Dankie dat jy Nature.com besoek het.Die blaaierweergawe wat jy gebruik het beperkte CSS-ondersteuning.Vir die beste ervaring, beveel ons aan dat jy 'n opgedateerde blaaier gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer).In die tussentyd, om volgehoue ​​ondersteuning te verseker, sal ons die webwerf sonder style en JavaScript weergee.
Vlugtig en ryk aan organiese materiaal, kan C-tipe asteroïdes een van die hoofbronne van water op Aarde wees.Tans gee koolstofdraende chondriete die beste idee van hul chemiese samestelling, maar inligting oor meteoriete is verwronge: slegs die mees duursame tipes oorleef om die atmosfeer binne te gaan en dan met die aarde se omgewing in wisselwerking te tree.Hier bied ons die resultate aan van 'n gedetailleerde volumetriese en mikro-analitiese studie van die primêre Ryugu-deeltjie wat deur die Hayabusa-2-ruimtetuig aan die Aarde gelewer is.Ryugu-deeltjies toon 'n noue ooreenstemming in samestelling met chemies ongefraksioneerde maar water-veranderde CI (Iwuna-tipe) chondriete, wat wyd gebruik word as 'n aanduiding van die algehele samestelling van die sonnestelsel.Hierdie monster toon 'n komplekse ruimtelike verwantskap tussen ryk alifatiese organiese stowwe en gelaagde silikate en dui 'n maksimum temperatuur van ongeveer 30 °C tydens watererosie aan.Ons het 'n oorvloed van deuterium en diazonium gevind wat ooreenstem met 'n ekstrasolêre oorsprong.Ryugu-deeltjies is die mees onbesmette en onafskeidbare uitheemse materiaal wat ooit bestudeer is en pas die beste by die algehele samestelling van die sonnestelsel.
Van Junie 2018 tot November 2019 het die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) se Hayabusa2-ruimtetuig 'n uitgebreide afstandopname van asteroïde Ryugu gedoen.Data van die naby-infrarooi spektrometer (NIRS3) by Hayabusa-2 dui daarop dat Ryugu kan bestaan ​​uit 'n materiaal soortgelyk aan termiese en/of skok-metamorfe koolstofhoudende chondriete.Die naaste pasmaat is CY chondriet (Yamato-tipe) 2. Ryugu se lae albedo kan verklaar word deur die teenwoordigheid van 'n groot aantal koolstofryke komponente, sowel as deeltjiegrootte, porositeit en ruimtelike verweringseffekte.Die Hayabusa-2-ruimtetuig het twee landings gemaak en monsterversameling op Ryuga gemaak.Tydens die eerste landing op 21 Februarie 2019 is oppervlakmateriaal verkry wat in kompartement A van die terugvoerkapsule gestoor is, en tydens die tweede landing op 11 Julie 2019 is materiaal versamel naby 'n kunsmatige krater wat deur 'n klein draagbare impakor gevorm is.Hierdie monsters word in Saal C gestoor. Aanvanklike nie-vernietigende karakterisering van die deeltjies in Stadium 1 in spesiale, onbesmette en suiwer stikstof-gevulde kamers by JAXA-bestuurde fasiliteite het aangedui dat die Ryugu-deeltjies die meeste ooreenstem met CI4 chondriete en "verskeie vlakke van variasie"3 vertoon het.Die oënskynlik teenstrydige klassifikasie van Ryugu, soortgelyk aan CY of CI chondriete, kan slegs opgelos word deur gedetailleerde isotopiese, elementêre en mineralogiese karakterisering van Ryugu-deeltjies.Die resultate wat hier aangebied word, verskaf 'n stewige basis om te bepaal watter van hierdie twee voorlopige verklarings vir die algehele samestelling van asteroïde Ryugu die waarskynlikste is.
Agt Ryugu-korrels (ongeveer 60 mg totaal), vier van Kamer A en vier van Kamer C, is aan Fase 2 toegewys om die Kochi-span te bestuur.Die hoofdoel van die studie is om die aard, oorsprong en evolusionêre geskiedenis van die asteroïde Ryugu toe te lig, en om ooreenkomste en verskille met ander bekende buiteaardse monsters soos chondriete, interplanetêre stofdeeltjies (IDP's) en terugkerende komete te dokumenteer.Monsters versamel deur NASA se Stardust-sending.
Gedetailleerde mineralogiese ontleding van vyf Ryugu-korrels (A0029, A0037, C0009, C0014 en C0068) het getoon dat hulle hoofsaaklik saamgestel is uit fyn- en grofkorrelige filosilikate (~64–88 vol.%; Fig. 1a, b, Aanvullende Fig. 1).en addisionele tabel 1).Grofkorrelige filosilikate kom as geveerde aggregate voor (tot tientalle mikron groot) in fynkorrelige, filosilikaatryke matrikse (minder as 'n paar mikron groot).Gelaagde silikaatdeeltjies is serpentyn-saponiet-simbione (Fig. 1c).Die (Si + Al)-Mg-Fe-kaart toon ook dat die grootmaat gelaagde silikaatmatriks 'n intermediêre samestelling tussen serpentyn en saponiet het (Fig. 2a, b).Die filosilikaatmatriks bevat karbonaatminerale (~2-21 vol.%), sulfiedminerale (~2.4-5.5 vol.%) en magnetiet (~3.6-6.8 vol.%).Een van die deeltjies wat in hierdie studie ondersoek is (C0009) het 'n klein hoeveelheid (~0.5 vol.%) watervrye silikate (olivien en pirokseen) bevat, wat kan help om die bronmateriaal waaruit die rou Ryugu-steen bestaan ​​het5 te identifiseer.Hierdie watervrye silikaat is skaars in Ryugu-korrels en is slegs positief in C0009-korrel geïdentifiseer.Karbonate is in die matriks teenwoordig as fragmente (minder as 'n paar honderd mikron), meestal dolomiet, met klein hoeveelhede kalsiumkarbonaat en brinell.Magnetiet kom voor as geïsoleerde deeltjies, framboids, gedenkplate of sferiese aggregate.Sulfiede word hoofsaaklik deur pirrotiet voorgestel in die vorm van onreëlmatige seskantige prismas/plate of latte.Die matriks bevat 'n groot hoeveelheid submikron pentlandiet of in kombinasie met pirrotiet. Koolstofryke fases (<10 µm groot) kom alomteenwoordig in die fillosilikaatryke matriks voor. Koolstofryke fases (<10 µm groot) kom alomteenwoordig in die fillosilikaatryke matriks voor. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой philлосиликатами матрице. Koolstofryke fases (<10 µm groot) kom alomteenwoordig in die fillosilikaatryke matriks voor.富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) преобладают в богатой philosophy matriek. Koolstofryke fases (<10 µm groot) oorheers in die filosilikaatryke matriks.Ander bykomende minerale word in Aanvullende Tabel 1 getoon. Die lys van minerale wat bepaal word uit die X-straaldiffraksiepatroon van die C0087 en A0029 en A0037 mengsel stem baie ooreen met dié wat in die CI (Orgueil) chondriet bepaal is, maar verskil grootliks van die CY en CM (Migrithei-tipe (Supplementêre Figure) en Chondrite2-tipe chondriet-data.Die totale elementinhoud van Ryugu-korrels (A0098, C0068) stem ook ooreen met chondriet 6 CI (uitgebreide data, Fig. 2 en Aanvullende Tabel 2).Daarteenoor is CM chondriete uitgeput in matige en hoogs vlugtige elemente, veral Mn en Zn, en hoër in vuurvaste elemente7.Die konsentrasies van sommige elemente verskil grootliks, wat 'n weerspieëling van die inherente heterogeniteit van die monster kan wees as gevolg van die klein grootte van individuele deeltjies en die gevolglike steekproefvooroordeel.Alle petrologiese, mineralogiese en elementêre kenmerke dui daarop dat Ryugu-korrels baie soortgelyk is aan chondriete CI8,9,10.’n Noemenswaardige uitsondering is die afwesigheid van ferrihidriet en sulfaat in Ryugu-korrels, wat daarop dui dat hierdie minerale in CI-chondriete deur aardverwering gevorm is.
