Ogni minuto, l’equivalente di un camion carico di plastica finisce negli oceani del nostro pianeta – otto milioni di tonnellate all’anno. Una parte affonda, un’altra si frammenta in microplastiche invisibili, ma milioni di oggetti – bottiglie, reti, boe, frammenti di imballaggi – restano a galla e viaggiano per anni seguendo le correnti marine. Vederli e contarli, però, è sorprendentemente difficile: l’oceano è vasto, dinamico e in gran parte inaccessibile agli strumenti tradizionali di monitoraggio. E se riuscissimo a individuare questi rifiuti guardandoli dallo spazio?
Le bottiglie di detersivo e altri rifiuti possono percorrere migliaia di chilometri attraverso l’oceano prima di approdare sulla remota isola di Kaho’olawe, nelle Hawaii. La tecnologia di telerilevamento del Jpl ha recentemente dimostrato di essere in grado di individuare l’inquinamento da plastica sulla terraferma, ma farlo in mare presenta delle difficoltà. Crediti: Noaa
Negli ultimi anni la Nasa ha dimostrato che le tecnologie sviluppate per studiare deserti, pianeti e satelliti naturali possono essere riconvertite per affrontare una delle più gravi emergenze ambientali terrestri: l’inquinamento marino da detriti. Sensori montati su satelliti e sulla Stazione spaziale internazionale (Iss) sono in grado di “leggere” la composizione chimica dei materiali osservando la luce solare da essi riflessa, trasformando ogni oggetto in una firma spettrale riconoscibile.
Questo approccio ha compiuto un salto di qualità alla fine del 2025, quando gli scienziati sono riusciti, per la prima volta, a rilevare concentrazioni di plastica sulla terraferma utilizzando Emit (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation), uno strumento della Nasa installato a bordo della Iss in grado di rilevare concentrazioni di plastica sulla terraferma. Emit non era stato progettato per questo scopo: la sua missione principale, avviata nel 2022, è mappare i minerali delle regioni desertiche per comprendere come le polveri influenzino il bilancio energetico dell’atmosfera terrestre. Tuttavia, la straordinaria sensibilità dello strumento ha aperto nuove prospettive e acceso una domanda cruciale: se possiamo individuare la plastica dal cielo sulla terraferma, possiamo fare lo stesso negli oceani?
Il funzionamento di Emit si basa sulla spettroscopia di imaging iperspettrale, una tecnica che analizza la luce solare riflessa dalla superficie terrestre scomponendola in centinaia di lunghezze d’onda. Questa tecnica, acquisisce centinaia di bande continue, fornendo dettagli estremamente elevati, ideale per l’identificazione precisa di materiali. E ogni materiale possiede – come dicevamo – una firma spettrale unica, una sorta di “impronta digitale” molecolare che consente di identificarlo a distanza. Questa tecnologia, sviluppata dal Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa, è già stata utilizzata con successo in alcune missioni spaziali, inclusa quella che ha portato, nel 2009, alla scoperta di acqua sulla superficie lunare.
Rilevare la plastica presente negli oceani è però molto più difficile che sulla terraferma. L’acqua marina assorbe gran parte della radiazione infrarossa, mascherando le caratteristiche spettrali tipiche dei polimeri. Per superare questo ostacolo, è fondamentale sapere esattamente quali segnali cercare e, in questo contesto, si inserisce il lavoro di Ashley Ohall, stagista Nasa e ricercatrice, che insieme ad altri scienziati ha creato MadLib (Marine debris hyperspectral reference Library), una libreria di riferimento iperspettrale.
Lo strumento Emit della Nasa, indicato dal cerchio rosso, è stato lanciato verso la Stazione spaziale internazionale nel 2022 per mappare i minerali. I suoi dati stanno ora facendo progredire settori che vanno dall’agricoltura alle scienze ambientali. Crediti: Nasa
MadLib raccoglie quasi 25mila spettri di riflettanza provenienti da oltre tremila campioni di detriti galleggianti: corde, pneumatici, boe, metalli, pluriball, tappi di bottiglia e numerosi tipi di plastica. Circa 19 diversi polimeri sono rappresentati nella libreria, tenendo conto delle variazioni dovute a colore, dimensioni, stato di alterazione e condizioni ambientali. Questa libreria open source raccoglie il lavoro di molti ricercatori che nel corso degli anni hanno analizzato i rifiuti marini utilizzando strumenti portatili nei laboratori. La standardizzazione dei vari set di dati in un unico archivio consultabile è fondamentale, perché i diversi tipi di rifiuti hanno spettri leggermente diversi a seconda del materiale, del colore e delle condizioni. Ad esempio, una bottiglia di plastica degradata dal sole e dal sale ha una firma spettrale diversa da un frammento di plastica trasportato da un uragano.
La standardizzazione di questi dati è cruciale. In passato, gli spettri dei rifiuti marini venivano raccolti con metodologie diverse, rendendo difficile integrarli e utilizzarli per sviluppare algoritmi robusti. MadLib affronta questo problema armonizzando i dataset, garantendo la qualità delle misurazioni e fornendo metadati coerenti e dettagliati. La libreria è open access e rappresenta un esempio concreto di open science applicata al monitoraggio ambientale globale. Una volta noti i modelli, grazie a queste informazioni di base, diventa possibile addestrare algoritmi di intelligenza artificiale capaci di analizzare immagini satellitari e distinguere i detriti marini da altri elementi naturali come alghe, legno o pomice. Il telerilevamento permette così di osservare la distribuzione spaziale dei rifiuti, individuare i “punti caldi” costieri e studiare le rotte di trasporto dei detriti attraverso le correnti oceaniche, che possono spingerli per migliaia di chilometri lontano dalla fonte.
Esempi di caratteristiche fisiche e chimiche dei rifiuti marini presenti in natura. MadLib è un catalogo di oltre 25mila spettri emessi da tremila campioni diversi. Crediti: Earth System Science Data
Trasportati dalle correnti oceaniche, i detriti possono, infatti, viaggiare per migliaia di chilometri dalla fonte, quindi una migliore comprensione di dove si trovano e dove sono diretti potrebbe essere un vantaggio per la salute pubblica e il turismo costiero. «La mia più grande speranza è che le persone vedano il telerilevamento come uno strumento importante e utile per il monitoraggio dei detriti marini», dice Ohall. «Solo perché non è stato ancora fatto non significa che non possa essere fatto».
Lo sguardo dallo spazio riuscirà a rendere visibile ciò che resta nascosto sotto la superficie del mare? Secondo i ricercatori, il rilevamento dei detriti marini è una sfida su scala planetaria, ma anche un esempio emblematico di come tecnologie nate per l’esplorazione spaziale possano essere riutilizzate per affrontare problemi ambientali terrestri. Comprendere dove si accumulano i rifiuti e come si muovono è un passo essenziale per proteggere la salute degli oceani, delle comunità costiere e, in ultima analisi, degli esseri umani. «L’umanità ha un legame viscerale con l’oceano e la sua salute», conclude Kelsey Bisson, program manager alla sede centrale della Nasa, a Washington. «Rilevare i detriti marini è il tipo di sfida incredibile che la Nasa può aiutare a risolvere».
Per saperne di più:
- Leggi su Earth System Science Data l’articolo “The MArine Debris hyperspectral reference Library collection (MADLib)” di Ashley Ohall, Kelsey Bisson, Shungudzemwoyo P. Garaba e Sara Rivero-Calle
- Leggi l’approfondimento “A Guide to Plastic in the Ocean” del Noaa (National Oceanic and Atmospheric Administration)