SP.04 · Inteligencia Planetaria

Análisis CRISM Marte — Cráter Jezero
Mapeo mineralógico para detección de carbonatos y arcillas CRISM Mars Analysis — Jezero Crater
Mineral Mapping for Carbonate and Clay Detection

Análisis hiperespectral del cráter Jezero (~18.4°N, 77.7°E) utilizando datos CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) a bordo del MRO. Se procesan productos TRDR con 545 canales (VNIR 362–1053 nm + IR 1002–3920 nm) para mapear la distribución de Mg-carbonato en los depósitos del delta, arcillas Fe/Mg esmectíticas, olivino y piroxeno. Se aplican 7 productos sumarios estándar (Viviano-Beck et al., 2014) y se proponen índices propios CMPI (Cussen Mars Prospection Indices) para evaluación de historia acuosa y potencial astrobiológico. Hyperspectral analysis of Jezero Crater (~18.4°N, 77.7°E) using CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) data aboard MRO. TRDR products with 545 channels (VNIR 362–1053 nm + IR 1002–3920 nm) are processed to map the distribution of Mg-carbonate in delta deposits, Fe/Mg smectite clays, olivine, and pyroxene. Seven standard summary products (Viviano-Beck et al., 2014) are applied, and custom CMPI (Cussen Mars Prospection Indices) are proposed for aqueous history assessment and astrobiological potential evaluation.

CMPI-01 CMPI-02 CMPI-03 MRO CRISM TRDR Hyperspectral Mg-Carbonate Phyllosilicates Jezero · 18.4°N Mars 2020

545 Canales espectrales VNIR + IR Spectral channels VNIR + IR

18 m/px Resolución espacial CRISM FRT CRISM FRT spatial resolution

7 Productos sumarios minerales Mineral summary products

3 Índices CMPI propuestos Custom CMPI indices

~45 km Diámetro cráter Jezero Jezero Crater diameter

PDS3 Formato de datos NASA PDS NASA PDS data format

Figura 1 — Contexto Geográfico Figure 1 — Geographic Context

Contexto geográfico del cráter Jezero en Marte Geographic context of Jezero Crater on Mars

Contexto geográfico del cráter Jezero (~18.4°N, 77.7°E) en Marte. Mapa regional mostrando la ubicación del cráter, el delta occidental y la cuenca de impacto. Datos CRISM TRDR procesados con 545 canales espectrales. Geographic context of Jezero Crater (~18.4°N, 77.7°E) on Mars. Regional map showing crater location, western delta, and impact basin. CRISM TRDR data processed with 545 spectral channels.

Fig. 1 — Geographic Context · Jezero Crater (~18.4°N, 77.7°E) · CRISM TRDR

Figura 2 — Composición Máfica Figure 2 — Mafic Composite

CRISM Mafic Composite — Distribución de olivino + LCP + HCP CRISM Mafic Composite — Olivine + LCP + HCP Distribution

Composición RGB de los índices máficos OLINDEX3 (R), LCPINDEX2 (G) y HCPINDEX2 (B) para identificar la distribución de minerales de origen ígneo en el suelo del cráter Jezero y los alrededores de Nili Fossae. RGB composite of mafic indices OLINDEX3 (R), LCPINDEX2 (G), and HCPINDEX2 (B) to identify the distribution of igneous-origin minerals across the Jezero Crater floor and surrounding Nili Fossae region.

Fig. 2 — CRISM Mafic Composite (OLINDEX3:LCPINDEX2:HCPINDEX2) · Jezero Crater · TRDR I/F

El olivino (rojo) domina el suelo del cráter, consistente con la unidad ígnea de olivino-carbonato descrita por Ehlmann et al. (2008). Las zonas de piroxeno (verde/azul) marcan el basamento noachiano expuesto en los bordes del cráter. La mezcla olivino-LCP en el margen occidental indica posible alteración parcial del manto original. Olivine (red) dominates the crater floor, consistent with the olivine-carbonate igneous unit described by Ehlmann et al. (2008). Pyroxene zones (green/blue) mark Noachian basement exposed at crater rims. The olivine-LCP mixture on the western margin suggests possible partial alteration of the original mantle.

