شكرًا لك على زيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في غضون ذلك ، لضمان استمرار الدعم ، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
قد تكون الكويكبات من النوع C ، المتطايرة والغنية بالمواد العضوية ، أحد المصادر الرئيسية للمياه على الأرض.في الوقت الحاضر ، تعطي الكوندريتات الحاملة للكربون أفضل فكرة عن تركيبتها الكيميائية ، لكن المعلومات حول النيازك مشوهة: فقط الأنواع الأكثر ديمومة هي التي تعيش عند دخول الغلاف الجوي ثم تتفاعل مع بيئة الأرض.نقدم هنا نتائج دراسة حجمية وتحليلية دقيقة لجسيم Ryugu الأولي الذي تم تسليمه إلى الأرض بواسطة المركبة الفضائية Hayabusa-2.تظهر جزيئات Ryugu تطابقًا وثيقًا في التركيب مع كوندريت CI غير المجزأ كيميائيًا ولكن المتغير بالماء (نوع Iwuna) ، والذي يستخدم على نطاق واسع كمؤشر على التركيب العام للنظام الشمسي.تُظهر هذه العينة علاقة مكانية معقدة بين المواد العضوية الأليفاتية الغنية والسيليكات ذات الطبقات وتشير إلى درجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 30 درجة مئوية أثناء التعرية المائية.وجدنا وفرة من الديوتيريوم والديازونيوم بما يتفق مع أصل خارج المجموعة الشمسية.جسيمات ريوجو هي أكثر المواد الغريبة التي تمت دراستها من دون تلوث والتي لا يمكن فصلها على الإطلاق ، وهي تناسب التركيب العام للنظام الشمسي بشكل أفضل.
من يونيو 2018 إلى نوفمبر 2019 ، أجرت المركبة الفضائية Hayabusa2 التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) مسحًا مكثفًا عن بُعد للكويكب Ryugu.تشير البيانات من مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS3) في Hayabusa-2 إلى أن Ryugu قد يتكون من مادة مشابهة للكوندريت الكربوني المتحولة حرارياً و / أو الصدمات.أقرب تطابق هو CY chondrite (نوع Yamato) 2. يمكن تفسير البياض المنخفض لـ Ryugu من خلال وجود عدد كبير من المكونات الغنية بالكربون ، بالإضافة إلى حجم الجسيمات ، والمسامية ، وتأثيرات التجوية المكانية.قامت المركبة الفضائية Hayabusa-2 بهبوطين وجمع عينات على Ryuga.أثناء الهبوط الأول في 21 فبراير 2019 ، تم الحصول على المواد السطحية ، والتي تم تخزينها في المقصورة A من كبسولة العودة ، وأثناء الهبوط الثاني في 11 يوليو 2019 ، تم جمع المواد بالقرب من فوهة اصطناعية تشكلت بواسطة مصادم صغير محمول.يتم تخزين هذه العينات في الجناح C. يشير التوصيف الأولي غير المدمر للجسيمات في المرحلة الأولى في غرف خاصة غير ملوثة ومليئة بالنيتروجين النقي في المرافق التي تديرها JAXA إلى أن جسيمات Ryugu كانت أكثر تشابهًا مع CI4 chondrites وأظهرت "مستويات مختلفة من التباين" 3.التصنيف المتناقض ظاهريًا لـ Ryugu ، على غرار CY أو CI chondrites ، لا يمكن حله إلا من خلال التوصيف التفصيلي النظيري والعنصري والمعدني لجزيئات Ryugu.النتائج المقدمة هنا توفر أساسًا قويًا لتحديد أي من هذين التفسرين الأوليين للتكوين العام للكويكب Ryugu هو الأكثر ترجيحًا.
تم تخصيص ثمانية كريات ريوجو (إجمالي 60 ملجم تقريبًا) ، أربعة من الغرفة أ وأربعة من الغرفة ج ، إلى المرحلة 2 لإدارة فريق كوتشي.الهدف الرئيسي من الدراسة هو توضيح طبيعة وأصل وتاريخ تطور الكويكب Ryugu ، وتوثيق أوجه التشابه والاختلاف مع العينات الأخرى المعروفة خارج كوكب الأرض مثل الكوندريت وجزيئات الغبار بين الكواكب (IDPs) والمذنبات العائدة.العينات التي جمعتها مهمة Stardust التابعة لناسا.
