En smuk fjeldside af marmor og granit får alle regnbuens farver, når seniorforsker Sara Salehi fra GEUS tager hyperspektrale fotos af den. Med computerkraft analyserer hun de store mængder data, som feltarbejdet genererer – og på magisk vis kan hun kortlægge, hvad klipperne gemmer på af eftertragtede mineraler.
Bliv klogere på geologisk kortlægning i Grønland.
I hjørnerne på Sara Salehis kontor står sorte fotokufferter og sølvfarvede metalkasser stablet flere meter op. Sara Salehi er ingeniør og seniorforsker i kortlægning og mineralske råstoffer, og indholdet af kasserne er essentielt for hendes forskning. I dem ligger blandt andet højteknologisk kameraudstyr, som kan tage det, man kalder hyperspektrale fotos.
Den type billeder bruges til at lave remote sensing – det vil sige registrering af noget på afstand. Netop det er smart at bruge til kortlægning i Grønland, som består af store områder med ufremkommeligt klippelandskab og stejle skrænter. Med de hyperspektrale billeder får geologerne et stærkt værktøj til at finde ud af, hvad landskabet består af, og påvise dyrebare mineraler på steder, hvor man ikke kan tage fysiske prøver. En del af mineralerne og grundstofferne, som den grønlandske undergrund gemmer på, er meget efterspurgte i den grønne omstilling, hvor blandt andet kobolt, grafit og sjældne jordartsmetaller er vigtige ingredienser til vindmøllers og elbilers magneter og batterier.
”Grønlands fjelde består af mange forskellige bjergarter, og i dem ligger tusindvis af forskellige mineraler. Nogle af bjergarterne er synlige og kan genkendes på almindelige billeder, men mineralerne kan man ikke se med det blotte øje. Det er her, de hyperspektrale fotos gør en forskel,” fortæller Sara Salehi.
Forskerne bruger også satellitbilleder til kortlægning, og med dem kan de se fjeldene lodret oppefra og måske med det blotte øje kortlægge nogle af de bjergarter, fjeldene består af. De kan dog ikke se meget stejle bjergsider og klippeudhæng, og derfor monterer Sara Salehi de hyperspektrale kameraer på en båd eller på snuden af en helikopter og sejler forbi eller flyver hen over det grønlandske landskab. Det giver hende billeder af klippesiderne fra andre vinkler, og på den måde får hun samlet set et grundigere billedmateriale af området. Hun er i øvrigt den første til at tage hyperspektrale fotos fra en helikopter i Grønland og den første til at teste og anvende teknologien på så store afstande netop der.
Tusindvis af skiver
De hyperspektrale fotos er noget helt andet end de billeder, vi kan tage med for eksempel vores telefoner, hvor det er synligt lys, som registreres og skaber motiverne. De kameraer, som Sara Salehi bruger, registrerer både en del af det synlige lys, men derudover registrerer det også også bølgelængder, som er usynlige for mennesker. Helt præcist opfanger de kameraer, som Sara Salehi bruger, to typer af infrarød stråling, som vi ikke kan se.
”Kameraerne optager, hvordan solens lys reflekteres i klipperne, og hver bjergart og hvert mineral ser ud på helt bestemte måder, når de registreres med de hyperspektrale kameraer, og man kigger på resultatet på computeren. Man kan sige, at de har hver sit fingeraftryk, og derfor kan vi skelne dem fra hinanden,” fortæller Sara Salehi.
De hyperspektrale billeder giver altså langt mere information om den geologiske sammensætning af klipperne, end hvad man kan se på billeder, der er taget med et almindeligt kamera. Motivet ligner heller ikke noget velkendt, for selvom Sara Salehi flyver forbi smukke fjeldsider med blå himmel som baggrund, er det overhovedet ikke det, der kommer med på et hyperspektralt foto. På computeren bliver det til en såkaldt datakube, som består af tusindvis af ‘skiver’ helt tæt sammen i en slags diagram. Det viser de forskellige elektromagnetiske bølgelængder, som kameraet har opfanget (se mere på geoviden.dk). Efter masser af databearbejdning ender det med et billede i alle regnbuens farver (se indlæg med “Sådan fungerer hyperspektrale fotos”)
GEUS kortlægger de isfri områder
Kun cirka 20 procent af Grønland er isfrit, resten er permanent dækket af Indlandsis og gletsjere. De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) kortlægger de isfri områder på cirka 410.000 km2, som svarer til Norge plus lidt til. De fleste områder kan kun nås med båd, fly eller helikopter. Udforsk GEUS’ kort over Grønland på www.geus.dk.
Med fire servere på feltarbejde
Det lyder måske nemt at tage en bunke billeder, kigge på dem og sige: ”Dér er noget grafit!”. Men der ligger mange kræfter og flere års udvikling af metoden og teknologien bag – og der er langt fra at tage billederne til rent faktisk at kunne aflæse dem. Hver gang Sara Salehi er på feltarbejde, medbringer hun de tunge kufferter fra kontoret, som ud over kameraudstyr rummer store computere, der kan tygge sig igennem al den data, hun indsamler i Grønland. Det fylder mange terabyte, og derfor har hun også eksterne servere med, som hun hver aften sikkerhedskopierer dagens udbytte til.
”Selve feltarbejdet er jo kun en lille del af mit job. Resten af tiden går blandt andet med at bearbejde data på computeren, så vi kan få mening ud af det. Helt konkret programmerer jeg computeren til at scanne al data og lede efter specifikke kendetegn – eller ‘fingeraftryk’ – ved de forskellige mineraler, forklarer Sara Salehi.
