Geops (Geosciences Paris Sud)


Nos tutelles

CNRS

Nos liens

Rechercher




Accueil > Actualités

De nouvelles méthodes pour étudier les spectres martiens

LinMin : une nouvelle méthode pour détecter des minéraux sur Mars et ailleurs

Comment fait-on pour déterminer la composition du sol à distance lorsqu’un
géologue ne peut pas se rendre sur le terrain ? Une question qui peut se poser
dans les endroits inaccessibles sur Terre mais aussi sur les autres planètes.
Pour répondre à cette question, les chercheurs utilisent une technique
d’imagerie à plusieurs longueurs d’onde (plusieurs couleurs), appelle imagerie
hyperspectrale. Pour chacun des pixels de l’image, nous avons plus que 3
couleurs mais des centaines de couleurs qui constituent un spectre. Or le spectre
est spécifique à la nature des roches observées, ce qui nous permet d’identifier à
distance la nature des roches.

Frédéric Schmidt et ses collaborateurs ont proposé une nouvelle méthode d’analyse de ces données, basée sur le démélange linéaire. On suppose que chaque spectre est issu d’un mélange linéaire de spectre de minéraux purs, ayant chacun une certaine abondance inconnue. L’originalité de la méthode consiste à prendre en compte des contraintes de positivité et de somme à un, qui sont essentiels pour décrire les abondances. D’autre part, ce groupe de chercheur a montré que ces contraintes permettent une approximation très bonne des non-linéarités
du transfert de lumière dans l’atmosphère Martienne. Grâce à cette méthode
LinMin, il est donc possible de faire une détection plus rapide et plus robuste des minéraux à la surface de Mars.

Un nouvel outil de correction des vibrations pour la spectroscopie

La spectroscopie infra-rouge à haute résolution est très souvent basé sur le
principe du spectromètre à transformé de Fourier. Il s’agit de mesure des franges
d’interférences du signal avec lui-même légèrement décalé, les deux ayant une
différence de parcours optique de plus en plus grande. Une simple transformé de
Fourier de interférence donne le spectre de la lumière.
Si on réalise ces mesures sur un plateau vibrant, les vraies franges d’interférence
vont être modifiées, créant des artefacts dans le spectre. C’est ce qui est arrivé
sur l’instrument PFS (Planetary Fourier Spectrometer) à bord de Mars Express
qui a pourtant été le premier à détecter du méthane sur Mars. Aujourd’hui, les
détections sont limitées par cet effet. Frédéric Schmidt et ses collaborateurs se sont intéressés à la correction de effets de vibration dans le but d’améliorer les détections
atmosphériques sur Mars. Ils ont proposé un outil numérique de déconvolution
semi-aveugle qui a été validé sur des données synthétiques et des données
réelles.

Ces résultats seront présentés en Septembre 2014 au congrès EUROPLANET à
Lisbonne.

Référence :

Schmidt, F., Shatalina, I., Kowalski, M., Gac, N., Saggin, B. & Giuranna, M. (2014), « 
Toward a numerical deshaker for PFS », Planetary and Space Science, 91, 45-51
http://dx.doi.org/10.1016/j.pss.2013.11.012
http://arxiv.org/abs/1311.3412

Schmidt, F., Legendre, M. & Le Mouëlic, S. (2014), « Minerals detection for
hyperspectral images using adapted linear unmixing : LinMin », Icarus, 237, 61-74
http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.03.044
http://arxiv.org/abs/1402.2518

Contact : Frédéric Schmidt (frederic.schmidt@u-psud.fr)