基于深度置信网络的CRISM影像火星表面矿物识别方法

鉴于传统的光谱特征参数方法存在不能综合考虑光谱在整个波长范围内的谱形、对于单一吸收带相似的不同矿物难以区分等问题,研究采用深度置信网络方法对火星专用小型侦察影像频谱仪（CRISM）高光谱影像中的火星表面矿物进行自动识别,该算法具体包括:①预训练阶段。利用非监督算法逐层训练受限玻尔兹曼机,自动学习模型参数,提取光谱特征。②调优阶段。将自动学习的光谱特征输入分类器,采用反向传播算法对模型进行监督微调,识别矿物在CRISM影像中的分布。在算法的研究中,采用光谱比值方法降低火星表面灰尘等噪声对矿物光谱的影响,并探讨样本数量、隐含层节点数、网络深度等对算法识别精度的影响,试图构建适宜于CRISM影像火星表面矿物识别的深度置信网络模型。以火星表面镁铁蒙脱石和氯盐为例进行测试,实验结果表明:该方法能够对火星表面矿物进行自动识别,准确率达到85%以上,与光谱参数法的识别结果基本叠合,并能够探测光谱参数法未能识别的部分矿物分布。      

地幔硫化物的物理化学性质及其地质意义

地幔硫化物是地球亲硫、亲铁元素的重要载体,与硅酸盐矿物有很大的物理性质上差别,它在高温高压条件下的物理化学性质是认识地幔物质组成及其不均一性的重要内容。此外,早期地球、火星、水星和月球幔部来源的硫化物对认识行星演化具有重要意义。地幔硫化物的存在条件、赋存方式以及元素分配系数受到硫化物和硅酸盐体系的化学平衡控制;硫化物在流体介质和固体介质中的迁移可以分别用斯托克斯方程和表面张力模型进行解释。基于目前的天然样品和实验研究结果,本文提出了地幔硫化物物理化学性质研究中尚存在的问题,并作展望：高温高压实验制约分配系数适用的元素含量远高于天然样品,导致亨利定律并不一定适用,要求开展元素含量更低的实验并进行测试;现有的线性或自然对数的经验方程不能准确描述硫化物-硅酸盐体系,机器学习可能揭示其错综复杂的热力学关系;硫化物熔体在深部地幔硅酸盐矿物表面的分布尚不清楚,对极端条件下的静水压力实验提出了需求。     

“洞察”号火星表面地震探测中的发现

“洞察”号任务是火星探测历史上一次巨大的飞跃.本文从介绍“洞察”号的科学目标和火星表面地震观测实验出发,展示“洞察”号地震数据中的发现.受益于“维京”2号的火星探测经验,“洞察”号首次成功监测到了火星震信号,并由此得到了火星壳结构的衰减特征.火星的地震数据中检测到了由气压引起的地表形变和HP3打孔信号,并用于约束登陆点附近表面土层的物理性质和地下结构的反演.此外,使用在2.4 Hz处出现的结构响应能够辨别自然响应和登陆器自振等机械振动.火星的地震数据中也检测出了Glitch和Donk等噪声信号,我们总结了其特征和形成原因.“洞察”号对火星壳的探测比较成功,但是由于缺乏大震级的火星震和陨石撞击事件的记录,对火星深部的了解依然比较有限.     

火星空间环境中电子通量的统计研究

火星空间环境中不同区域的电子分布在行星演化过程中扮演了重要的角色.然而,整个火星空间环境中电子的分布情况目前还不清楚.本文使用MAVEN航天器2015～2020年共6年的观测数据,统计研究了不同能量(30～5000 eV和20～1000 keV)的电子对应的微分能量通量在整个火星空间环境中的分布.通过统计研究,我们发现...     