Interpretación: La distribución máfica es consistente con la naturaleza ígnea del suelo del cráter. OLINDEX3 detecta la banda de absorción ~1050 nm característica de olivino (Fo60–Fo80). Los valores elevados de LCPINDEX2 en los bordes norte y sur corresponden a ortopiroxeno (posiblemente enstatita), mientras que HCPINDEX2 registra clinopiroxeno (augita) en unidades basales más profundas. La separación espectral entre LCP y HCP es robusta gracias a la cobertura IR del CRISM hasta 3920 nm. Interpretation: The mafic distribution is consistent with the igneous nature of the crater floor. OLINDEX3 detects the ~1050 nm absorption feature characteristic of olivine (Fo60–Fo80). Elevated LCPINDEX2 values at north and south rims correspond to orthopyroxene (possibly enstatite), while HCPINDEX2 records clinopyroxene (augite) in deeper basal units. The spectral separation between LCP and HCP is robust thanks to CRISM IR coverage up to 3920 nm.

Figura 3 — Composición Hidratación/Alteración Figure 3 — Hydration/Alteration Composite

Filosilicatos y minerales hidratados en el delta Phyllosilicates and Hydrated Minerals in the Delta

Composición RGB usando BD1900r2 (R), D2300 (G) y BD2300 (B) para mapear la presencia de minerales hidratados, arcillas Fe/Mg esmectíticas y fases de alteración acuosa concentradas en los depósitos deltáicos del cráter Jezero. RGB composite using BD1900r2 (R), D2300 (G), and BD2300 (B) to map the presence of hydrated minerals, Fe/Mg smectite clays, and aqueous alteration phases concentrated in the deltaic deposits of Jezero Crater.

Productos sumarios de arcillas (Viviano-Beck et al., 2014) Clay summary products (Viviano-Beck et al., 2014)

BD1900r2 → H₂O / OH bound water (~1900 nm absorption) D2300 → 2300 nm drop: Fe/Mg phyllosilicate (smectite, vermiculite) BD2300 → 2300 nm band depth: Mg-OH absorption in clays MIN2295_2480 → minimum between 2295 and 2480 nm: carbonate vs. phyllosilicate

Fig. 3 — Hydration/Alteration Composite (BD1900r2:D2300:BD2300) · Jezero Delta · TRDR I/F

La señal de filosilicatos (verde/cian) se concentra a lo largo del frente del delta occidental, donde los sedimentos fluviales preservan arcillas esmectíticas transportadas desde la cuenca de captación. BD1900r2 (rojo) indica agua molecular ligada, extendida por todo el depósito deltáico. Los afloramientos ricos en filosilicatos a lo largo de Nili Fossae aparecen en tonos cian brillante. The phyllosilicate signal (green/cyan) concentrates along the western delta front, where fluvial sediments preserve smectite clays transported from the catchment basin. BD1900r2 (red) indicates bound molecular water, spread across the entire deltaic deposit. Phyllosilicate-rich outcrops along Nili Fossae appear in bright cyan tones.

Significancia astrobiológica: Las arcillas esmectíticas tienen alta capacidad de preservación de biofirmas. La concentración de BD1900r2 + D2300 en el delta es consistente con que el agua líquida transportó y depositó materiales alterados químicamente — un requisito fundamental para la habitabilidad. Coinciden con los objetivos de muestreo de Perseverance en la campaña del delta (2023–2024). Astrobiological significance: Smectite clays have high biosignature preservation capacity. The concentration of BD1900r2 + D2300 in the delta is consistent with liquid water transported and deposited chemically altered materials — a fundamental requirement for habitability. They coincide with the sampling targets of Perseverance during the delta campaign (2023–2024).

Producto SumarioSummary Product	Mineral objetivoTarget Mineral	Banda claveKey Band	Señal en JezeroSignal in Jezero
OLINDEX3	OlivinoOlivine	~1050 nm	Fuerte (suelo)Strong (floor)
LCPINDEX2	Piroxeno bajo CaLow-Ca pyroxene	~1800 nm	Moderada (bordes)Moderate (rims)
HCPINDEX2	Piroxeno alto CaHigh-Ca pyroxene	~2100 nm	Baja (basamento)Low (basement)
BD1900r2	H₂O / OH	~1900 nm	Fuerte (delta)Strong (delta)
BD2300	Mg-OH	~2300 nm	Fuerte (arcillas)Strong (clays)
D2300	Esmectita Fe/MgFe/Mg smectite	~2300 nm	Fuerte (delta + Nili)Strong (delta + Nili)
MIN2295_2480	Carbonato vs. filosilicatoCarbonate vs. phyllosilicate	2295–2480 nm	VariableVariable

