Система тепловизионной визуализации ( THEMIS ) — это камера на борту орбитального аппарата Mars Odyssey, запущенного в 2001 году . Он отображает Марс в видимой и инфракрасной частях электромагнитного спектра , чтобы определить тепловые свойства поверхности и уточнить распределение минералов на поверхности Марса, определенное с помощью термоэмиссионного спектрометра (TES). Кроме того, это помогает ученым понять, как минералогия Марса связана с формами его рельефа, и может использоваться для поиска горячих точек в марсианских недрах.
THEMIS управляется из Центра космических полетов Марса в Университете штата Аризона и была построена подразделением дистанционного зондирования Санта-Барбары корпорации Raytheon Technologies , американского многонационального конгломерата со штаб-квартирой в Уолтеме, штат Массачусетс . Инструмент назван в честь Фемиды , богини правосудия в древнегреческой мифологии .
THEMIS обнаруживает тепловую инфракрасную энергию, излучаемую марсианской поверхностью на девяти различных длинах волн . Восемь из них имеют длину волны от 6 до 13 микрометров — идеальную область инфракрасного спектра для определения моделей тепловой энергии , характерных для силикатных минералов . Девятый диапазон находится на длине волны 14,9 микрометров и используется для наблюдения за марсианской атмосферой . Самая короткая длина волны инфракрасного излучения (6,78 микрометра) измеряется дважды в двух диапазонах для улучшения соотношения сигнал/шум . Таким образом, THEMIS представляет собой 10-диапазонный прибор, который обнаруживает девять различных длин волн [1].
Спектр поглощения , измеренный THEMIS, содержит два вида информации: температуру и излучательную способность . Вклад температуры в измерение доминирует в спектре, если данные не скорректированы. По сути, инфракрасное изображение THEMIS, полученное в течение дня, будет очень похоже на заштрихованную карту рельефа : склоны, обращенные к солнцу, будут яркими (горячими), а затененные области - темными (холодными). Однако на изображении THEMIS, сделанном ночью, можно определить теплофизические свойства поверхности, такие как разница температур из-за размера зерен материалов ( тепловая инерция ).
Влияние температуры можно удалить из инфракрасных данных THEMIS, разделив изображение кривой черного тела . Полученная энергетическая картина представляет собой спектр излучательной способности, характерный для конкретных минералов (или других веществ), обнаруженных на поверхности. Присутствие минералов, таких как карбонаты , силикаты , гидроксиды , сульфаты , аморфный кремнезем , оксиды и фосфаты , можно определить с помощью измерений THEMIS.
В частности, этот мультиспектральный метод позволяет исследователям обнаруживать присутствие минералов, образующихся в воде, и понимать эти минералы в их геологическом контексте.
Инфракрасная камера THEMIS была разработана для использования в сочетании с данными термоэмиссионного спектрометра (TES), аналогичного прибора на Mars Global Surveyor . В то время как THEMIS имеет очень высокое пространственное разрешение (100 м) с низким спектральным разрешением всего 10 полос в диапазоне от 6 до 15 микрометров, TES имеет низкое пространственное разрешение (3×6 км) с очень высоким спектральным разрешением в 143 полосы между 5 и 15 микрометрами. 50 микрометров.
Подход прибора предоставляет данные о локализованных отложениях, связанных с вулканами, гидротермальными процессами и изменением минералов под воздействием поверхностных и/или подземных вод.
Усовершенствованный космический радиометр теплового излучения и отражения (ASTER), орбитальный прибор космического корабля «Терра», использовал аналогичный подход для картирования распределения минералов на Земле. Изменения в тепловом инфракрасном изображении в искусственных цветах обусловлены различиями в минералах, входящих в состав горных пород и почвы.
THEMIS обнаружила широкий спектр магматических пород и минералов. Некоторые из пород представляли собой базальты с низким содержанием кремния , дациты с высоким содержанием кремнезема , оливиновые базальты, ультраосновные (пикритовые) базальты и кварцсодержащие гранитоидные породы. Оливиновые базальты присутствовали в различных местах, например, на дне кратеров и в некоторых слоях стен каньонов. Минерал оливин важен, потому что он часто встречается в более примитивных магмах мантии и быстро выветривается при наличии влаги. Таким образом, если оливин присутствует, климат должен был быть сухим с тех пор, как оливин был обнаружен. В центральных поднятиях в кратерах обнаружены кварцсодержащие породы . Скалы в центральных поднятиях [ нужны разъяснения ] , вероятно, когда-то были погребены на несколько километров под поверхностью, но подняты в результате ударного процесса. По породам дацитового состава видно, что внутри магматических очагов происходила фракционная кристаллизация. [1] В этом процессе некоторые минералы образуют кристаллы, а затем оседают на дно камеры. Наличие разнообразия горных пород увеличивает шансы найти на Марсе полезные/ценные минералы.
THEMIS имеет камеру видимого диапазона, которая собирает данные в пяти спектральных диапазонах, снимает изображения с пространственным разрешением 18 м (59 футов) и может распознавать объекты размером с полуприцеп . Это разрешение является промежуточным между крупномасштабными изображениями с орбитальных аппаратов «Викинг» (от 150 до 300 метров на пиксель) и изображениями высокого разрешения с камеры орбитального аппарата Марса (MOC) на борту Mars Global Surveyor (от 1,5 до 3 метров на пиксель). Видимые изображения с THEMIS обычно имеют ширину около 20 км (12 миль). [2]
Заявленная цель камеры видимого диапазона THEMIS — определить геологическую летопись прошлой жидкой и вулканической среды на Марсе. Кроме того, этот набор данных можно использовать в сочетании с инфракрасными данными для определения потенциальных мест посадки для будущих миссий на Марс.
Система тепловизионной визуализации весит 11,2 кг (24,7 фунта), имеет размеры 54,5 x 37 x 28,6 см (21,5 x 14,6 x 11,3 дюйма) и потребляет электрическую мощность 14 Вт.
