從明朝的萬(wàn)戶飛天，到前蘇聯(lián)的宇航員尤里·加加林登上太空，再到如今的天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)。人類(lèi)對(duì)宇宙的探索從未停止，始終激發(fā)著我們的好奇心和無(wú)限想象力。
宇宙，是一個(gè)神秘而廣袤的領(lǐng)域，它孕育著無(wú)數(shù)的星球、星系和星云，仿佛是一個(gè)巨大的宇宙圖書(shū)館，等待著我們?nèi)ラ喿x其中的每一頁(yè)。
火星，與地球相似度極高，具有相似的地貌環(huán)境、大氣環(huán)境和季節(jié)變化，都擁有衛(wèi)星和環(huán)形山。在太陽(yáng)系內(nèi)被認(rèn)為是除了地球之外，第二個(gè)最適合人類(lèi)居住的星球。
眾多的科幻影視作品中有不少涉及到火星，實(shí)際上火星也是人類(lèi)對(duì)地外星球探索的一個(gè)重點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，人類(lèi)對(duì)火星探索的技術(shù)也在升級(jí)，今天推薦給大家的文章就與此相關(guān)。
ASD Fieldspec 4地物光譜儀在了解火星表面斜長(zhǎng)石VNIR特征方面的應(yīng)用
衛(wèi)星上的遙感儀器有助于了解行星表面的地質(zhì)情況?；鹦沁b感任務(wù)以前利用火星全球勘測(cè)者、火星軌道相機(jī)、MGS火星軌道激光高度計(jì)、火星快車(chē)高分辨率立體相機(jī)和火星奧德賽熱輻射成像系統(tǒng)等設(shè)備發(fā)現(xiàn)了水流特征，而利用火星快車(chē)觀測(cè)站光譜成像儀探測(cè)到了水合礦物。最近，火星勘測(cè)軌道飛行器上的緊湊型勘測(cè)成像光譜儀在可見(jiàn)光-近紅外（VNIR）范圍內(nèi)檢測(cè)到了火星表面的斜長(zhǎng)石特征。火星表面斜長(zhǎng)石的檢測(cè)引發(fā)了對(duì)行星上運(yùn)作的基本過(guò)程問(wèn)題的思考，這些特征的確切起源（即含長(zhǎng)石巖石的性質(zhì)）對(duì)理解火星的形成和演化具有明顯不同的意義。
之前基于可見(jiàn)光-近紅外反射光譜研究了富含鈣長(zhǎng)石的斜長(zhǎng)巖粉末，研究表明，當(dāng)斜長(zhǎng)石長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)中包含亞鐵（Fe2+）時(shí)，可以檢測(cè)到斜長(zhǎng)石。在對(duì)二元粉末混合物進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加了10%或更多的鎂鐵質(zhì)礦物時(shí)，不再可見(jiàn)斜長(zhǎng)石的光譜特征。根據(jù)這些研究，巖石組成中至少需要90%的斜長(zhǎng)石含量，才能在總巖石光譜上顯示出其獨(dú)特的光譜特征。然而，使用大型斜長(zhǎng)石和輝石晶體的二元混合物進(jìn)行的另一項(xiàng)研究表明，可能需要高達(dá)50%的鎂鐵質(zhì)礦物來(lái)掩蓋斜長(zhǎng)石的光譜特征，研究者的關(guān)鍵觀點(diǎn)是，長(zhǎng)石的組成及巖石中顆粒的大小都會(huì)影響斜長(zhǎng)石的光譜特征和可檢測(cè)性。因此，對(duì)整塊巖石的分析似乎非常重要，除了之前對(duì)粉末和顆粒的二元混合物的研究外，還可以與火星遙感觀測(cè)進(jìn)行比較(其觀測(cè)顯示出類(lèi)似斜長(zhǎng)石的特征)。
基于此，本研究的目標(biāo)是確定是否可以在未破碎的含斜長(zhǎng)石的陸地巖漿巖(從鎂鐵質(zhì)到長(zhǎng)英質(zhì))中檢測(cè)到如在火星上觀察到的斜長(zhǎng)石的光譜特征(1.3 μm吸收帶)。
