Визначення характеристичного вектору спектральних ознак мінералів за набором модельних спектрів Місяця

Abstract

Набір синтетичних спектрів, що дозволяє компенсувати брак лабораторних даних. Показано значущі кореляції показників кольору С(950/750 нм), С(2250/1550 нм) і С(1550/750 нм) із піроксенами та ільменітом. Показано значущі кореляції показників кольору C(950/750 нм), C(2650/1550 нм) та параметра шпінелі зі шпінелями. Показано значущі кореляції піроксенового, олівінового та олівіно-піроксенового параметрів з піроксенами та олівінами. Встановлено, що значення альбедо при 750 нм A(750 нм) є відповідним параметром для чисельного визначення співвідношення темної мафічної (залізовмісних порід, таких як ільменіт, піроксен, олівін тощо) компоненти і світлих алюмосилікатів (різних морських і материкових польових шпатів). Можливим фізичним поясненням цього статистичного ефекту є відсутність власних особливостей поглинання мінералів на цій довжині хвилі. Прогнозування поширеності плагіоклазів та аглютинатів є складним через відсутність у їхніх спектрах достатньо виражених особливостей поглинання. Для цього необхідно мати показник кольору C(2650/750 нм) для характеристики інтенсивності смуг поглинання і кілька альбедо принаймні при 750, 1550 і 2650 нм для опису загальної відбивної здатності цих компонентів (аглютинати- найтемніші породи на Місяці, тоді як плагіоклази- одні з найяскравіших). Порівняння з попередніми роботами та застосованими в них пдходами показало, що запропонований в цій роботі метод має кращу точність, завдяки якій можна однозначно визначити якість кореляції у відтвореному місячному реголіті та його спектрів. В цілому, отримані результати оцінки складу добре узгоджуються з експериментальними вимірюваннями та іншими розробленими на сьогодні методами кількісного визначення мінералогічного складу. Запропоновано новий підхід до кількісної оцінки мінералогії місячних реголітів на основі спектральних даних. Визначено мінімальний набір спектральних параметрів і показано його достатність для прогнозування вмісту мінералів з прийнятною точністю. Обговорено 3 фізичний зміст деяких виявлених залежностей. Верифікація підходу показала хороше узгодження з лабораторними вимірюваннями повернених місячних зразків, а також земних аналогів місячного реголіту.The set of synthetic spectra that allows to restore the lack of laboratory data. It shows the meaningful correlations of color ratios C(950/750 nm), С(2250/1550 нм) and C(1550/750 nm) with pyroxenes and ilmenite. It reveals the meaningful correlations of color ratios C(950/750 nm), C(2650/1550 nm) and spinel parameter with spinels. It shows the meaningful correlations of pyroxene 5 ratio, olivine and olivine-pyroxene parameters with olivine and pyroxenes. We identified that the albedo values at 750 nm A(750 nm) is an appropriate parameter to specify numerically the ratio of darker mafic fraction (Fe-bearing rocks like ilmenite, pyroxenes, olivine, etc.) and bright aluminosilicates (mainly different mare and highland feldspars). Possible physical explanation of this statistical effect is the absence of any own absorption features of minerals at this wavelength. The prediction of plagioclases and agglutinates abundances is challenging due to the lack of the absorption features in their spectra. It demands color ratio C(2650/750 nm) to characterize the strength of absorption bands and several albedos at least at 750, 1550 and 2650 nm for describing the overall reflectivity of this components (agglutinates are the darkest rocks on the Moon, whereas plagioclases are ones of the brightest). Comparison with previous works and their methods has shown that the method proposed in this paper has better accuracy, which allows us to unambiguously determine the quality of correlation in the reconstructed lunar regolith and its spectra. In general, obtained results of composition assessment are in good agreement with the experimental measurements and other methods of quantitative mineralogic composition retrieving methods developed for today. We proposed a new approach for the quantitative assessment of the lunar regolith mineralogy using spectral data. We identified a minimal set of spectral parameters and demonstrated its sufficiency to mineral content prediction with acceptable precision. The physical meaning of some revealed dependences is discussed. The approach’s verification showed a good agreement with laboratory measurements of returned lunar samples as well as of earth analogs of the lunar regolith.