a, Saamgestelde X-straalbeeld van Mg Kα (rooi), Ca Kα (groen), Fe Kα (blou) en S Kα (geel) droë gepoleerde gedeelte C0068.Die fraksie bestaan ​​uit gelaagde silikate (rooi: ~88 vol%), karbonate (dolomiet; liggroen: ~1.6 vol%), magnetiet (blou: ~5.3 vol%) en sulfiede (geel: sulfied = ~2.5% vol. opstel. b, beeld van die kontoergebied in terugverstrooide elektrone op a. Dole – isulfied; is dommiet sap; – seepsteen; Srp – serpentyn c, hoë-resolusie transmissie-elektronmikroskopie (TEM) beeld van 'n tipiese saponiet-serpentyn-intergroei wat serpentyn- en saponietroosterbande van onderskeidelik 0.7 nm en 1.1 nm toon.
Die samestelling van die matriks en gelaagde silikaat (by %) van Ryugu A0037 (soliede rooi sirkels) en C0068 (soliede blou sirkels) deeltjies word in die (Si+Al)-Mg-Fe ternêre sisteem getoon.a, Elektronsondemikroanalise (EPMA) resultate geplot teen CI chondriete (Ivuna, Orgueil, Alais)16 getoon in grys vir vergelyking.b, Skandering TEM (STEM) en energie dispersiewe X-straal spektroskopie (EDS) analise getoon vir vergelyking met Orgueil9 en Murchison46 meteoriete en gehidreerde IDP47.Fynkorrelige en grofkorrelige filosilikate is ontleed, om klein deeltjies ystersulfied te vermy.Die stippellyne in a en b toon die oploslyne van saponiet en serpentyn.Die ysterryke samestelling in a kan te wyte wees aan submikron ystersulfiedkorrels binne die gelaagde silikaatkorrels, wat nie deur die ruimtelike resolusie van die EPMA-analise uitgesluit kan word nie.Datapunte met 'n hoër Si-inhoud as die saponiet in b kan veroorsaak word deur die teenwoordigheid van nanogrootte amorfe silikonryke materiaal in die tussenruimtes van die filosilikaatlaag.Aantal ontledings: N=69 vir A0037, N=68 vir EPMA, N=68 vir C0068, N=19 vir A0037 en N=27 vir C0068 vir STEM-EDS.c, isotoopkaart van trioksiedeeltjie Ryugu C0014-4 in vergelyking met chondrietwaardes CI (Orgueil), CY (Y-82162) en literatuurdata (CM en C2-ung)41,48,49.Ons het data vir die Orgueil- en Y-82162-meteoriete verkry.CCAM is 'n lyn van watervrye koolstofhoudende chondrietminerale, TFL is 'n landskeidingslyn.d, Δ17O en δ18O kaarte van Ryugu deeltjie C0014-4, CI chondriet (Orgueil), en CY chondriet (Y-82162) (hierdie studie).Δ17O_Ryugu: Die waarde van Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Gemiddelde Δ17O waarde vir Orgueil.Δ17O_Y-82162: Gemiddelde Δ17O-waarde vir Y-82162.CI en CY data uit die literatuur 41, 48, 49 word ook getoon vir vergelyking.
Massa-isotoop-analise van suurstof is uitgevoer op 'n 1.83 mg monster materiaal wat uit korrel C0014 deur laserfluorering (Metodes) onttrek is.Ter vergelyking het ons sewe kopieë van Orgueil (CI) (totale massa = 8,96 mg) en sewe kopieë van Y-82162 (CY) (totale massa = 5,11 mg) (Aanvullende Tabel 3) gehardloop.
Op fig.2d toon 'n duidelike skeiding van Δ17O en δ18O tussen die gewigsgemiddelde deeltjies van Orgueil en Ryugu in vergelyking met Y-82162.Die Δ17O van die Ryugu C0014-4-deeltjie is hoër as dié van die Orgeil-deeltjie, ten spyte van die oorvleueling by 2 sd.Ryugu-deeltjies het hoër Δ17O-waardes in vergelyking met Orgeil, wat laasgenoemde se aardbesoedeling kan weerspieël sedert sy val in 1864. Verwering in die terrestriële omgewing11 lei noodwendig tot die inkorporering van atmosferiese suurstof, wat die algehele analise nader aan die terrestriële fraksioneringslyn (TFL) bring.Hierdie gevolgtrekking stem ooreen met die mineralogiese data (vroeër bespreek) dat Ryugu-korrels nie hidrate of sulfate bevat nie, terwyl Orgeil wel.
Gebaseer op bogenoemde mineralogiese data, ondersteun hierdie resultate 'n assosiasie tussen Ryugu-korrels en CI chondriete, maar sluit 'n assosiasie van CY chondriete uit.Die feit dat Ryugu-korrels nie met CY-chondriete geassosieer word nie, wat duidelike tekens van dehidrasie-mineralogie toon, is raaiselagtig.Orbitale waarnemings van Ryugu blyk te dui dat dit dehidrasie ondergaan het en daarom waarskynlik uit CY-materiaal saamgestel is.Die redes vir hierdie oënskynlike verskil bly onduidelik.'n Suurstofisotoop-analise van ander Ryugu-deeltjies word in 'n bykomende vraestel 12 aangebied. Die resultate van hierdie uitgebreide datastel stem egter ook ooreen met die assosiasie tussen Ryugu-deeltjies en CI-chondriete.
