Les mesures LIBS ont ´et´e effectu´ees avec la r´eplique de l’instrument ChemCam de labora- toire et la chambre martienne de l’IRAP d´ecrites dans le chapitre 2 (section 2.2). Cette configuration exp´erimentale nous a permis de r´ealiser des exp´eriences dans un environnement martien simul´e, avec une fr´equence de tirs laser de 1 Hz (contre 3 Hz pour les acquisitions martiennes standards). Cette diminution de la fr´equence a ´et´e r´ealis´ee de mani`ere `a laisser suffisamment de temps aux grains d´eplac´es pour se stabiliser entre chaque tir laser, et minimiser les ph´enom`enes d’´ecrantage par les particules en suspension. Les ´echantillons se trouvaient `a une distance de 1.8 m de la source laser (similaire `a la distance des cibles d’´etalonnage du rover) qui correspond `a une largeur de faisceau laser de 425±25 µm sur la cible (Chide et al., 2019). Cinq points d’observation ont ´et´e acquis par ´echantillon. Les premi`eres s´eries d’analyses ont
´
et´e effectu´ees avec seulement 10 tirs laser pour les m´elanges m´ecaniques entre le JSC-L et le JSC-M (gra- nulom´etrie de 0.5-1 mm), dans un souci d’´eviter de traverser la poudre et de sonder le fond du r´ecipient. Apr`es analyses des premiers r´esultats, cette pr´ecaution n’est pas apparue n´ecessaire, et tous les autres ´
echantillons ont ´et´e analys´es avec 30 tirs laser par point d’observation (typique des mesures martiennes de ChemCam), correspondant `a 150 spectres par ´echantillon.
Le traitement des spectres LIBS a ´et´e effectu´e de la mˆeme mani`ere que pour les spectres re- cueillis par ChemCam sur Mars (Wiens et al., 2013) et ´egalement d´ecrit dans le chapitre 2, section 2.3. De mani`ere similaire `a la m´ethode de quantification ChemCam (Clegg et al., 2017; Anderson et al., 2017b), le type de normalisation est d´ependant de l’´el´ement chimique consid´er´e. Dans notre ´etude, chaque spectre acquis sur une cible g´eologique a ´et´e normalis´e par l’une des trois fa¸cons suivantes. Pour les ´el´ements Fe, et Mg, chaque longueur d’onde a ´et´e divis´ee par l’´ecart-type de l’intensit´e totale de l’ensemble du spectre. Pour les ´el´ements Si et Ca, chaque longueur d’onde a ´et´e divis´ee par l’´emission totale obtenue sur les trois spectrom`etres s´epar´ement. Finalement, pour les ´el´ements Ti, Al, Na, et K et H, chaque longueur d’onde appartenant aux trois domaines spectraux a ´et´e divis´ee par l’´ecart type de l’intensit´e d’´emission obtenue sur les trois spectrom`etres s´epar´ement. Les m´ethodes de normalisation par spectrom`etres de mani`ere distingu´ee permettent de donner plus d’importance `a un certain domaine spectral. La normali- sation `a l’´ecart type par rapport `a l’intensit´e totale permet en principe d’am´eliorer l’importance relative d’un faible signal dans le spectre. Le choix du type de normalisation est r´ealis´e de mani`ere empirique afin d’obtenir les scores ICA (voir paragraphe suivant) les plus discriminants possible entre nos diff´erents pˆoles purs. Ce choix est r´ealis´e par ´el´ement en consid´erant la normalisation donnant le meilleur R2 entre
les scores ICA et la proportion de m´elange sur une s´erie de m´elanges donn´ee (toutes granulom´etries et concentrations de m´elange confondues).
La m´ethode MOC de quantification des ´el´ements majeurs des donn´ees martiennes utilise des courbes de calibration r´ealis´ees avec la r´eplique de l’instrument ChemCam du LANL (Clegg et al., 2017). Par cons´equent, cette m´ethode de quantification ne peut ˆetre appliqu´ee dans notre ´etude en raison de la diff´erence de fonction instrumentale des spectrom`etres entre le mod`ele du LANL (ou du mod`ele de vol) et la r´eplique ChemCam de l’IRAP. Cette diff´erence est principalement li´ee `a la pr´esence du miroir de repliement et aux fenˆetres des chambres climatique et martienne. Comme l’´etalonnage a ´et´e d´evelopp´e pour le mod`ele de vol uniquement, nous ne sommes pas en mesure de quantifier facilement les donn´ees acquises avec notre suite instrumentale. Nous avons donc utilis´e uniquement l’analyse en composantes ind´ependantes ICA (Forni et al., 2013), qui peut ˆetre utilis´ee pour des analyses qualitatives. Les d´etails sur la m´ethode ICA sont donn´es dans le chapitre 2 (section 2.4). Les scores ICA obtenus par cette m´ethode sont li´es aux compositions chimiques (il sera montr´e dans la section suivante que le comportement des scores ICA est coh´erent avec les concentrations dans le cadre de ces exp´eriences), et les tendances des scores ICA refl`etent des changements chimiques, qui peuvent ´eventuellement ˆetre interpr´et´es comme des variations min´eralogiques.
Les scores ICA des ´el´ements SiO2, TiO2, Al2O3, FeOT, MgO, CaO, Na2O, K2O et H sont
utilis´es dans cette ´etude. Par ailleurs, ce travail est ´egalement l’occasion de tester un autre ´el´ement, particuli`erement pr´esent dans les sols de Mars. Il s’agit du soufre, qu’il est important de prendre en compte lors de l’´etude des processus d’alt´eration aqueuse sur Mars. Cependant, le soufre est difficile `a d´etecter avec ChemCam, car il ne poss`ede que quelques raies d’´emission dans le domaine spectral couvert par les trois spectrom`etres, qui sont de surcroˆıt de faible intensit´e. De plus, la pr´esence de pics d’´emission de Fe `a proximit´e (e.g., 542.5, 544.7, 546.6 nm) de ceux du soufre peut cr´eer des interf´erences. Dans cette ´etude, nous avons test´e de mani`ere “opportuniste” une m´ethode de corr´elation entre un spectre de
soufre “pur” et nos ´echantillons afin de tester les raies de cet ´el´ement comme un marqueur g´eochimique potentiel des phases soufr´ees. Nous avons donc extrait les trois pics de soufre les plus intenses `a 543.2, 545.5 et 547.5 nm des spectres de sulfate de magn´esium pur obtenus en laboratoire, et cr´e´e un spectre artificiel de soufre (Figure 3.5). De la mˆeme mani`ere que les composantes ICA, un facteur de corr´elation de Pearson a ensuite ´et´e calcul´e entre le spectre de soufre empirique et les diff´erents spectres de m´elanges exp´erimentaux. Il s’agit ici de tester la faisabilit´e de la d´etection du soufre par cette approche tr`es simple, mais d’autres m´ethodes de quantification du soufre sont actuellement en cours d’´elaboration pour ˆetre appliqu´ees aux donn´ees martiennes (Clegg et al., 2019, 2018; Rapin et al., 2019).
Figure 3.5 – Spectre de r´ef´erence pour le soufre, montrant les raies `a 543.2, 545.5 et 547.5 nm, obtenu `
a partir de l’´echantillon de sulfate de magn´esium.