Mineralogy of the Moon studied from visible and infrared remote sensing : Analysis of Clementine NIR data
Minéralogie de la Lune étudiée par spectro-imagerie visible et proche infrarouge : Apport des données NIR de la sonde Clementine
Résumé
This thesis is dedicated to the study of Clementine near infrared (NIR) lunar data. The Moon is the only planetary body for which we have at the same time well-documented samples (groudtruth) and global remote sensing data which are not perturbed by an atmosphere. It is therefore the most favorable case to develop and to test data analysis techniques, which can then be extrapolated to other airless bodies. Clementine NIR data are in the public domain since 1995. Nevertheless, they had not been exploited yet due to severe calibration problems. The first part of this work focuses on the reduction of the data, giving access to a data set which has so far no equivalent in terms of spatial resolution and spectral domain. From this data set, problems regarding the identification of minerals and the extrapolation of the knowledge of few sites to unsampled areas have been investigated. Olivine, which is associated with the lunar mantle, has rarely been detected on the lunar surface. The scientific analysis of NIR data conducted here has led to the identification of olivine-rich areas within Aristarchus and Copernicus craters. The systematic analysis of the spectral and chemical properties of representative lunar samples and their link with Clementine NIR data has provided the basis for a new iron mapping technique. This technique is based on the discrimination between compositional effects and maturity effects linked to space weathering processes (micrometeorite bombardment and solar wind particles). Such methods should also be useful to investigate the mineralogy of other airless bodies such as Mercury and the asteroids, and represent a first step toward the analysis of the more complex case of Mars.
Cette thèse est consacrée à l'analyse des données multispectrales de la caméra infrarouge NIR de la sonde Clementine. La Lune est le seul corps planétaire pour lequel on dispose à la fois d'une vérité terrain (échantillons lunaires) et de données de télédétection globales non perturbées par une atmosphère. C'est donc le cas le plus favorable pour tester et valider des méthodes de télédétection, ces méthodes pouvant ensuite être extrapolées à d'autres corps du système solaire. Les données NIR, bien que dans le domaine public depuis 1995, n'avaient jamais été exploitées auparavant du fait de problèmes majeurs d'étalonnage. La première partie de ce travail a consisté à s'affranchir des problèmes d'étalonnage, donnant ainsi accès à des observations inédites couvrant la totalité de la surface lunaire. Ces observations ont ensuite été mises à profit pour aborder les problèmes de l'identification des minéraux et de l'extrapolation de la connaissance de quelques sites à l'ensemble du satellite. Des zones riches en olivine, minéral associé au manteau lunaire et rarement détecté en surface, ont été mises en évidence dans les régions des cratères Aristarchus et Copernicus. L'analyse systématique des propriétés spectrales et chimiques d'échantillons lunaires représentatifs, couplée aux données NIR, a ensuite permis de mettre en place une méthode de cartographie quantitative de la teneur en fer des sols observés, clarifiant ainsi le lien entre information spectrale et chimique. Cette méthode permet de discriminer entre les effets de composition et les effets d'altération de la surface suite aux impacts de micrométéorites et de particules du vent solaire. L'expérience acquise dans le cas lunaire est directement transposable à l'étude d'autres surfaces rocheuses sans atmosphère (cas de Mercure et des astéroïdes), et représente un premier pas vers le cas plus difficile de Mars (présence d'une atmosphère)
Loading...