Met behulp van gekoördineerde mikro-analise tegnieke (Aanvullende Fig. 3), het ons die ruimtelike verspreiding van organiese koolstof oor die hele oppervlak van die gefokusde ioonstraalfraksie (FIB) C0068.25 (Figuur 3a–f) ondersoek.Fynstruktuur X-straalabsorpsiespektra van koolstof (NEXAFS) aan die nabye rand in afdeling C0068.25 wat verskeie funksionele groepe toon – aromaties of C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) en C( =O)O (288.8) is afwesig by 288.8 eV is afwesig. 3a), wat 'n lae mate van termiese variasie beteken.Die sterk CH-piek (287.5 eV) van die gedeeltelike organiese stowwe van C0068.25 verskil van die onoplosbare organiese stowwe van voorheen bestudeerde koolstofhoudende chondriete en is meer soortgelyk aan IDP14 en komeetdeeltjies wat deur die Stardust-sending verkry is.'n Sterk CH-piek by 287.5 eV en 'n baie swak aromatiese of C=C-piek by 285.2 eV dui aan dat organiese verbindings ryk is aan alifatiese verbindings (Fig. 3a en Aanvullende Fig. 3a).Gebiede wat ryk is aan alifatiese organiese verbindings is gelokaliseer in grofkorrelige filosilikate, sowel as in gebiede met 'n swak aromatiese (of C=C) koolstofstruktuur (Fig. 3c,d).Daarteenoor het A0037,22 (Aanvullende Fig. 3) gedeeltelik 'n laer inhoud van alifatiese koolstofryke streke getoon.Die onderliggende mineralogie van hierdie korrels is ryk aan karbonate, soortgelyk aan chondriet CI 16, wat 'n uitgebreide verandering van bronwater voorstel (Aanvullende Tabel 1).Oksiderende toestande sal hoër konsentrasies van karboniel- en karboksielfunksionele groepe in organiese verbindings wat met karbonate geassosieer word, bevoordeel.Die submikronverspreiding van organiese stowwe met alifatiese koolstofstrukture kan baie verskil van die verspreiding van grofkorrelige gelaagde silikate.Wenke van alifatiese organiese verbindings wat met filosilikaat-OH geassosieer word, is in die Tagish-meer-meteoriet gevind.Gekoördineerde mikroanalitiese data dui daarop dat organiese materiaal ryk aan alifatiese verbindings wydverspreid kan wees in C-tipe asteroïdes en nou geassosieer kan word met filosilikate.Hierdie gevolgtrekking stem ooreen met vorige verslae van alifatiese/aromatiese CHs in Ryugu-deeltjies gedemonstreer deur MicroOmega, 'n naby-infrarooi hiperspektrale mikroskoop.’n Belangrike en onopgeloste vraag is of die unieke eienskappe van alifatiese koolstofryke organiese verbindings wat geassosieer word met grofkorrelige filosilikate wat in hierdie studie waargeneem is, slegs op die asteroïde Ryugu gevind word.
a, NEXAFS koolstofspektra genormaliseer na 292 eV in die aromatiese (C=C) ryk streek (rooi), in die alifaties ryk streek (groen) en in die matriks (blou).Die grys lyn is die Murchison 13 onoplosbare organiese spektrum vir vergelyking.au, arbitrasie-eenheid.b, Skandeertransmissie X-straalmikroskopie (STXM) spektrale beeld van 'n koolstof K-rand wat wys dat die snit deur koolstof oorheers word.c, RGB saamgestelde plot met aromatiese (C=C) ryk streke (rooi), alifaties ryk streke (groen) en matriks (blou).d, organiese stowwe ryk aan alifatiese verbindings is gekonsentreer in grofkorrelige filosilikaat, die area word vergroot vanaf die wit stippelblokkies in b en c.e, groot nanosfere (ng-1) in die area vergroot vanaf die wit stippelkas in b en c.Vir: pirrotiet.Pn: nikkel-chromiet.f, Nanoskaal Sekondêre Ioon Massaspektrometrie (NanoSIMS), Waterstof (1H), Koolstof (12C) en Stikstof (12C14N) elementêre beelde, 12C/1H element verhouding beelde, en kruis δD, δ13C, en δ15N isotoop beelde – Afdeling PG1grafiet met uiters verrykbare C (voorverrykbare C) (Seksie PG-1-grafiet met voorryke C4).
Kinetiese studies van organiese materiaal-afbraak in Murchison-meteoriete kan belangrike inligting verskaf oor die heterogene verspreiding van alifatiese organiese materiaal ryk aan Ryugu-korrels.Hierdie studie toon dat alifatiese CH-bindings in organiese materiaal tot 'n maksimum temperatuur van ongeveer 30°C by die ouer voortduur en/of verander met tyd-temperatuur-verwantskappe (bv. 200 jaar by 100°C en 0°C 100 miljoen jaar) ..As die voorloper nie vir meer as 'n sekere tyd by 'n gegewe temperatuur verhit word nie, kan die oorspronklike verspreiding van alifatiese organiese stowwe ryk aan filosilikaat behoue ​​bly.Bronrotswaterveranderinge kan egter hierdie interpretasie bemoeilik, aangesien karbonaatryke A0037 geen koolstofryke alifatiese streke toon wat met filosilikate geassosieer word nie.Hierdie lae temperatuurverandering stem rofweg ooreen met die teenwoordigheid van kubieke veldspaat in Ryugu-korrels (Aanvullende Tabel 1) 20.
Fraksie C0068.25 (ng-1; Fig. 3a–c,e) bevat 'n groot nanosfeer wat hoogs aromatiese (of C=C), matig alifaties en swak spektra van C(=O)O en C=O toon..Die handtekening van alifatiese koolstof stem nie ooreen met die handtekening van grootmaat onoplosbare organiese stowwe en organiese nanosfere wat met chondriete geassosieer word nie (Fig. 3a) 17,21.Raman en infrarooi spektroskopiese analise van nanosfere in Lake Tagish het getoon dat hulle bestaan ​​uit alifatiese en geoksideerde organiese verbindings en wanordelike polisikliese aromatiese organiese verbindings met 'n komplekse struktuur22,23.Omdat die omliggende matriks organiese stowwe bevat wat ryk is aan alifatiese verbindings, kan die handtekening van alifatiese koolstof in ng-1 'n analitiese artefak wees.Interessant genoeg bevat ng-1 ingebedde amorfe silikate (Fig. 3e), 'n tekstuur wat nog nie gerapporteer is vir enige buiteaardse organiese stowwe nie.Amorfe silikate kan natuurlike komponente van ng-1 wees of die gevolg wees van amorfisering van waterige/watervrye silikate deur ioon- en/of elektronstraal tydens analise.
