IS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、硅酸盐、氢氧化物、硫酸盐、非晶二氧化硅、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