Planetforskare från Brown University har utvecklat en ny fjärranalysmetod för att studera olivin, ett mineral som kan hjälpa forskare att förstå månens tidiga utveckling, Mars och andra planetariska kroppar.

"Olivin anses vara en viktig komponent i det inre av steniga planeter, sa Christopher Kremer, en Ph.D. kandidat vid Brown University och huvudförfattare till en ny artikel som beskriver arbetet. "Det är en primär beståndsdel i jordens mantel, och det har upptäckts på Månens och Mars ytor i vulkaniska avlagringar eller i nedslagskratrar som tar upp material från underytan."

Nuvarande fjärranalystekniker är bra på att upptäcka olivin från omloppsbana, Kremer säger, men forskare skulle vilja göra mer än att bara upptäcka det. De skulle vilja kunna lära sig mer om dess kemiska sammansättning. Alla oliviner har kisel och syre, men vissa är rika på järn medan andra har mycket magnesium.

"Kompositionen säger oss något om miljön där mineralerna bildades, speciellt temperaturen, ", sa Kremer. "Högre temperaturer under bildningen ger mer magnesium, medan lägre temperaturer ger mer järn. Att kunna reta ut dessa kompositioner skulle kunna berätta något om hur dessa planetkroppars inre har utvecklats sedan de bildades."

För att ta reda på om det kan finnas ett sätt att se den kompositionen med hjälp av fjärranalys, Kremer arbetade med bruna professorerna Carlé Pieters och Jack Mustard, såväl som berg av data från Keck/NASA Reflectance Experiment Laboratory (RELAB), som är inrymt på Brown.

En metod som forskare använder för att studera stenar på andra planetariska kroppar är spektroskopi. Särskilda element eller föreningar reflekterar eller absorberar olika våglängder av ljus i olika grader. Genom att titta på ljusspektra reflekterar en sten, forskare kan få en uppfattning om vilka föreningar som finns. RELAB gör spektralmätningar med hög precision av prover för vilka sammansättningen redan är bestämd med andra laboratorietekniker. Genom att göra det, labbet ger en grundsanning för att tolka spektrala mätningar som tas av rymdfarkoster som tittar på andra planetkroppar.

Genom att granska data från olivinprover som undersökts under åren på RELAB, Kremer hittade något intressant som gömmer sig i en liten våglängdssträcka som förbises av de typer av spektroskop som flyger på orbitala rymdskepp.

"Under de senaste decennierna, det har funnits ett stort intresse för nära infraröd spektroskopi och mellaninfraröd spektroskopi, ", sa Kremer. "Men det finns ett litet intervall av våglängder mellan de två som utelämnas, och det är våglängderna jag tittade på."

Kremer fann att dessa våglängder, ett band mellan 4 och 8 mikron, skulle kunna förutsäga mängden magnesium eller järn i ett olivinprov inom cirka 10 % av det faktiska innehållet. Det är mycket bättre än vad som kan göras när dessa våglängder ignoreras.

"Med de instrument vi har nu, vi kan säga att vi kanske har lite av det här eller lite av det, " Senap sa. "Men med det här kan vi verkligen sätta en siffra på det, vilket är ett stort steg framåt."

Forskarna hoppas att denna studie, som publiceras i Geofysiska forskningsbrev , kan ge impulsen att bygga och flyga en spektrometer som fångar dessa tidigare förbisedda våglängder. Ett sådant instrument skulle kunna ge omedelbar utdelning när det gäller att förstå arten av olivinavlagringar på månens yta, säger Kremer.

"Olivinproverna som kom tillbaka under Apollo-programmet som vi har kunnat studera här på jorden varierar mycket i magnesiumsammansättning, ", sa Kremer. "Men vi vet inte hur de olika sammansättningarna är fördelade på månen själv, eftersom vi inte kan se de kompositionerna spektroskopiskt. Det är där den här nya tekniken kommer in. Om vi ​​kunde lista ut ett mönster för hur dessa insättningar fördelas, det kan berätta något om månens tidiga utveckling."

Det finns potential för andra upptäckter också. Det flygplansbaserade SOFIA-teleskopet är ett av få icke-labbinstrument som kan titta i detta bortglömda frekvensområde. Instrumentets senaste upptäckt av vattenmolekyler i solbelysta månens ytor använde sig av dessa frekvenser.

"Det gör idén med rymdburna spektrometrar som kan se detta område mycket mer attraktiv, både för vatten och för stenigt material som olivin, sa Kremer.