NanoSIMS-ioonbeelde van die C0068.25-afdeling (Fig. 3f) toon eenvormige veranderinge in δ13C en δ15N, behalwe vir voorsolêre korrels met 'n groot 13C-verryking van 30,811‰ (PG-1 in die δ13C-beeld in Fig. 3f) (S4-aanvulling).X-straal elementêre korrelbeelde en hoë-resolusie TEM beelde toon slegs die koolstofkonsentrasie en die afstand tussen die basale vlakke van 0.3 nm, wat ooreenstem met grafiet.Dit is opmerklik dat die waardes van δD (841 ± 394‰) en δ15N (169 ± 95‰), verryk in alifatiese organiese materiaal wat met grofkorrelige filosilikate geassosieer word, effens hoër blyk te wees as die gemiddelde vir die hele streek C (δD ± 5298 ± 53298 ± 5329 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) in C0068.25 (Aanvullende Tabel 4).Hierdie waarneming dui daarop dat die alifaties-ryke organiese stowwe in grofkorrelige filosilikate meer primitief kan wees as die omliggende organiese stowwe, aangesien laasgenoemde isotopiese uitruiling met die omliggende water in die oorspronklike liggaam kan ondergaan het.Alternatiewelik kan hierdie isotopiese veranderinge ook verband hou met die aanvanklike vormingsproses.Dit word geïnterpreteer dat fynkorrelige gelaagde silikate in CI chondriete gevorm is as gevolg van voortdurende verandering van die oorspronklike grofkorrelige watervrye silikaatklusters.Alifatiese-ryke organiese materiaal het moontlik uit voorlopermolekules in die protoplanetêre skyf of interstellêre medium gevorm voor die vorming van die sonnestelsel, en is toe effens verander tydens die waterveranderings van die Ryugu (groot) moederliggaam. Die grootte (<1,0 km) van Ryugu is te klein om interne hitte voldoende te handhaaf vir waterige verandering om waterhoudende minerale te vorm25. Die grootte (<1,0 km) van Ryugu is te klein om voldoende interne hitte te handhaaf vir waterige verandering om waterhoudende minerale te vorm25. Размер (<1,0 km) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного измовизм нералов25. Grootte (<1,0 km) Ryugu is te klein om voldoende interne hitte te handhaaf vir waterverandering om waterminerale te vorm25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴25。 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴25。 Размер Рюгу (<1,0 km) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло vir изменения воды с образованимин 2. Die grootte van Ryugu (<1,0 km) is te klein om interne hitte te ondersteun om water te verander om waterminerale te vorm25.Daarom kan Ryugu-voorgangers tientalle kilometers groot benodig word.Organiese materiaal ryk aan alifatiese verbindings kan hul oorspronklike isotoopverhoudings behou as gevolg van assosiasie met grofkorrelige filosilikate.Die presiese aard van die isotopiese swaar draers bly egter onseker as gevolg van die komplekse en delikate vermenging van die verskillende komponente in hierdie FIB fraksies.Dit kan organiese stowwe wees wat ryk is aan alifatiese verbindings in Ryugu-korrels of growwe filosilikate wat hulle omring.Let daarop dat organiese materiaal in byna alle koolstofhoudende chondriete (insluitend CI chondriete) geneig is om ryker te wees aan D as in filosilikate, met die uitsondering van CM Paris 24, 26 meteoriete.
Plotte van volume δD en δ15N van FIB-skywe verkry vir A0002.23 en A0002.26, A0037.22 en A0037.23 en C0068.23, C0068.25 en C0068.26 FIB-skywe ('n totaal van drie FIB-skywe van 'n ander deel van 'n RyMS-voorwerp) s van die sonnestelsel word in fig.4 (Aanvullende Tabel 4)27,28.Volumeveranderinge in δD en δ15N in die A0002, A0037 en C0068 profiele stem ooreen met dié in die GOP, maar hoër as in die CM en CI chondriete (Fig. 4).Let daarop dat die reeks δD-waardes vir die monster van komeet 29 (-240 tot 1655‰) groter is as dié van Ryugu.Die volumes δD en δ15N van die Ryukyu-profiele is as 'n reël kleiner as die gemiddelde vir komete van die Jupiter-familie en die Oort-wolk (Fig. 4).Die laer δD waardes van die CI chondriete kan die invloed van terrestriële kontaminasie in hierdie monsters weerspieël.Gegewe die ooreenkomste tussen Bells, Lake Tagish en IDP, kan die groot heterogeniteit in δD- en δN-waardes in Ryugu-deeltjies veranderinge in die aanvanklike isotopiese handtekeninge van organiese en waterige samestellings in die vroeë sonnestelsel weerspieël.Die soortgelyke isotopiese veranderinge in δD en δN in Ryugu en IDP deeltjies dui daarop dat beide kon gevorm het uit materiaal van dieselfde bron.Daar word geglo dat GOP'e afkomstig is van komeetbronne 14 .Daarom kan Ryugu komeetagtige materiaal en/of ten minste die buitenste sonnestelsel bevat.Dit kan egter moeiliker wees as wat ons hier noem as gevolg van (1) die mengsel van sferulitiese en D-ryke water op die moederliggaam 31 en (2) die komeet se D/H-verhouding as 'n funksie van komeetaktiwiteit 32 .Die redes vir die waargenome heterogeniteit van waterstof- en stikstofisotope in Ryugu-deeltjies word egter nie ten volle verstaan ​​nie, deels as gevolg van die beperkte aantal ontledings wat vandag beskikbaar is.Die resultate van waterstof- en stikstofisotoopstelsels laat steeds die moontlikheid ontstaan ​​dat Ryugu die meeste van die materiaal van buite die Sonnestelsel bevat en dus 'n mate van ooreenkoms met komete kan toon.Die Ryugu-profiel het geen duidelike korrelasie tussen δ13C en δ15N getoon nie (Aanvullende Tabel 4).
Die algehele H- en N-isotopiese samestelling van Ryugu-deeltjies (rooi sirkels: A0002, A0037; blou sirkels: C0068) korreleer met sonmagnitude 27, die Jupiter-gemiddelde familie (JFC27), en Oort-wolkkomete (OCC27), IDP28 en koolstofhoudende chondrules.Vergelyking van meteoriet 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Die isotopiese samestelling word in Aanvullende Tabel 4 gegee. Die stippellyne is die aardse isotoopwaardes vir H en N.
Die vervoer van vlugtige stowwe (bv. organiese materiaal en water) na die aarde bly 'n bekommernis26,27,33.Submikron organiese materiaal geassosieer met growwe filosilikate in Ryugu-deeltjies wat in hierdie studie geïdentifiseer is, kan 'n belangrike bron van vlugtige stowwe wees.Organiese materiaal in grofkorrelige filosilikate is beter beskerm teen degradasie16,34 en verval35 as organiese materiaal in fynkorrelige matrikse.Die swaarder isotopiese samestelling van waterstof in die deeltjies beteken dit is onwaarskynlik dat dit die enigste bron is van vlugtige stowwe wat na die vroeë Aarde vervoer word.Hulle kan gemeng word met komponente met 'n ligter waterstofisotopiese samestelling, soos onlangs voorgestel is in die hipotese van die teenwoordigheid van sonkrag-windgedrewe water in silikate.
