热辐射成像系统

热辐射成像系统（Thermal Emission Imaging System，THEMIS）是一个火星探测器2001火星奥德赛号上的摄影机。该摄影机在可见光和红外线波段拍摄以了解火星表面的热状况和再确认先前火星全球探勘者号上的热辐射光谱仪（TES）探测的火星表面矿物分布。此外，该仪器也协助科学家了解火星上矿物和地形的关系，并且可用来研究火星表面以下的热点。

THEMIS是由亚利桑那州立大学的火星太空飞行中心（Mars Space Flight Facility）操作，并由雷神公司的圣塔芭芭拉遥测（Santa Barbara Remote Sensing）部门制造。该仪器缩写是希腊神话法律和正义女神忒弥斯。

仪器诸元

热辐射成像系统重量11.2公斤，体积54.5 x 37 x 28.6公分，耗电功率14W。

红外线摄影机

THEMIS可侦测从火星表面辐射的9个热红外线波段。其中8个波段波长介于6到13微米之间（6.78微米、7.93微米、8.56微米、9.35微米，10.21微米、11.04微米、11.79微米、12.57微米），这是矽酸盐矿物在热红外线光谱学中确认其存在的最佳波长范围。第9个波段波长14.9微米，是探测火星大气层用的。最短的波长是6.78微米，总共有两个波段是这个波长以加强讯杂比。因此THEMIS总共使用10个红外线波段，9个波长进行摄影^[1]。

THEMIS量测的吸收光谱包含两个资讯：温度和发射率。吸收光谱量测的主要部分是温度，除非资料进行修正。THEMIS在火星白昼拍摄的红外线影像相当类似地形晕渲地图，可看出面向太阳的较亮斜坡（较高温）和较暗的阴影区域（较低温）。THEMIS的夜间影像则可以推论火星表面的物理性质，例如温度差异代表了表面物质的颗粒大小差异（热惯性）。

移除温度的影响可以借由将THEMIS的红外线影像除以黑体曲线达到。消除温度影像后产生的能量模式就是火星表面特定矿物等物质产生的发射光谱。可以确定的矿物有碳酸盐、矽酸盐、氢氧化物、硫酸盐、非晶二氧化矽、氧化物、磷酸盐。

特别是这种多光谱方式允许研究人员可以检测需要水才能形成的矿物存在，以及这些矿物的地质背景。

THEMIS的红外线摄影机获得资料可以和火星全球探勘者号上的类似仪器热辐射光谱仪（TES）资料一起使用。THEMIS的空间解析度较高（100 m/pixel），但只有10个波长介于6到15微米的波段，而TES的空间解析度较低（3x6 km/pixel），但有143个波长介于5到50微米的波段。

THEMIS可让研究人员得知特定地表的沉积物可能与火山、热液过程、地表水或地下水矿物替换有关。

环绕地球的泰拉卫星（Terra）使用了类似THEMIS的仪器先进星载热辐射与反射辐射计（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, ASTER）绘制地球表面矿物分布图。影像的热红外线变化是以假色影像显示岩石和土壤中不同矿物的差异。

THEMIS发现的各种岩石

THEMIS发现了多种火成岩和矿物。部分岩石是低二氧化矽的玄武岩、高二氧化矽的英安岩、橄榄石玄武岩、超基性（苦味酸盐）玄武岩、以及含石英的花岗岩类岩石。橄榄石玄武岩在许多地方出现，例如撞击坑底和一些峡谷两侧的地层中。橄榄石是相当重要的一种矿物，因为这种矿物会出现在来自地函的古老岩浆中，一旦暴露在潮湿环境中就会快速风化；所以假如橄榄石存在，火星的气候在橄榄石曝露在表面后一直都是干燥的。含石英的岩石则在撞击坑中心隆起山丘中发现。在撞击坑中心隆起区域的岩石可能曾经深埋在火星表面之下数公里处，但因为撞击而抬升。英安岩的成分表示曾经发生岩浆库内分离结晶^[2]。在这些过程中有些矿物是来自结晶过程，之后转移到岩浆库的底部。多种岩石的发现增加了有用和有价值矿物在火星上发现的机会。

热辐射光谱仪资料绘制的子午线湾的赤铁矿分布图。这些资料是作为机遇号登陆地点的选择。赤铁矿经常是在水的存在下形成。机遇号在此登陆并找到水存在的证据。

可见光摄影机

THEMIS的可见光摄影机可在5个波段下获取资料。在可见光下的空间解析度是18 m/pixel，影像中可解析物体体积相当于一台半拖车长度。这个解析度是介于海盗号的大范围影像（150到300 m/pixel）和火星全球探勘者号上解析度更高的火星轨道摄影机（1.5到3 m/pixel）。THEMIS的可见光影像范围大约是20公里宽^[3]。

THEMIS的可见光影像则是要确定火星上过去液体和火山环境的地质纪录。此外，这些资料可以和红外线资料一起用来确认未来火星登陆任务的候选地点。