Surkov Y. Mineralogical mapping of the Moon surface according to the data of scanning spectrometer M3 onboard Chandrayaan-1

Дисертація присвячена спектрофотометричним дослідженням обраних ділянок поверхні Місяця за даними картуючого спектрометра М3, встановленого на борту космічного апарату Chandrayaan-1. У першому розділі було проведено огляд сучасної літератури, присвяченої сучасним науковим даним про мінералогічний склад місячного реголіту та існуючим спектрофотометричним методам дистанційного прогнозування мінералогічного складу за даними супутникових детекторів у видимому та ближньому інфрачервоному спектральному діапазоні (від 0.5 до 3 мкм). Наведено фізичні механізми формування основних смуг поглинання як потенційних діагностичних ознак наявності певного мінералу для основних типів мінералів поверхні Місяця. Проведено аналіз лабораторних спектрів дифузного відбиття основних груп мінералів, які входять до складу реголіту Місяця. Подано опис одновимірної моделі нелінійного спектрального змішування, який було використано для фізичного обґрунтування залежності нахилу дифузних спектрів відбиття реголіту Місяця від вмісту ТіО2. У другому розділі подано загальні технічні відомості про застосовані до наявних даних детектору М3 калібрування, які важливі для подальшої роботи із цими даними. Надано детальний опис запропонованого автором дисертації методу обробки даних картуючого спектрометру М3 та необхідні технічні деталі, які стосуються отримання спектральних параметрів, використаних у цій роботі для прогнозування мінералогічного складу. Обговорено якість обробки, можливі недоліки та артефакти. У третьому розділі описуються результати спектрофотометричних досліджень обраних ділянок поверхні Місяця за додатково обробленими даними М3. Основними науковими результатами проведеного дослідження є: 1) розробка двоетапного методу фільтрації гіперспектральних даних скануючого спектрофотометру М3, застосування якого дозволило отримати принципово важливі для мінералогічної інтерпретації спектрально-оптичні параметри із високою просторовою роздільною здатністю; 2) завдяки залученню кластерного аналізу дістала подальшого розвитку техніка визначення та уточнення мінералогічного складу за діаграмою положень мінімумів смуг поглинання поблизу одного та двох мікрометрів (діаграма Адамса); 3) побудовану за кластеризованою діаграмою Адамса карту класів було застосовано для визначення та інтерпретації низькоальбедних покладів навколо кратера Гігін як пірокластичних ; 4) апробація запропонованого у дисертації методу обробки даних М3 для отримання надійної спектральної інформації із просторовою роздільної здатності приладу; таким чином був проведений опис оптичних властивостей та особливостей мінералогічного складу нерегулярних морських утворень (IMP) на внутрішній частині кратеру Гігін; 5) із залученням моделі нелінійного спектрального змішування надано фізичну інтерпретацію статистичного зв’язку показника кольору С(315 нм/450 нм) із вмістом діоксиду титану; 6) вперше вироблено підхід до прямої оцінки вмісту ільменіту за глибиною смуги поглинання біля 1.5 мкм. Дану методику було застосовано до спектрів М3, отриманих для місяця посадки Аполлону - 17, що дозволило провести порівняння дистанційно визначеної кількості ільменіту з лабораторними даними зразків, які було зібрано та доставлено на Землю під час місії; 7) проведено картування вмісту ільменіту у морських базальтах на межі Морів Ясності та Спокою. Загалом, ільменіт у даному регіоні широко варіюється та складає від 1 до близько 20% маси реголіту; 8) побудовано карту розподілу різниці загального вмісту TiO2 та вмісту TiO2, що знаходиться у складі кристалічної фракції ільменіту. Ця різниця несе у собі інформацію про розподіл ТіО2 між різними оксидними мінералами (ульвошпінель, рутил, ільменіт, тощо), а також аморфною фракцією реголіту – аглютінатів. В цілому, отримані результати добре узгоджуються з загальноприйнятими сучасними уявленнями про мінералогічний склад поверхні Місяця та формують ряд нових уточнюючих положень щодо спектрально-оптичних характеристик та мінералогічного складу реголіту, важливих для подальших досліджень формування вулканічного комплексу кратера та борозни Гігін, віку та механізму утворення нерегулярних морських утворень (IMP), процесів плину, застигання та подальшої еволюції базальтів Моря Спокою. Розроблені методи дистанційного зондування можуть бути застосовані до спектральних даних інших локацій на Місяці з метою встановлення, або уточнення мінералогічного складу та при побудові глобальних карт розподілу спектрально-оптичних параметрів та мінералогічного різноманіття для наукових потреб, при плануванні майбутніх космічних місій, а також для оцінки ресурсного потенціалу Місяця.