In hierdie studie wys ons dat CI-meteoriete, ten spyte van hul geochemiese belangrikheid as verteenwoordigers van die algehele samestelling van die sonnestelsel, 6,10 terrestriële besmette monsters is.Ons verskaf ook direkte bewyse vir interaksies tussen ryk alifatiese organiese materiaal en naburige waterhoudende minerale en stel voor dat Ryugu ekstrasolêre materiaal kan bevat37.Die resultate van hierdie studie demonstreer duidelik die belangrikheid van direkte monsterneming van protoasteroïede en die behoefte om teruggekeerde monsters onder heeltemal inerte en steriele toestande te vervoer.Die bewyse wat hier aangebied word, toon dat Ryugu-deeltjies ongetwyfeld een van die mees onbesmette sonnestelselmateriale is wat beskikbaar is vir laboratoriumnavorsing, en verdere studie van hierdie kosbare monsters sal ongetwyfeld ons begrip van vroeë sonnestelselprosesse uitbrei.Ryugu-deeltjies is die beste voorstelling van die algehele samestelling van die sonnestelsel.
Om die komplekse mikrostruktuur en chemiese eienskappe van submikronskaalmonsters te bepaal, het ons sinchrotronstraling-gebaseerde rekenaartomografie (SR-XCT) en SR X-straaldiffraksie (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM-analise gebruik.Geen agteruitgang, besoedeling as gevolg van die aarde se atmosfeer, en geen skade deur fyn deeltjies of meganiese monsters nie.Intussen het ons sistematiese volumetriese analise uitgevoer deur gebruik te maak van skandeerelektronmikroskopie (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentele neutronaktiveringsanalise (INAA) en lasersuurstofisotoopfluoreringstoerusting.Die toetsprosedures word in Aanvullende Figuur 3 getoon en elke toets word in die volgende afdelings beskryf.
Deeltjies van die asteroïde Ryugu is uit die Hayabusa-2-herbetredingsmodule herwin en by die JAXA-beheersentrum in Sagamihara, Japan afgelewer sonder om die Aarde se atmosfeer te besoedel4.Na aanvanklike en nie-vernietigende karakterisering by 'n JAXA-bestuurde fasiliteit, gebruik verseëlbare tussenplekoordraghouers en monsterkapsulesakke (10 of 15 mm deursnee saffierkristal en vlekvrye staal, afhangende van monstergrootte) om omgewingsinmenging te vermy.omgewing.y en/of grondbesoedeling (bv. waterdamp, koolwaterstowwe, atmosferiese gasse en fyn deeltjies) en kruiskontaminasie tussen monsters tydens monstervoorbereiding en vervoer tussen institute en universiteite38.Om afbraak en besoedeling te vermy as gevolg van interaksie met die aarde se atmosfeer (waterdamp en suurstof), is alle soorte monstervoorbereiding (insluitend 'n tantalum -beitel, met behulp van 'n gebalanseerde diamantdraadsaag (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) en Cutting Epoxy) Voorbereiding vir installasie) is uitgevoer in GloveBox onder DRY N2 (DEW (DEW PUNT: PM).Alle items wat hier gebruik word, word skoongemaak met 'n kombinasie van ultrasuiwer water en etanol deur ultrasoniese golwe van verskillende frekwensies te gebruik.
Hier bestudeer ons die National Polar Research Institute (NIPR) meteorietversameling van die Antarktiese Meteorietnavorsingsentrum (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 en CY: Y 980115).
Vir oordrag tussen instrumente vir SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS en TEM-analise, het ons die universele ultradun monsterhouer gebruik wat in vorige studies beskryf is38.
SR-XCT analise van Ryugu monsters is uitgevoer met behulp van die BL20XU/SPring-8 geïntegreerde CT stelsel.Die geïntegreerde CT-stelsel bestaan ​​uit verskeie metingsmodusse: wye gesigsveld en lae resolusie (WL) modus om die hele struktuur van die monster vas te vang, smal gesigsveld en hoë resolusie (NH) modus vir akkurate meting van monster area.rente en radiografieë om 'n diffraksiepatroon van die volume van die monster te verkry, en voer XRD-CT uit om 'n 2D-diagram van die horisontale vlak minerale fases in die monster te verkry.Let daarop dat alle metings uitgevoer kan word sonder om die ingeboude stelsel te gebruik om die monsterhouer van die basis te verwyder, wat akkurate CT- en XRD-CT-metings moontlik maak.Die WL-modus X-straaldetektor (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) was toegerus met 'n bykomende 4608 × 4608 pixel metaal-oksied-halfgeleier (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) met 'n skitter wat bestaan ​​uit 10 dik lutetium garnetium aluminum en µstal 5 dik lutetium (Alum 5) en 3 dik aflos lens.Die pixelgrootte in WL-modus is ongeveer 0,848 µm.Dus, die gesigsveld (FOV) in WL-modus is ongeveer 6 mm in offset CT-modus.Die NH-modus X-straaldetektor (BM AA50; Hamamatsu Photonics) was toegerus met 'n 20 µm dik gadolinium-aluminium-gallium-granaat (Gd3Al2Ga3O12)-scintillator, 'n CMOS-kamera (C11440-22CU) met 'n resolusie van 2048 × 2048 pixels;Hamamatsu Photonics) en 'n ×20 lens.Die pixelgrootte in NH-modus is ~0.25 µm en die gesigsveld is ~0.5 mm.Die detektor vir die XRD-modus (BM AA60; Hamamatsu Photonics) was toegerus met 'n scintillator bestaande uit 'n 50 µm dik P43 (Gd2O2S:Tb) poeierskerm, 'n 2304 × 2304 piksel resolusie CMOS-kamera (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) en 'n relay-lens.Die detektor het 'n effektiewe pixelgrootte van 19.05 µm en 'n gesigsveld van 43.9 mm2.Om die FOV te verhoog, het ons 'n offset CT-prosedure in WL-modus toegepas.Die oorgedrade ligbeeld vir CT-rekonstruksie bestaan ​​uit 'n beeld in die reeks van 180° tot 360° wat horisontaal om die rotasie-as gereflekteer word, en 'n beeld in die reeks van 0° tot 180°.
In XRD-modus word die X-straalstraal gefokus deur 'n Fresnel-soneplaat.In hierdie modus word die detektor 110 mm agter die monster geplaas en die straalstop is 3 mm voor die detektor.Diffraksiebeelde in die 2θ-reeks van 1.43° tot 18.00° (roostersteek d = 16.6–1.32 Å) is verkry met die X-straalvlek gefokus aan die onderkant van die detektor se gesigsveld.Die monster beweeg vertikaal met gereelde tussenposes, met 'n halwe draai vir elke vertikale skanderingstap.As die mineraaldeeltjies aan die Bragg-voorwaarde voldoen wanneer dit met 180° gedraai word, is dit moontlik om diffraksie van die mineraaldeeltjies in die horisontale vlak te verkry.Die diffraksiebeelde is dan gekombineer in een beeld vir elke vertikale skanderingstap.Die SR-XRD-CT-toetstoestande is amper dieselfde as dié vir die SR-XRD-toets.In XRD-CT-modus is die detektor 69 mm agter die monster geposisioneer.Diffraksiebeelde in die 2θ-reeks wissel van 1.2° tot 17.68° (d = 19.73 tot 1.35 Å), waar beide die X-straalstraal en die straalbeperker in lyn is met die middelpunt van die detektor se gesigsveld.Skandeer die monster horisontaal en draai die monster 180°.Die SR-XRD-CT beelde is gerekonstrueer met piekmineraalintensiteite as pixelwaardes.Met horisontale skandering word die monster tipies in 500–1000 stappe geskandeer.
