettiğini izlemeye çalışıyoruz, böylece bunu dünyadaki diğer berilyum yataklarını potansiyel olarak bulmak için bir benzetme olarak kullanabiliriz,” diye açıklıyor Richards.
Diğer çalışma alanlarında, Richards, hiperspektral görüntüleme kameraları taşıyan dronlar uçurmayı planlıyor, bu da verilerin çözünürlüğüne başka bir katman ekleyecektir. Dronlarla toplanan hiperspektral görüntüler, uydu görüntülerinden daha yüksek çözünürlüğe sahiptir çünkü yere daha yakın çekilirler.
Metodolojinin diğer önemli bir kısmı, verileri doğrulamak için yerden örnekler almak olan yer doğrulamasıdır.
Canlı Algoritmalarla Mineralleri Tanımlamak
Model Spor Dağı’nda iyice geliştirildikten ve kanıtlandıktan sonra, Richards bunu dünyanın diğer bölgelerine uygulamak istiyor. Bunun için Çin dahil olmak üzere büyük ilgi olduğunu söylüyor.
Richards, DeBeers ve diğer şirketler için Afrika’nın uzak bölgelerinde çalışmış ve doktorasını Yeni Zelanda Milford Sound’da tamamlamıştır. Mevcut araştırmasının, mineralleri keşfetmenin daha zaman ve maliyet açısından etkili bir yolunu sağlamasını umuyor.
“Önceki görevlerde Afrika’da binlerce toprak örneği analiz ettim, ancak tam olarak ne olduğunu anlamak aylar aldı; umarım bu, uzak bölgelerde keşif için çok zaman kazandırır. Ayrıca diğer ülkelerin rezervlerini anlamak için ulusal güvenlik için de kullanılabilir,” diyor. Richards ayrıca, terk edilmiş madenlerin atık tesislerinden mineral geri kazanım potansiyelini değerlendirmek için bu yöntemi kullanmayı umuyor ve bunun için hükümet fonlarına başvurmuştur. Nihai hedefi, hiperspektral görüntüleme ve dronlar kullanarak mineralleri gerçek zamanlı olarak tespit eden canlı algoritmalar geliştirmektir.
“Şirketler, sahaya ayak basmak, yüksek yer karakterizasyonu için uydular kullanmak veya bölgelerin üzerinden çok yüksek çözünürlüklü hiperspektral uçuşlar yapmak ve daha fazla keşif yapmak istedikleri yerlerin bir resmini oluşturmak için hava fotoğrafçılığını kullanmak arasında seçim yapabilirler,” diye açıklıyor.
“Uzak bölgeler için, oraya gitmenin bile değip değmeyeceğini bilmelerine yardımcı olabilir.”
Ancak, yöntemin bir hikaye anlatacağını ve sayı vermeyeceğini, çünkü hiperspektral görüntülemenin yansıtma sağladığını, bileşim sağlamadığını, bu nedenle yerdeki kaynakların konsantrasyonlarını belirlemenin mümkün olmadığını belirtiyor.
Mineralleri Keşfetmede Yeni Bir Yaklaşım
İngiltere Uzay Ajansı ve Uydu Uygulamaları Kuluçka Merkezi de benzer çalışmalar yürütmüştür. İngiliz Jeoloji Derneği, Cornish Lithium ve diğerleri ile ortaklaşa bir program yürütmektedir ve bu program, Cornwall’da pil metalleri potansiyel yerlerini belirlemeye yardımcı olmak için uydu verilerini ve ileri analitik yöntemleri incelemektedir. Bu, bitki örtüsündeki ve yüzeydeki minerallerdeki özellikleri tespit eden uydu çalışmalarına dayanmaktadır.
Ancak, bu çalışmanın zorlukları vardır. Hiperspektral, sadece kırmızı, mavi ve yeşil yerine bir gökkuşağı görüntüsüdür, bu nedenle her görüntü büyük miktarda veri içerir.
