Photometric study of the mars surface from HRSC camera in board of Mars Express Spacecraft. Preparation to multi-angular observation in space exploration
Etude photométrique de la surface de Mars à partir de la caméra HRSC à bord de la sonde Mars Express
Préparation aux observation orbitale multi-angulaire en exploration planétaire.
Résumé
One of the new investigations from orbit that can be addressed with the multi-angular HRSC/ Mars-Express dataset generated with the nadir-looking, stereo and photometric channels,
is to derive the surface photometric characteristics for mapping the variation of the soil/bedrock physical properties of Mars, and to relate them to the spectroscopic and thermal observations produced by OMEGA, TES and THEMIS instruments.
Minnaert and two-term phase function Hapke models concur to demonstrate that HRSC multi-angular observations acquired over Gusev crater and Apollinaris southern flank along the ongoing Mars-Express mission can be, under some limitations, pieced together to derive integrated phase functions over a wide range of phase angles (5-95°) at moderate spatial resolution on the order of 400 m-1.6 km.
In combination with the surface roughness variation, the opposition effect appears to play a significant role suggesting that the surface state optical properties across Gusev
are strongly influenced by the porosity and packing characteristics of the upper layer of the Martian regolith. The mapping aspect of the present photometric investigation is quite useful to get a better sense of the meaning of the observed variations.
Given the overall patterns derived from this analysis, it is quite likely that the observed photometric variation at least for the western and central part of Gusev crater is partly driven by the prevailing wind regimes considered to be oriented north-northwest / south-southeast and disturbing the very upper surface layer.
The present photometric results agree with independent investigations based on orbital thermal inertia and reflectance spectroscopy, and on in situ photometric and microscopic imaging data returned by Spirit instruments. It supports the idea of a thin layer of fine-grained dust being stripped off in the low albedo units to reveal a dark basaltic substrate comprising coarse-grained materials.
These results open new possibilities for documenting planetary surface processes.
is to derive the surface photometric characteristics for mapping the variation of the soil/bedrock physical properties of Mars, and to relate them to the spectroscopic and thermal observations produced by OMEGA, TES and THEMIS instruments.
Minnaert and two-term phase function Hapke models concur to demonstrate that HRSC multi-angular observations acquired over Gusev crater and Apollinaris southern flank along the ongoing Mars-Express mission can be, under some limitations, pieced together to derive integrated phase functions over a wide range of phase angles (5-95°) at moderate spatial resolution on the order of 400 m-1.6 km.
In combination with the surface roughness variation, the opposition effect appears to play a significant role suggesting that the surface state optical properties across Gusev
are strongly influenced by the porosity and packing characteristics of the upper layer of the Martian regolith. The mapping aspect of the present photometric investigation is quite useful to get a better sense of the meaning of the observed variations.
Given the overall patterns derived from this analysis, it is quite likely that the observed photometric variation at least for the western and central part of Gusev crater is partly driven by the prevailing wind regimes considered to be oriented north-northwest / south-southeast and disturbing the very upper surface layer.
The present photometric results agree with independent investigations based on orbital thermal inertia and reflectance spectroscopy, and on in situ photometric and microscopic imaging data returned by Spirit instruments. It supports the idea of a thin layer of fine-grained dust being stripped off in the low albedo units to reveal a dark basaltic substrate comprising coarse-grained materials.
These results open new possibilities for documenting planetary surface processes.
Parmi les études novatrices que l'on peut aborder depuis l'orbite martienne en utilisant les données multiangulaires de l'instrument HRSC (canaux nadir, stéréographique et photométrique) de Mars Express, figure la détermination des caractéristiques physiques de la surface, pour cartographier les variations des propriétés physiques des sols et des roches de Mars et les relier aux observations spectroscopiques et thermiques réalisées par les instruments OMEGA, TES et THEMIS.