Vir alle eksperimente is die X-straal-energie vasgestel op 30 keV, aangesien dit die onderste limiet van X-straalpenetrasie in meteoriete met 'n deursnee van ongeveer 6 mm is.Die aantal beelde verkry vir alle CT-metings tydens 180°-rotasie was 1800 (3600 vir die offset-CT-program), en die blootstellingstyd vir die beelde was 100 ms vir WL-modus, 300 ms vir NH-modus, 500 ms vir XRD en 50 ms.ms vir XRD-CT ms.Tipiese monsterskanderingtyd is ongeveer 10 minute in WL-modus, 15 minute in NH-modus, 3 uur vir XRD en 8 uur vir SR-XRD-CT.
CT-beelde is gerekonstrueer deur konvolusionele terugprojeksie en genormaliseer vir 'n lineêre verswakkingskoëffisiënt van 0 tot 80 cm-1.Die Slice-sagteware is gebruik om die 3D-data te ontleed en die muXRD-sagteware is gebruik om die XRD-data te ontleed.
Epoksie-gefixeerde Ryugu-deeltjies (A0029, A0037, C0009, C0014 en C0068) is geleidelik op die oppervlak gepoleer tot die vlak van 'n 0.5 µm (3M) diamant-lapfilm onder droë toestande, wat verhoed dat die materiaal in kontak kom met die oppervlak tydens die poleerproses.Die gepoleerde oppervlak van elke monster is eers deur ligmikroskopie ondersoek en dan terugverstrooide elektrone om mineralogie- en tekstuurbeelde (BSE) van die monsters en kwalitatiewe NIPR-elemente te verkry deur gebruik te maak van 'n JEOL JSM-7100F SEM toegerus met 'n energieverspreidende spektrometer (AZtec).energie) prentjie.Vir elke monster is die inhoud van hoof- en kleinelemente ontleed met behulp van 'n elektronsonde-mikro-ontleder (EPMA, JEOL JXA-8200).Analiseer filosilikaat- en karbonaatdeeltjies by 5 nA, natuurlike en sintetiese standaarde by 15 keV, sulfiede, magnetiet, olivien en pirokseen by 30 nA.Modale grade is bereken vanaf elementkaarte en BSE-beelde met behulp van ImageJ 1.53-sagteware met toepaslike drempels wat arbitrêr vir elke mineraal gestel is.
Suurstof-isotoop-analise is uitgevoer by die Open University (Milton Keynes, VK) deur gebruik te maak van 'n infrarooi laserfluoreringstelsel.Hayabusa2-monsters is in stikstofgevulde houers by die Open University 38 afgelewer vir oordrag tussen fasiliteite.
Monsterlaai is uitgevoer in 'n stikstofhandskoenkas met 'n gemonitorde suurstofvlak onder 0,1%.Vir Hayabusa2 analitiese werk is 'n nuwe Ni-monsterhouer vervaardig, bestaande uit slegs twee monstergate (deursnee 2,5 mm, diepte 5 mm), een vir Hayabusa2-deeltjies en die ander vir obsidiaan interne standaard.Tydens ontleding is die monsterput wat die Hayabusa2-materiaal bevat het bedek met 'n interne BaF2-venster van ongeveer 1 mm dik en 3 mm in deursnee om die monster tydens die laserreaksie te hou.Die BrF5-vloei na die monster is in stand gehou deur 'n gasmengkanaal wat in die Ni-monsterhouer gesny is.Die monsterkamer is ook herkonfigureer sodat dit van die vakuumfluoreringslyn verwyder kon word en dan in 'n stikstofgevulde handskoenkas oopgemaak kon word.Die tweedelige kamer is verseël met 'n kompressie-seël met koperpakking en 'n EVAC Quick Release CeFIX 38-kettingklem.’n 3 mm dik BaF2-venster aan die bokant van die kamer maak voorsiening vir gelyktydige waarneming van die monster en laserverhitting.Nadat die monster gelaai is, klem die kamer weer vas en koppel weer aan die gefluoreerde lyn.Voor ontleding is die monsterkamer oornag onder vakuum verhit tot ongeveer 95°C om enige geadsorbeerde vog te verwyder.Na verhitting oornag, is die kamer toegelaat om af te koel tot kamertemperatuur en dan is die gedeelte wat tydens monsteroordrag aan die atmosfeer blootgestel is, met drie aliquots BrF5 gespoel om vog te verwyder.Hierdie prosedures verseker dat die Hayabusa 2-monster nie aan die atmosfeer blootgestel word nie en nie besoedel word deur vog van die gedeelte van die gefluoreerde lyn wat na atmosfeer geventileer word tydens monsterlaai nie.
Ryugu C0014-4 en Orgueil (CI) deeltjiemonsters is in 'n gemodifiseerde "enkel" modus42 ontleed, terwyl Y-82162 (CY) analise op 'n enkele skinkbord met veelvuldige monsterputte41 uitgevoer is.As gevolg van hul watervrye samestelling is dit nie nodig om 'n enkele metode vir CY chondriete te gebruik nie.Die monsters is verhit met 'n Photon Machines Inc. infrarooi CO2 laser.krag van 50 W (10.6 µm) gemonteer op die XYZ-portaal in die teenwoordigheid van BrF5.Die ingeboude videostelsel monitor die verloop van die reaksie.Na fluorering is die vrygestelde O2 geskrop met behulp van twee kryogeniese stikstof lokvalle en 'n verhitte bed van KBr om enige oortollige fluoor te verwyder.Die isotopiese samestelling van gesuiwerde suurstof is ontleed op 'n Thermo Fisher MAT 253 dubbelkanaal massaspektrometer met 'n massa resolusie van ongeveer 200.
In sommige gevalle was die hoeveelheid gasvormige O2 vrygestel tydens die reaksie van die monster minder as 140 µg, wat die benaderde limiet is vir die gebruik van die blaasapparaat op die MAT 253 massaspektrometer.Gebruik in hierdie gevalle mikrovolumes vir ontleding.Nadat die Hayabusa2-deeltjies ontleed is, is die obsidiaan interne standaard gefluorineer en die suurstofisotoopsamestelling daarvan is bepaal.