火星Eberswalde撞击坑三角洲矿物丰度反演

矿物的种类与含量可限定其形成时特定的地质环境,因此火星表面矿物识别和丰度反演研究对了解火星的地质构造及历史演变过程具有重要意义。Eberswalde撞击坑具有复杂的水文系统,是火星探测的热点地区,而对该地区大范围矿物反演则鲜有研究。基于紧凑型侦查成像光谱仪(CRISM)目标探测模式数据和CRISM光谱库,首先,通过高光谱数据子空间识别算法(Hysime)分析CRISM数据信号子空间,并将光谱库所有矿物光谱投影到子空间上,保留投影误差较小的光谱作为约简后的端元光谱库;然后,使用协同稀疏解混对Eberswalde撞击坑西北部三角洲地区的矿物丰度进行定量反演,得到5种原生矿物:辉石、橄榄石、斜长石、菱铁矿、硬水铝石和1种蚀变矿物透闪石,并从矿物光谱、分布分别对反演结果进行验证;最后,从矿物学的角度对可能成因做出解释,推测该区域存在接触变质作用。     

“萤火一号”火星探测计划进展和Mars-SST火星卫星重力测量计划研究

本文回顾了国际火星探测计划的历史进程和科学意义,介绍了中国"萤火一号"火星探测计划的基本参数、发射过程、科学目标、核心载荷和关键技术,并且提出了中国将来Mars-SST火星卫星重力测量计划的实施建议:①基于探测精度较高、技术需求较少、测定速度较快、定轨要求较低、可借鉴GRACE的成功经验等优点,采用SST-LL-Doppler-VLBI系统观测模式;②先期开展高精度激光干涉星间测距仪、非保守力补偿系统等关键载荷和地面Doppler-VLBI系统的研制;③卫星轨道高度和星间距离分别设计为50～100 km和100±50 km;④先期开展仿真模拟研究。     

基于数字星球系统的探究活动设计——以“探究火星是否有生命存在”为例

本活动选自中图版高中地理教材必修Ⅰ第一章P9-P10案例研究——"火星上是否有生命存在"。关于火星是否存在或曾经存在生命的争论由来已久。火星将是人类最理想的移民行星,这一信念激发人类对火星的探索。丰富的探索信息为本堂课的开展提供了可行性,各大网站火星专题开放性的资源为学生自主探究提供了可靠平台。人类探索火星不仅是寻找生命的迹象,还有更深远的意义——火星大气、地质的研究可与地球进行比较研究。设计此次学生探究活动,以学生为主体开展探究活动,培养科学探索的精神,增强其学习地理学科的兴趣。一、探究活动设计本节课的活动设计环节分为:自选小组——分发学案及布置任务——组间活动——为所选命题辩论——评价。1.自选小组、分发学案及布置任务在前一课时布置完成,并说明PPT与数字星球相结合演示的制作方     

“梦想机器”火星之旅将探索是否存在适合生命生存的环境

美国“火星科学实验室”26日发射升空,踏上探索火星之旅。“火星科学实验室”昵称“好奇”号,是美国迄今最大、最贵的火星车,任务是探索火星过去或者现在是否存在适合生命生存的环境。按计划,“好奇”号将于明年8月6日着陆火星。     

“火星快车”的奇幻之旅

登陆火星,探索这颗神秘的红色星球上可能存在的生命迹象,以及到那里移民居住,在几个世纪以来,就一直是人类太空征途上的伟大梦想之一。最近30年来,许多无人推测器陆续到达火星,在那里展开多方面的科学研究,传回了大批震撼人心的影像和数据,借助于这些资料,我们对这颗地球近邻行星独特的地理和气候环境,以及潜在的生命形式有了更清晰的认识。     

一句话新闻

法国国家宇宙科学研究所的研究人员,利用火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter）的数据,发现火星北极极冠含有纯度极高的水冰,纯度达95％。火星的北极冠是一种分层的圆丘地质结构,同地球的北极及格陵兰地区的大冰冠一样,那里的冰物质由分层的沉积物组成,沉积物的绝大部分是冰,小部分是沙尘。