Un sommet de montagne au centre du cratère Copernicus de la Lune a une abondance d'olivine, un minéral qui peut aider les scientifiques à comprendre l'évolution interne des corps planétaires. Une nouvelle technique développée par des chercheurs de l'Université Brown peut aider à étudier l'olivine à distance. Crédit :NASA/GSFC/Université d'État de l'Arizona
Les planétologues de l'Université Brown ont développé une nouvelle méthode de télédétection pour étudier l'olivine, un minéral qui pourrait aider les scientifiques à comprendre l'évolution précoce de la Lune, Mars et autres corps planétaires.
"L'olivine est considérée comme un composant majeur à l'intérieur des planètes rocheuses, " a déclaré Christophe Kremer, un doctorat candidat à l'Université Brown et auteur principal d'un nouvel article décrivant le travail. "C'est un constituant principal du manteau terrestre, et il a été détecté à la surface de la Lune et de Mars dans des dépôts volcaniques ou dans des cratères d'impact qui soulèvent des matériaux du sous-sol."
Les techniques de télédétection actuelles sont bonnes pour repérer l'olivine depuis l'orbite, Kremer dit, mais les scientifiques aimeraient faire plus que simplement le repérer. Ils aimeraient pouvoir en savoir plus sur sa composition chimique. Toutes les olivines contiennent du silicium et de l'oxygène, mais certains sont riches en fer tandis que d'autres ont beaucoup de magnésium.
"La composition nous dit quelque chose sur l'environnement dans lequel les minéraux se sont formés, notamment la température, " a déclaré Kremer. " Des températures plus élevées pendant la formation produisent plus de magnésium, tandis que des températures plus basses produisent plus de fer. Être capable de démêler ces compositions pourrait nous dire quelque chose sur la façon dont les intérieurs de ces corps planétaires ont évolué depuis leur formation. »
Pour savoir s'il existe un moyen de voir cette composition à l'aide de la télédétection, Kremer a travaillé avec les professeurs Brown Carlé Pieters et Jack Mustard, ainsi que des montagnes de données du Keck/NASA Reflectance Experiment Laboratory (RELAB), qui est logé à Brown.
Une méthode que les chercheurs utilisent pour étudier les roches sur d'autres corps planétaires est la spectroscopie. Des éléments ou composés particuliers réfléchissent ou absorbent différentes longueurs d'onde de lumière à divers degrés. En regardant les spectres lumineux que reflètent les roches, les scientifiques peuvent se faire une idée des composés présents. RELAB effectue des mesures spectrales de haute précision d'échantillons dont la composition est déjà déterminée à l'aide d'autres techniques de laboratoire. En faisant ça, le laboratoire fournit une vérité de terrain pour interpréter les mesures spectrales prises par les engins spatiaux regardant d'autres corps planétaires.
En examinant les données d'échantillons d'olivine examinés au fil des ans au RELAB, Kremer a trouvé quelque chose d'intéressant caché dans une petite bande de longueurs d'onde qui est négligée par les types de spectroscopes qui volent sur les vaisseaux spatiaux orbitaux.
L'olivine (cristaux verdâtres) est considérée comme l'un des minéraux les plus abondants à l'intérieur de la Terre et d'autres corps planétaires. Crédit :Université Brown
« Au cours des dernières décennies, il y a eu beaucoup d'intérêt pour la spectroscopie proche infrarouge et la spectroscopie infrarouge moyen, " a déclaré Kremer. " Mais il y a une petite plage de longueurs d'onde entre ces deux qui est laissée de côté, et ce sont les longueurs d'onde que je regardais."
Kremer a découvert que ces longueurs d'onde, une bande entre 4 et 8 microns, pourrait prédire la quantité de magnésium ou de fer dans un échantillon d'olivine à environ 10 % de la teneur réelle. C'est bien mieux que ce qui peut être fait lorsque ces longueurs d'onde sont ignorées.
"Avec les instruments que nous avons maintenant, nous pourrions dire que nous avons peut-être un peu de ceci ou un peu de cela, " La moutarde a déclaré. "Mais avec cela, nous sommes en mesure de vraiment mettre un nombre là-dessus, ce qui est un grand pas en avant."
Les chercheurs espèrent que cette étude, qui est publié dans Lettres de recherche géophysique , pourrait fournir l'impulsion nécessaire pour construire et piloter un spectromètre qui capture ces longueurs d'onde auparavant négligées. Un tel instrument pourrait rapporter des dividendes immédiats dans la compréhension de la nature des dépôts d'olivine à la surface de la Lune, dit Kremer.
"Les échantillons d'olivine ramenés au cours du programme Apollo que nous avons pu étudier ici sur Terre varient considérablement en composition de magnésium, " dit Kremer. " Mais nous ne savons pas comment ces différentes compositions sont réparties sur la Lune elle-même, parce que nous ne pouvons pas voir ces compositions spectroscopiquement. C'est là qu'intervient cette nouvelle technique. Si nous pouvions trouver un schéma de répartition de ces dépôts, cela pourrait nous dire quelque chose sur l'évolution précoce de la Lune."
Il y a aussi le potentiel pour d'autres découvertes. Le télescope SOFIA basé dans un avion est l'un des rares instruments non-laboratoires à pouvoir regarder dans cette gamme de fréquences oubliée. La détection récente par l'instrument de molécules d'eau dans les surfaces lunaires éclairées par le soleil a utilisé ces fréquences.
"Cela rend l'idée de spectromètres spatiaux capables de voir cette plage beaucoup plus attrayante, à la fois pour l'eau et pour les matériaux rocheux comme l'olivine, " a déclaré Kremer.
