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Enregistrement W4412120397 · doi:10.5194/epsc-dps2025-664

MERTIS at Mercury: Mapping the Hermean Surface Mineralogy

2025· preprint· en· W4412120397 sur OpenAlexaboutno aff
A. Morlok, Pasckert Jan Hendrik, Schmedemann Nico, I. Weber, Reitze Maximilian, Kay Wohlfarth, Bauch Karin, Moritz Tenthoff, Christian J. Renggli, Stephan Klemme, Hiesinger Harald, W. A. Christian, Solmaz Adeli

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiquePlanetary Science and Exploration
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMercury (programming language)MineralogyGeologyGeochemistryEnvironmental chemistryMining engineeringChemistryComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction: The MERTIS (MErcury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) is a mid-infrared imaging instrument onboard the BepiColombo ESA/JAXA mission to Mercury expected to arrive in 2026. Part of the instrument suite is MERTIS, the Thermal Infrared spectrometer (TIS), covering the wavelength range from 7 to 14 µm, which will map the mineralogy of the surface of Mercury [1,2].MERTIS provided the first thermal infrared data of the hermean surface from a spacecraft after Mariner 10 [3], since it was among the few instruments used during the 5th flyby at Mercury. Owing to the distance of nearly 40000 km during the flyby, the pixel footprint is relatively large (~30 km), but already allows distinguishing surface details.The main challenge even with the first batch of spectra is to obtain quantitative mineralogical information from the vast amount of data. The standard methods of quantitative mineralogical data analysis are unmixing routines. However, for the accurate modal mineralogy, these routines but are time-intensive and require additional inputs [e.g., 4]. Band ratios are a powerful alternative to obtain a fast first impression of the surface mineralogy and perform mapping.Techniques: The characteristic bands of minerals are difficult to identify in mixtures as expected for surface regolith owing to overlapping features and additional physical effects (e.g., temperature). Our goal is to find easy to identify bands in complex mineral mixtures.In the first step to identify such band ratios, 28 synthetic mixtures with exactly defined modal mineralogy were used [5,6]. We used only the spectra of the finest size fraction (0-25µm), which is probably the dominant grain size on the hermean surface [2]. We computed emissivity spectra from our reflectance spectra using Kirchhoffs‘ law [7]. While this is a simplified approach, future studies will take the directional hemispherical laboratory setup into account.In order to avoid absolute spectral intensities, we modelled band ratios between features, where the integrated area of two bands is divided. MERTIS spectra consist of 80 channels, binned by a factor of 2.Using a Python code, ,we calculated all possible ratio combinations for the spectra of all mixtures – starting with bands consisting of one channel, to bands with a width of 40 channels. The results are 28 arrays with all possible band ratio intensities for each spectrum.To relate these ratios with mineralogical composition, all the band ratios for a given synthetic mixture were correlated with the known modal mineralogy for 6 phases of this mixture (Glass, Forsterite, Diopside, Plagioclase, Enstatite and Quartz). Thus, we identified the band ratios with the strongest correlations to a given mineral phase (Table 1). Data Processing: We used Python to develop routines for data processing. Open-source package we used were Pandas, NumPy, SciPy, and Matplotlib [8-11].Results: For all six phases, remarkably high correlations r = 0.89 – 0.99 were found (r=correlation coefficient). Table 1 presents the wavelength ranges for the two bands of the highest correlations of each mineral phase.Summary and Outlook: We have identified characteristic band ratios based on synthetic laboratory spectra for the use on hermean surface spectra. In the following step, we will apply these ratios to create mineral maps of the hermean surface using the processed MERTIS emissivity spectra of the 5th flyby.Acknowledgments: MPR, JHP, MPR, IW, AM, KEB, and JHP were funded by DLR grant number 50 QW 2201 A. KW and MT were partially funded by DLR grant number 50 QW 2201 B. References: [1] Benkhoff J. et al. (2010) Planetary and Space Science 58, 2-20 [2] Hiesinger H. et al. (2020) Space Science Reviews, 216, 1-37, 115498 [3] Chase, S. C. (1976) Icarus 28, 565-578 [4] Bauch K.E. et al. (2023) LPSC 54, 2247 [5] Morlok A. et al. (2024) Icarus 425, 116078 [6] Morlok A. et al. (2023) Icarus 396 [7] King, P. et al. (2004) In: Mineral, Assoc. of can. Short Course Ser. 33. Min. Ass. of Canada, Ottawa, 93-133 [8] McKinney, W. (2010) Proceedings 9th Python Sci. Conf. 56-61 [9] Harris et al. (2020) Nature 585,357-362 [10] Virtanen, P. (2020) Nature Methods 17, 261-272 [11] Hunter, J.D. (2007) Computing in Sci. & Eng. 9, 90-95 Phase r BAND 1 BAND 2 ID 158 Glass 0.89 8.49-10.41 8.84-10.59 ID 249 Forsterite 0.97 7.96-8.84 7.53-9.19 ID 22 Diopside 0.96 9.19-12.08 7.18-9.63 ID 28 Plagioclase 0.94 12.16-12.86 12.78-13.83 ID 53 Enstatite 0.98 7.18-12.43 7.18-13.83 ID 13 Quartz 0.99 7.18-8.31 7.35-8.40 Table 1: Band pairs BAND 1 and BAND 2 (range of each band in µm) of the highest correlations. r = corre-lation coefficient. ID = database identification number.Figure 1: Comparison of laboratory spectra. For presentation purposes we show the data in reflectance. The light gray and pink shaded areas: range for the two bands having the highest correlation with the given mineral phase (Table 1). ID = database identification number

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,032
Score d'incertitude au seuil0,064

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,241
Écart entre enseignants0,206 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
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