Figura 4 — CMPI Prospección Figure 4 — CMPI Prospection

CMPI Prospection Composite — Mapeo de historia acuosa CMPI Prospection Composite — Aqueous History Mapping

Composición RGB de los tres índices CMPI propuestos: CMPI-01 HMI (R), CMPI-02 CBI (G) y CMPI-03 AHI (B) para integrar la información de hidratación, carbonatos y filosilicatos en un único compuesto de prospección astrobiológica. RGB composite of the three proposed CMPI indices: CMPI-01 HMI (R), CMPI-02 CBI (G), and CMPI-03 AHI (B) to integrate hydration, carbonate, and phyllosilicate information into a single astrobiological prospection composite.

CMPI — Cussen Mars Prospection Indices (proposed)

CMPI-01 HMI (Hydrated Mineral Index): HMI = norm(BD1900r2) + norm(BD2300) → targets bound water + Mg-OH absorption CMPI-02 CBI (Carbonate Bearing Index): CBI = norm(MIN2295_2480) × weight(2300–2500 nm region) → targets Mg-carbonate at 2300–2500 nm CMPI-03 AHI (Aqueous History Index): AHI = (HMI + CBI + norm(D2300)) / 3 → composite: hydration + carbonate + phyllosilicate

Fig. 4 — CMPI Prospection Composite (HMI:CBI:AHI) · Jezero Crater · Custom Indices

El índice integrado CMPI-03 AHI resalta en magenta/blanco las zonas con máxima convergencia de señales de hidratación, carbonatos y filosilicatos, correspondientes al frente del delta y los afloramientos de carbonato de Mg descritos por Goudge et al. (2015). Estas son las zonas de mayor interés astrobiológico para preservación de biofirmas. The integrated CMPI-03 AHI index highlights in magenta/white the zones with maximum convergence of hydration, carbonate, and phyllosilicate signals, corresponding to the delta front and the Mg-carbonate outcrops described by Goudge et al. (2015). These are the zones of highest astrobiological interest for biosignature preservation.

Hallazgos clave: El CMPI-03 AHI identifica tres zonas de máximo interés: (1) el frente deltáico occidental, donde la superposición de carbonato de Mg y arcillas esmectíticas indica diagenesis acuática prolongada; (2) los afloramientos de Nili Fossae, con señales intensas de filosilicatos y agua ligada; (3) la unidad de olivino-carbonato en el suelo del cráter, donde la coexistencia de olivino y carbonato implica interacción agua-roca a temperaturas moderadas. Estas tres zonas son consistentes con los sitios prioritarios de muestreo de la misión Mars 2020. Key findings: CMPI-03 AHI identifies three zones of maximum interest: (1) the western delta front, where Mg-carbonate and smectite clay overlap indicates prolonged aqueous diagenesis; (2) the Nili Fossae outcrops, with intense phyllosilicate and bound water signals; (3) the olivine-carbonate unit on the crater floor, where olivine-carbonate coexistence implies water-rock interaction at moderate temperatures. These three zones are consistent with Mars 2020 priority sampling sites.

ÍndiceIndex	NombreName	ComponentesComponents	ObjetivoTarget
CMPI-01	HMI — Hydrated Mineral Index	BD1900r2 + BD2300	Agua ligada + Mg-OHBound water + Mg-OH
CMPI-02	CBI — Carbonate Bearing Index	MIN2295_2480 × weight	Mg-carbonato 2300–2500 nmMg-carbonate 2300–2500 nm
CMPI-03	AHI — Aqueous History Index	(HMI + CBI + D2300) / 3	Potencial astrobiológicoAstrobiological potential

Nota: Los índices CMPI son propuestos como parte de este análisis y están pendientes de validación. No provienen de la literatura publicada. Su aplicación requiere calibración con datos de laboratorio y validación cruzada con mineralogía in-situ (e.g., PIXL/SuperCam de Perseverance). Note: The CMPI indices are proposed as part of this analysis and are pending validation. They are not from published literature. Their application requires laboratory calibration and cross-validation with in-situ mineralogy (e.g., PIXL/SuperCam from Perseverance).

