An analysis of Martian photometry and polarimetry

The physical parameters that influence the photometric and polarimetric properties of a solid are enumerated and used to guide a comparison of laboratory measurements with observations of Mars. Both the bright and dark areas of Mars are found to be covered by a fine powder. Furthermore, they appear to have a very similar chemical composition. It is argued that goethite is a major constituent of both regions. The particles on the bright areas are characterized by an average particle radius of 25 , while those on the dark areas have a mean size of 100 outside of the period of seasonal darkening and about 200 near the peak of the darkening. The seasonal darkening of the dark areas is the result of a change in the average particle dimension without an accompanying chemical change.The Martian atmosphere has much less of an influence on the photometric and polarimetric observations than was previously supposed. The observed lack of contrast in the blue appears to be largely the result of an intrinsic loss of surface contrast, and not an effect of a hypothetical atmospheric blue haze.

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Résumé Les paramètres physiques qui influencent les propriétés photométriques et polarimétriques d'un solide sont énumérés et utilisés pour conduire une comparaison entre des mesures de laboratoire et des observations de Mars. On trouve que les régions brillantes et les régions sombres de Mars sont couvertes d'une fine poudre. En outre, elles paraissent avoir des compositions chimiques très semblables. Il est soutenu que la goethite est un constituant majeur des deux régions. Les particules des régions brillantes sont caractérisées par un rayon moyen de 25 , tandis que celles des régions sombres ont une taille moyenne de 100 en dehors de la période d'assombrissement saisonnier, et d'environ 200 près du maximum d'assombrissement. L'assombrissement saisonnier des régions sombres est le résultat d'une variation de la dimension moyenne des particules, non accompagné d'un changement chimique.L'influence de l'atmosphère Martienne sur les observations photométriques et polarimétriques est bien inférieure à ce qui était supposé antérieurement. Le manque de contraste que l'on observe dans le bleu, parait être principalement une conséquencede la perte de contraste de surface, et non pas un effet d'un hypothétique halo atmosphérique bleu.

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This work was supported in part by grants NGR-09-015-023 and NGR-33-010-082 from the National Aeronautics and Space Administration. A preliminary account was published as Smithsonian Astrophysical Observatory Special Report 258 (1967). This paper is dedicated to the memory of V. V. Sharonov.