Les modèles de Minnaert et de fonction de phase à deux termes de Hapke s'accordent pour démontrer que les observations multiangulaires de HRSC acquises au cours de la mission sur le cratère Gusev et le flanc sud de Apollinaris peuvent, sous certaines limites, être assemblées pour produire une fonction de phase couvrant un grand intervalle d'angles de phase (5-95°) avec une résolution spatiale de l'ordre de 400 mètres à 1.6 kilomètres.
Combiné à la rugosité de surface, l'effet d'opposition joue un rôle significatif,
suggérant que les propriétés optiques de l'état de surface au niveau de Gusev sont fortement influencées par la porosité, l'état de compaction et l'organisation de la couche superficielle du régolite. L'aspect cartographique de la présente étude photométrique est utile pour donner une meilleure signification aux variations observées. Selon les tendances générales de cette analyse, il est très probable que la variation photométrique observée, au moins pour les régions centre et Ouest du cratère Gusev, soit partiellement due aux régimes des vents dominants, ces derniers ayant une orientation Nord - Nord Ouest / Sud - Sud Est et induisant une perturbation de la couche supérieure de la surface. Les résultats de cette étude photométrique sont en accord avec des études indépendantes basées sur les données orbitales d'inertie thermique et de spectroscopie de réflectance, et également des données photométriques et d'imagerie microscopique réalisées in situ par les instrument du rover Spirit. Cela conforte l'idée de l'existence en surface d'une couche composée de poussière à grains fins qui aurait été enlevée au niveau des unités de faible albédo révélant ainsi un substrat basaltique sombre formé de matériaux à grains plus grossiers.
Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour documenter les processus de surface sur les planètes.
Les modèles de Minnaert et de fonction de phase à deux termes de Hapke s'accordent pour démontrer que les observations multiangulaires de HRSC acquises au cours de la mission sur le cratère Gusev et le flanc sud de Apollinaris peuvent, sous certaines limites, être assemblées pour produire une fonction de phase couvrant un grand intervalle d'angles de phase (5-95°) avec une résolution spatiale de l'ordre de 400 mètres à 1.6 kilomètres.
Combiné à la rugosité de surface, l'effet d'opposition joue un rôle significatif,
suggérant que les propriétés optiques de l'état de surface au niveau de Gusev sont fortement influencées par la porosité, l'état de compaction et l'organisation de la couche superficielle du régolite. L'aspect cartographique de la présente étude photométrique est utile pour donner une meilleure signification aux variations observées. Selon les tendances générales de cette analyse, il est très probable que la variation photométrique observée, au moins pour les régions centre et Ouest du cratère Gusev, soit partiellement due aux régimes des vents dominants, ces derniers ayant une orientation Nord - Nord Ouest / Sud - Sud Est et induisant une perturbation de la couche supérieure de la surface. Les résultats de cette étude photométrique sont en accord avec des études indépendantes basées sur les données orbitales d'inertie thermique et de spectroscopie de réflectance, et également des données photométriques et d'imagerie microscopique réalisées in situ par les instrument du rover Spirit. Cela conforte l'idée de l'existence en surface d'une couche composée de poussière à grains fins qui aurait été enlevée au niveau des unités de faible albédo révélant ainsi un substrat basaltique sombre formé de matériaux à grains plus grossiers.
Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités pour documenter les processus de surface sur les planètes.
Mots clés
Planetology
multi-angular
Spirit
Mars
photometry
photometric
light
Reflection
Albédo Irradiance
Radiance
Genetic Algorithme
Inversion
Eolien process
Dust
Opacity
Dust Devils
Surface State
Planétologie
multi-angulaire
HRSC
PanCam
Omega
CRISM
Microscopic Imageur
Mex
Mars Express
MER
Mars Exploration Rovers
Spirit Mars
Gusev
photométrie
photométrique
rayonnement
Réflexion
Albédo Luminance
Reflectance
Hapke
Minnaert
Lambert
Algorithme génétique
Inversion Régime éolien
Poussière
Opacité
Aérosols
Tourbillons
État de surface
rugosité