Efterfølgende sammenholder hun de behandlede, hyperspektrale fotos med satellitbilleder og almindelige fotos, som hun tager sideløbende i felten, og analyserer det hele samlet. Ved hjælp af blandt andet 3D-modellering ender det med at danne et detaljeret digitalt kort over, hvilke typer bjergarter og mineraler klippeoverfladen består af, og hvor meget der er af hver enkelt (LINK se indlæg med “Sådan fungerer hyperspektrale fotos”).
Det er viden, som er utroligt kostbar for blandt andet mineselskaber, som gerne vil udvinde de vigtige mineraler. Men det er ifølge Sara Salehi også en vigtig brik i kortlægningen, som hjælper os med at forstå, hvordan landskabet i Grønland er dannet, og hvordan forholdene har været før i tiden.
Det drilske lav
Vejen til det flotte og dyrebare kort med farvede felter har dog ikke været snorlige. Både vind og vejr, store afstande og rystelser fra båd og helikopter påvirker kameraets optagelser, og ret hurtigt fandt Sara Salehi også ud af, at bevoksningen kaldet lav, der ligger som grønne, orange og røde tæpper mange steder på klipperne i Grønland, var en udfordring, der kunne forstyrre resultaterne.
Heldigvis kan hun lide at finde løsninger og tænke kreativt. Hver gang Sara Salehi møder et benspænd, begynder tandhjulene i hendes hoved at dreje for at finde ud af, hvordan hun kommer videre. Så hun udviklede en metode, hvor computeren lærte at korrigere for den drilske bevoksning (læs mere i boksen på side 30). På samme måde er det nødvendigt at korrigere for de andre forstyrrelser med avancerede udregninger på computeren, og når Sara Salehi har fået fjernet al ‘støjen’ fra lav, omskifteligt vejr og så videre, kan de hyperspektrale fotos indgå i den større analyse.
Et lav-praktisk problem
Der er masser af lav i de arktiske egne, ikke mindst i Grønland. Den hårdføre blanding af en svamp og en plante vokser direkte på klipperne og er et problem, når man skal tage hyperspektrale fotos. Hyperspektrale kameraer opfanger nemlig infrarød stråling ved at registrere det sollys, som reflektereres i klippen, men når selve klippen er dækket af et andet materiale, vil refleksionen ikke være retvisende. Det løste Sara Salehi ved at identificere, hvordan forskellige typer lav reflekterer sollys og derefter identificere bevoksningen på de hyperspektrale billeder. Så fik hun computeren til at tage hensyn til den netop den type lav i forhold til, hvordan det påvirker klippernes hyperspektrale ‘fingeraftryk’.
Åbenlyse fordele
Selvom det har været en lang proces og et omfattende arbejde for den 35-årige iranske forsker at optimere og finpudse dataindsamling, analyser og arbejdsgange, er der en mening med galskaben. For fordelene ved at bruge den her type teknologi et sted som Grønland er åbenlyse:
”Det gode ved den her metode er, at den ikke er invasiv. Vi behøver ikke knuse nogen sten for at undersøge dem, vi behøver faktisk ikke engang røre dem. Vi tager bare billeder, og vi genererer viden meget hurtigt og skal for eksempel ikke vente på laboratorieprøver,” fortæller hun.
Alt i alt kan man altså kortlægge større områder mere effektivt, hvilket ifølge Sara Salehi sparer tid og penge. Det gør metoden til et interessant værktøj for både forskerkollegerne ved GEUS, som laver geologiske kort over Grønland, for MMR (Ministry of Mineral Resources), som er det grønlandske ministerium for mineralske ressourcer, og for de private firmaer, der specialiserer sig i at lede efter mineraler. Derudover kan det også bruges i planlægningsøjemed:
”Hvis vi først har undersøgt et område med remote sensing, så kan vi hurtigt vurdere, hvor det vil give mest mening at bore efter mineraler, eller hvor et forskningsteam fra GEUS vil få mest ud af at starte deres feltarbejde,” forklarer Sara Salehi.
Vidste du, at …
… remote sensing med hyperspektrale billeder bruges til meget andet end geologisk kortlægning? Teknologien anvendes blandt andet inden for astronomi, landbrug, molekylærbiologi, fysik og overvågning.
En kæmpe gave
Efter manges års forskning har Sara Salehi efterhånden fået løst de fleste problemer, hun har mødt på sin vej i arbejdet med de hyperspektrale billeder. Men der er stadig brug for at teste og finpudse metoden, så andre kan få mest mulig gavn af den. Derfor var hun i sommeren 2023 endnu en gang nordpå med sin store oppakning, denne gang til Ymer Ø og Gauss Halvø i Nordøstgrønland. Her lavede hun og de hyperspektrale kameraer i samarbejde med geologer fra GEUS en detaljeret geologisk kortlægning af områderne. Feltarbejdet er en del af GEUS’ generelle kortlægning af Grønland i skalaen 1:100.000. Og turene nordpå er altid et højdepunkt for Sara Salehi:
”Jeg havde glædet mig meget til at være ude i naturen i tre uger og til at se endnu mere af det smukke landskab. Det er en kæmpe gave at få lov til at opleve helt uberørte dele af Jorden, hvor hverken telefon eller internet virker. Man opdager, hvor afhængige vi er af altid at kunne finde svar på alting. Men derude må jeg finde løsningerne selv, og det er virkelig fantastisk. Jeg føler mig meget heldig at få lov at opleve det.”
Sara Salehi er seniorforsker ved GEUS i Afdeling for Kortlægning og Mineralske Råstoffer. Ph.d. fra Københavns Universitet. Uddannet ingeniør på K.N. Toosi University of Technology i Teheran, Iran.