在本研究中，來(lái)自洛林大學(xué)巖相學(xué)和地球化學(xué)研究中心和克萊蒙特奧弗涅大學(xué)巖漿和火山實(shí)驗(yàn)室的一組研究團(tuán)隊(duì)，①選擇了五個(gè)不同地理來(lái)源含長(zhǎng)石的宏觀巖石樣品（均是火山或深成巖），分別是NJ2（英安巖）、NJ11（花崗巖）、NM6（斜長(zhǎng)巖)、NR1（玄武巖）和NR2（玄武巖）。②通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察，了解樣品顯微結(jié)構(gòu)和礦物組成。通過(guò)地球化學(xué)分析，確定元素含量。通過(guò)化學(xué)成分的映射分析，觀察不同礦物的分布情況。此外，還進(jìn)行了長(zhǎng)石礦物化學(xué)成分的定量分析。③獲取樣品的光譜反射率（ASD Fieldspec 4地物光譜儀）和高光譜圖像。④對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理等，使用ENVI軟件進(jìn)行化學(xué)成分的分析和礦物分類(lèi)。并與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的參考光譜庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別礦物特征。⑤分析長(zhǎng)石礦物的化學(xué)成分和光譜特征之間的相關(guān)性，探討長(zhǎng)石的光譜特征與其組成的關(guān)系。并討論樣品中顆粒大小和伴生礦物對(duì)長(zhǎng)石光譜特征的影響。⑥總結(jié)研究結(jié)果，并對(duì)火星上的長(zhǎng)石特征進(jìn)行討論和解釋。
結(jié)果
用電子探針顯微分析儀對(duì)5個(gè)含長(zhǎng)石的宏觀樣品的薄片進(jìn)行點(diǎn)分析的結(jié)果
5種含長(zhǎng)石樣品的反射光譜，連續(xù)去除前(a)后(b)
結(jié)論
本研究使用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子探針顯微分析（EPMA）和反射光譜（點(diǎn)光譜儀和高光譜相機(jī)）對(duì)五個(gè)含長(zhǎng)石的宏觀樣品進(jìn)行了分析。對(duì)樣品進(jìn)行了光譜、巖石學(xué)和地球化學(xué)表征，以詳細(xì)描述樣品，并試圖將其近紅外光譜特征與其中一種斜長(zhǎng)石聯(lián)系起來(lái)。結(jié)果表明，盡管這些宏觀樣品中斜長(zhǎng)石的含量不同(約 30% ~ 80%)，但在它們的近紅外光譜上仍然可見(jiàn)斜長(zhǎng)石的吸收帶，但在相應(yīng)的粉末樣品中不一定可見(jiàn)。使用高光譜相機(jī)對(duì)礦物類(lèi)平均光譜進(jìn)行分析，證實(shí)了在1.3 μm附近觀測(cè)到的特征與斜長(zhǎng)石礦物有關(guān)，盡管橄欖石或黑云母等伴生礦物往往會(huì)重疊并影響總巖石光譜中產(chǎn)生的信號(hào)。
將該吸收帶的位置與斜長(zhǎng)石的化學(xué)成分進(jìn)行了比較，更準(zhǔn)確地說(shuō)，將其與鐵和鈣長(zhǎng)石的含量進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，F(xiàn)eO和An含量與斜長(zhǎng)石吸收帶中心位置之間存在相關(guān)性，通常隨著An含量的增加而增加（除在先前研究中提到的拉長(zhǎng)石外）。為了更準(zhǔn)確地理解這些趨勢(shì)，還需要對(duì)更大規(guī)模的樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。研究結(jié)果還表明，在解釋斜長(zhǎng)石的VNIR光譜特征時(shí)，必須考慮到粒度、斜長(zhǎng)石組成和相關(guān)伴生礦物，這一發(fā)現(xiàn)有助于理解最近在火星上發(fā)現(xiàn)的礦物。
總之，研究人員對(duì)地球上的樣品進(jìn)行了多種分析方法的綜合研究，以深入理解長(zhǎng)石的光譜特征，這對(duì)于解釋火星上的長(zhǎng)石特征具有重要意義，這些特征可能對(duì)應(yīng)于一系列含長(zhǎng)石的巖石，因此可以提供有關(guān)火星地殼形成的信息，并為火星上的礦物研究提供了重要參考。
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