Ione van die NF+ NF3+-fragment meng in met die bundel met massa 33 (16O17O).Om hierdie potensiële probleem uit te skakel, word die meeste monsters verwerk met behulp van kriogene skeidingsprosedures.Dit kan in die voorwaartse rigting gedoen word voor die MAT 253-analise of as 'n tweede analise deur die geanaliseerde gas terug te keer na die spesiale molekulêre sif en dit weer te laat slaag na die kryogeniese skeiding.Kriogeniese skeiding behels die verskaffing van gas aan 'n molekulêre sif teen vloeibare stikstoftemperatuur en dan die afvoer daarvan in 'n primêre molekulêre sif by 'n temperatuur van -130°C.Uitgebreide toetsing het getoon dat NF+ op die eerste molekulêre sif bly en geen noemenswaardige fraksionering vind plaas met behulp van hierdie metode nie.
Gebaseer op herhaalde ontledings van ons interne obsidiaanstandaarde, is die algehele akkuraatheid van die stelsel in blaasmodus: ±0.053‰ vir δ17O, ±0.095‰ vir δ18O, ±0.018‰ vir Δ17O (2 sd).Suurstof-isotoop-analise word gegee in die standaard delta-notasie, waar delta18O bereken word as:
Gebruik ook die 17O/16O-verhouding vir δ17O.VSMOW is die internasionale standaard vir die Weense gemiddelde seewaterstandaard.Δ17O verteenwoordig die afwyking van die aardfraksioneringslyn, en die berekeningsformule is: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O.Alle data wat in Aanvullende Tabel 3 aangebied word, is gapings aangepas.
Seksies van ongeveer 150 tot 200 nm dik is uit Ryugu-deeltjies onttrek met 'n Hitachi High Tech SMI4050 FIB-instrument by JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Let daarop dat alle FIB-afdelings van onverwerkte fragmente van onverwerkte deeltjies herwin is nadat dit uit N2-gasgevulde houers verwyder is vir interobjekoordrag.Hierdie fragmente is nie deur SR-CT gemeet nie, maar is verwerk met minimale blootstelling aan die aarde se atmosfeer om potensiële skade en kontaminasie wat die koolstof K-randspektrum kan beïnvloed, te vermy.Na afsetting van 'n wolfram beskermende laag, is die area van belang (tot 25 × 25 μm2) gesny en verdun met 'n Ga+ ioonstraal teen 'n versnellingsspanning van 30 kV, dan teen 5 kV en 'n sondestroom van 40 pA om oppervlakskade te minimaliseer.Die ultradun snitte is dan op 'n vergrote kopermaas (Kochi mesh) 39 geplaas met behulp van 'n mikromanipuleerder toegerus met FIB.
Ryugu A0098 (1.6303mg) en C0068 (0.6483mg) korrels is twee keer verseël in suiwer hoë suiwer poliëtileen velle in 'n suiwer stikstof gevulde handskoenkas op die SPring-8 sonder enige interaksie met die aarde se atmosfeer.Monstervoorbereiding vir JB-1 ('n geologiese verwysingsgesteente uitgereik deur die Geologiese Opname van Japan) is by Tokyo Metropolitaanse Universiteit uitgevoer.
INAA word gehou by die Instituut vir Geïntegreerde Straling en Kernwetenskappe, Kyoto Universiteit.Die monsters is twee keer bestraal met verskillende bestralingsiklusse wat gekies is volgens die halfleeftyd van die nuklied wat vir elementkwantifisering gebruik is.Eerstens is die monster vir 30 sekondes in 'n pneumatiese bestralingsbuis bestraal.Fluxe van termiese en vinnige neutrone in fig.3 is onderskeidelik 4,6 × 1012 en 9,6 × 1011 cm-2 s-1, vir die bepaling van die inhoud van Mg, Al, Ca, Ti, V en Mn.Chemikalieë soos MgO (99.99% suiwerheid, Soekawa Chemical), Al (99.9% suiwerheid, Soekawa Chemical), en Si-metaal (99.999% suiwerheid, FUJIFILM Wako Pure Chemical) is ook bestraal om reg te stel vir steurende kernreaksies soos (n, n).Die monster is ook met natriumchloried (99.99% suiwerheid; MANAC) bestraal om vir veranderinge in neutronvloed reg te stel.
Na neutronbestraling is die buitenste poliëtileenplaat met 'n nuwe een vervang, en die gammastraling wat deur die monster en verwysing uitgestraal is, is onmiddellik met 'n Ge-detektor gemeet.Dieselfde monsters is vir 4 uur in 'n pneumatiese bestralingsbuis herbestraal.2 het termiese en vinnige neutronvloede van onderskeidelik 5,6 1012 en 1,2 1012 cm-2 s-1, vir die bepaling van Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Inhoud Se, Sb, Os, Ir en Au.Kontrolemonsters van Ga, As, Se, Sb, Os, Ir en Au is bestraal deur toepaslike hoeveelhede (van 10 tot 50 μg) standaardoplossings van bekende konsentrasies van hierdie elemente op twee stukke filtreerpapier toe te dien, gevolg deur die bestraling van die monsters.Die gammastraaltelling is uitgevoer by die Instituut vir Geïntegreerde Straling en Kernwetenskappe, Kyoto Universiteit en die RI Navorsingsentrum, Tokyo Metropolitaanse Universiteit.Analitiese prosedures en verwysingsmateriaal vir die kwantitatiewe bepaling van INAA-elemente is dieselfde as dié wat in ons vorige werk beskryf is.
’n X-straaldiffraktometer (Rigaku SmartLab) is gebruik om die diffraksiepatrone van Ryugu-monsters A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) en C0087 (<1 mg) by NIPR te versamel. ’n X-straaldiffraktometer (Rigaku SmartLab) is gebruik om die diffraksiepatrone van Ryugu-monsters A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) en C0087 (<1 mg) by NIPR te versamel. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (7 мг) (7) NIPR. ’n X-straaldiffraktometer (Rigaku SmartLab) is gebruik om diffraksiepatrone van Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) en C0087 (<1 mg) monsters in NIPR te versamel.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 爄倍〡。使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 爄倍〡。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) en C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использовантием (Smart) (<1 мг) Lab). X-straaldiffraksiepatrone van monsters Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) en C0087 (<1 mg) is verkry by NIPR met behulp van 'n X-straaldiffraktometer (Rigaku SmartLab).Alle monsters is gemaal tot 'n fyn poeier op 'n silikon nie-reflektiewe wafer met behulp van 'n saffierglasplaat en dan eweredig op die silikon nie-reflektiewe wafer versprei sonder enige vloeistof (water of alkohol).Die meettoestande is soos volg: Cu Kα X-straalstraling word gegenereer teen 'n buisspanning van 40 kV en 'n buisstroom van 40 mA, die beperkende spleetlengte is 10 mm, die divergensiehoek is (1/6)°, die in-vlak rotasiespoed is 20 rpm, en die reeks is 2θ (dubbelhoek) 0 uur en neem ongeveer 2θ (dubbelhoek) 0 uur.Bragg Brentano-optika is gebruik.Die detektor is 'n eendimensionele silikon-halfgeleierdetektor (D/teX Ultra 250).X-strale van Cu Kβ is met behulp van 'n Ni-filter verwyder.Deur beskikbare monsters te gebruik, is metings van sintetiese magnesiaanse saponiet (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentyn (blaarserpentyn, Miyazu, Nikka) en pirrotiet (monokliniese 4C, Chihua, Mexico Watts) vergelyk om pieke te identifiseer en poeierlêerdatadiffraksiedata van die Internasionale Diffraksie-datasentrum, 7PD-10e, Internasionale Diffraksie-datasentrum te gebruik. 662) en magnetiet (PDF 00-019-0629).Diffraksiedata vanaf Ryugu is ook vergelyk met data oor hidro-veranderde koolstofhoudende chondriete, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, en Y 980115 CY (verhittingstadium III, 500–750°C).Die vergelyking het ooreenkomste met Orgueil getoon, maar nie met Y-791198 en Y 980115 nie.