Hallazgos principales Key findings

Resultados e implicaciones Results and Implications

1. Carbonato de Mg concentrado en el delta: Los depósitos del abanico deltáico muestran señales intensas de MIN2295_2480 y CMPI-02 CBI, consistentes con la presencia de carbonato de magnesio ya descrita por Ehlmann et al. (2008) y Goudge et al. (2015), consistente con un ambiente lacustre de pH alcalino. Estos carbonatos tienen alto potencial de preservación de biofirmas.

2. Filosilicatos a lo largo de Nili Fossae: Afloramientos ricos en arcillas esmectíticas (D2300, BD2300) a lo largo de la fractura tectónica, indicando alteración acuática extensa del basamento noachiano.

3. Olivino en el suelo del cráter: OLINDEX3 muestra una unidad de olivino (Fo60–Fo80) extendida por todo el piso del cráter, parcialmente alterada a carbonato, un marcador de interacción agua-roca.

4. CMPI-03 AHI como herramienta de prospección: El índice integrado de historia acuosa resalta las zonas de máximo interés astrobiológico, coincidentes con los objetivos de muestreo de Mars 2020 Perseverance. 1. Mg-carbonate concentrated in delta deposits: Delta fan deposits show intense MIN2295_2480 and CMPI-02 CBI signals, consistent with the presence of magnesium carbonate already described by Ehlmann et al. (2008) and Goudge et al. (2015), consistent with an alkaline-pH lacustrine environment. These carbonates have high biosignature preservation potential.

2. Phyllosilicate-rich outcrops along Nili Fossae: Smectite clay-rich outcrops (D2300, BD2300) along the tectonic fracture, indicating extensive aqueous alteration of the Noachian basement.

3. Olivine-bearing unit across crater floor: OLINDEX3 shows an olivine unit (Fo60–Fo80) spanning the entire crater floor, partially altered to carbonate — a marker of water-rock interaction.

4. CMPI-03 AHI as prospection tool: The integrated aqueous history index highlights zones of maximum astrobiological interest, coincident with Mars 2020 Perseverance sampling targets.

Metodología Methodology

Datos, procesamiento y stack técnico Data, Processing, and Tech Stack

ParámetroParameter	DetalleDetail
InstrumentoInstrument	CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars)
PlataformaPlatform	Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — NASA/JPL
ProductoProduct	TRDR (Targeted Reduced Data Record) — I/F reflectance
Rango espectralSpectral range	VNIR: 362–1053 nm · IR: 1002–3920 nm · 545 canales
Resolución espacialSpatial resolution	~18 m/px (FRT mode)
ObjetivoTarget	Cráter Jezero ~18.4°N, 77.7°EJezero Crater ~18.4°N, 77.7°E
Brecha del detectorDetector gap	Unión VNIR/IR 1000–1030 nm (interpolada)VNIR/IR junction 1000–1030 nm (interpolated)
Productos sumariosSummary products	OLINDEX3, LCPINDEX2, HCPINDEX2, BD1900r2, BD2300, D2300, MIN2295_2480
Fuente de datosData source	NASA PDS Geosciences Node (pds-geosciences.wustl.edu)
FormatoFormat	PDS3 — IMG + LBL
LenguajeLanguage	Python 3.12
LibreríasLibraries	spectral (SPy) · pvl · NumPy · SciPy · Matplotlib

Referencias References

Bibliografía Bibliography

Murchie, S.L. et al. (2007). Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) on Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Journal of Geophysical Research, 112(E5), E05S03.
Ehlmann, B.L. et al. (2008). Orbital identification of carbonate-bearing rocks on Mars. Science, 322(5909), 1828–1832.
Viviano-Beck, C.E. et al. (2014). Revised CRISM spectral parameters and summary products based on the currently detected mineral diversity on Mars. Journal of Geophysical Research: Planets, 119(6), 1403–1431.
Goudge, T.A. et al. (2015). Assessing the mineralogy of the watershed and fan deposits of the Jezero crater paleolake system, Mars. Journal of Geophysical Research: Planets, 120(4), 775–808.

Análisis completo Full Analysis

Notebook con código fuente, figuras de alta resolución y análisis espectral completo de los minerales del cráter Jezero, incluyendo perfiles espectrales por píxel, contraste con la biblioteca espectral USGS y composiciones CMPI a múltiples escalas. Notebook with source code, high-resolution figures, and complete spectral analysis of Jezero Crater minerals, including per-pixel spectral profiles, comparison against the USGS spectral library, and multi-scale CMPI composites.

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