NEXAFS-spektra met koolstofrand K van ultradun snitte van monsters gemaak van FIB is gemeet met behulp van die STXM BL4U-kanaal by die UVSOR-sinchrotronfasiliteit by die Instituut vir Molekulêre Wetenskappe (Okazaki, Japan).Die kolgrootte van 'n straal wat opties gefokus is met 'n Fresnel-soneplaat is ongeveer 50 nm.Die energiestap is 0.1 eV vir die fyn struktuur van die nabye randgebied (283.6–292.0 eV) en 0.5 eV (280.0–283.5 eV en 292.5–300.0 eV) vir die streke voor en agter fronte.die tyd vir elke beeldpixel is op 2 ms gestel.Na ontruiming is die STXM analitiese kamer gevul met helium teen 'n druk van ongeveer 20 mbar.Dit help om termiese wegdrywing van die X-straaloptiese toerusting in die kamer en monsterhouer te minimaliseer, asook om monsterskade en/of oksidasie te verminder.NEXAFS K-rand koolstofspektra is gegenereer uit gestapelde data met behulp van aXis2000 sagteware en eie STXM data verwerking sagteware.Let daarop dat die monsteroordragkas en handskoenkas gebruik word om monsteroksidasie en kontaminasie te vermy.
Na aanleiding van STXM-NEXAFS-analise, is die isotopiese samestelling van waterstof, koolstof en stikstof van Ryugu FIB-skywe ontleed deur isotoopbeelding met 'n JAMSTEC NanoSIMS 50L te gebruik.'n Gefokusde Cs+ primêre bundel van ongeveer 2 pA vir koolstof- en stikstofisotoopanalise en ongeveer 13 pA vir waterstofisotoopanalise word oor 'n area van ongeveer 24 × 24 µm2 tot 30 × 30 µm2 op die monster geraster.Na 'n 3-minute voorbespuiting teen 'n relatief sterk primêre straalstroom, is elke analise begin na stabilisering van die sekondêre straalintensiteit.Vir die ontleding van koolstof- en stikstofisotope is beelde van 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– en 12C15N– gelyktydig verkry deur gebruik te maak van sewe elektronvermenigvuldiger-multipleks-opsporing met 'n massa-resolusie van ongeveer 9000, wat voldoende is om alle relevante isotopiese verbindings te skei.interferensie (dws 12C1H op 13C en 13C14N op 12C15N).Vir die ontleding van waterstofisotope is 1H-, 2D- en 12C- beelde verkry met 'n massaresolusie van ongeveer 3000 met meervoudige opsporing deur gebruik te maak van drie elektronvermenigvuldigers.Elke ontleding bestaan ​​uit 30 geskandeerde beelde van dieselfde area, met een beeld wat bestaan ​​uit 256 × 256 pixels vir koolstof- en stikstofisotoopontleding en 128 × 128 pixels vir waterstofisotoopanalise.Die vertragingstyd is 3000 µs per pixel vir koolstof- en stikstofisotoopontleding en 5000 µs per pixel vir waterstofisotoopanalise.Ons het 1-hidroksibensotriasoolhidraat as waterstof-, koolstof- en stikstofisotoopstandaarde gebruik om instrumentele massafraksionering te kalibreer45.
Om die silikon-isotopiese samestelling van presolêre grafiet in die FIB C0068-25-profiel te bepaal, het ons ses elektronvermenigvuldigers met 'n massa-resolusie van ongeveer 9000 gebruik. Die beelde bestaan ​​uit 256 × 256 pixels met 'n vertragingstyd van 3000 µs per pixel.Ons het 'n massafraksioneringsinstrument gekalibreer deur silikonwafels as waterstof-, koolstof- en silikonisotoopstandaarde te gebruik.
Isotoop beelde is verwerk met behulp van NASA se NanoSIMS45 beelding sagteware.Die data is gekorrigeer vir elektronvermenigvuldiger dooie tyd (44 ns) en kwasi-gelyktydige aankomseffekte.Verskillende skanderingbelyning vir elke beeld om reg te stel vir beeldverskuiwing tydens verkryging.Die finale isotoopbeeld word geskep deur sekondêre ione van elke beeld vir elke skanderingpiksel by te voeg.
Na STXM-NEXAFS- en NanoSIMS-analise is dieselfde FIB-afdelings ondersoek met behulp van 'n transmissie-elektronmikroskoop (JEOL JEM-ARM200F) teen 'n versnellende spanning van 200 kV by Kochi, JAMSTEC.Die mikrostruktuur is waargeneem deur gebruik te maak van 'n helderveld TEM en 'n hoëhoek skandering TEM in 'n donker veld.Mineraalfases is geïdentifiseer deur kolelektrondiffraksie en roosterbandbeelding, en chemiese analise is uitgevoer deur EDS met 'n 100 mm2 silikondryfdetektor en JEOL Analysis Station 4.30 sagteware.Vir kwantitatiewe analise is die kenmerkende X-straal-intensiteit vir elke element in die TEM-skanderingmodus gemeet met 'n vaste data-verkrygingstyd van 30 s, 'n straalskanderingsarea van ~100 × 100 nm2 en 'n straalstroom van 50 pA.Die verhouding (Si + Al)-Mg-Fe in gelaagde silikate is bepaal met behulp van die eksperimentele koëffisiënt k, gekorrigeer vir dikte, verkry vanaf 'n standaard van natuurlike piropagarnet.
Alle beelde en ontledings wat in hierdie studie gebruik is, is beskikbaar op die JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Hierdie artikel verskaf die oorspronklike data.
Kitari, K. et al.Oppervlaksamestelling van asteroïde 162173 Ryugu soos waargeneem deur die Hayabusa2 NIRS3-instrument.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-tipe koolstofhoudende chondriete (CY): analoë van die Ryugu asteroïde oppervlak?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Die eerste samestellingsanalise van Ryugu-monsters is uitgevoer met behulp van 'n MicroOmega hiperspektrale mikroskoop.Nasionale Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Voorlopige ontleding van die Hyabusa2-monster het van die C-tipe asteroïde Ryugu teruggekeer.Nasionale Astron.6, 214–220 (2021).