أظهر التحليل المعدني المفصل لخمس حبيبات Ryugu (A0029 و A0037 و C0009 و C0014 و C0068) أنها تتكون أساسًا من سيليكات الصفائح الدقيقة والخشنة الحبيبات (حوالي 64-88 المجلد ٪ ؛ الشكل 1 أ ، ب ، الشكل التكميلي 1).والجدول الإضافي 1).توجد سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبات على شكل تكتلات ريشية (تصل إلى عشرات الميكرونات في الحجم) في مصفوفات دقيقة الحبيبات وغنية بالسيليكات (أقل من بضعة ميكرونات في الحجم).جسيمات السيليكات ذات الطبقات هي متعايشات السربنتين- الصابونيت (الشكل 1 ج).تُظهر خريطة (Si + Al) -Mg-Fe أيضًا أن مصفوفة السيليكات ذات الطبقات السائبة لها تركيبة وسيطة بين السربنتين والصابونيت (الشكل 2 أ ، ب).تحتوي مصفوفة phyllosilicate على معادن كربونات (~ 2–21 حجم٪) ، ومعادن كبريتيد (~ 2.4–5.5 حجم٪) ، ومغنتيت (~ 3.6–6.8 حجم٪).احتوت إحدى الجسيمات التي تم فحصها في هذه الدراسة (C0009) على كمية صغيرة (حوالي 0.5 حجم٪) من السيليكات اللامائية (الزبرجد الزيتوني والبيروكسين) ، والتي قد تساعد في تحديد المادة المصدر التي تكونت حجر ريوجو الخام 5.هذه السليكات اللامائية نادرة في حبيبات Ryugu وتم التعرف عليها بشكل إيجابي فقط في حبيبات C0009.توجد الكربونات في المصفوفة على شكل شظايا (أقل من بضع مئات من الميكرونات) ، معظمها دولوميت ، مع كميات صغيرة من كربونات الكالسيوم والبرينل.يحدث المغنتيت كجسيمات معزولة أو فرامبويدات أو لويحات أو مجاميع كروية.يتم تمثيل الكبريتيدات بشكل أساسي بواسطة البيروتيت في شكل موشورات / ألواح أو شرائح سداسية غير منتظمة.تحتوي المصفوفة على كمية كبيرة من البنتلانديت تحت الميكرون أو بالاشتراك مع البيروتيت. تحدث الأطوار الغنية بالكربون (أقل من 10 ميكرومتر في الحجم) في كل مكان في المصفوفة الغنية بالسيليكات. تحدث الأطوار الغنية بالكربون (أقل من 10 ميكرومتر في الحجم) في كل مكان في المصفوفة الغنية بالسيليكات. огатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются всеместно в богатой филлосиликатами матрциликатами м. تحدث الأطوار الغنية بالكربون (أقل من 10 ميكرومتر في الحجم) في كل مكان في المصفوفة الغنية بالسيليكات.富含 碳 的 相 （尺寸 <10 ميكرومتر） 普遍存在 于 富含 层状 硅酸盐 的 基质 中。富含 碳 的 相 （尺寸 <10 ميكرومتر） 普遍存在 于 富含 层状 硅酸盐 的 基质 中。 огатые углеродом фазы (размером <10 мкм) преобладают в богатой филлосиликатами матрице. تسود الأطوار الغنية بالكربون (<10 ميكرومتر في الحجم) في المصفوفة الغنية بالسيليكات.يتم عرض المعادن الإضافية الأخرى في الجدول التكميلي 1. قائمة المعادن المحددة من نمط حيود الأشعة السينية لمزيج C0087 و A0029 و A0037 متسقة للغاية مع تلك المحددة في CI (Orgueil) chondrite ، ولكنها تختلف اختلافًا كبيرًا عن CY و CM (نوع Mighei) chondrites (الشكل 1 مع البيانات الموسعة والشكل التكميلي 2).يتوافق أيضًا محتوى العنصر الكلي لحبوب Ryugu (A0098 ، C0068) مع chondrite 6 CI (البيانات الموسعة ، الشكل 2 والجدول التكميلي 2).في المقابل ، يتم استنفاد شوندريتات CM في عناصر معتدلة وشديدة التقلب ، خاصة Mn و Zn ، وأعلى في العناصر المقاومة للحرارة.تختلف تركيزات بعض العناصر اختلافًا كبيرًا ، مما قد يكون انعكاسًا لعدم التجانس المتأصل في العينة بسبب الحجم الصغير للجسيمات الفردية والتحيز الناتج في أخذ العينات.تشير جميع الخصائص الصخرية والمعدنية والعنصرية إلى أن حبيبات Ryugu تشبه إلى حد بعيد الكوندريت CI8،9،10.الاستثناء الملحوظ هو عدم وجود الفريهيدريت والكبريتات في حبيبات ريوجو ، مما يشير إلى أن هذه المعادن في كوندريت CI تشكلت عن طريق التجوية الأرضية.
أ ، صورة الأشعة السينية المركبة لـ Mg Kα (أحمر) ، Ca Kα (أخضر) ، Fe Kα (أزرق) ، و S Kα (أصفر) قسم مصقول جاف C0068.يتكون الجزء من سيليكات طبقات (أحمر: ~ 88 حجمًا٪) ، كربونات (دولوميت ؛ أخضر فاتح: ~ 1.6 حجم٪) ، أكسيد الحديد الأسود: ~ 5.3 حجم٪) وكبريتيد (أصفر: كبريتيد = ~ 2.5٪ حجم مقال ب ، صورة للمنطقة الكنتورية في إلكترونات متناثرة على a. ج ، صورة المجهر الإلكتروني للإرسال عالي الدقة (TEM) لنمو نموذجي من السابونيت السربنتين يظهر نطاقات شعرية من السربنتين والصابونيت تبلغ 0.7 نانومتر و 1.1 نانومتر ، على التوالي.
يظهر تكوين المصفوفة وسيليكات الطبقات (٪) لجسيمات Ryugu A0037 (دوائر حمراء صلبة) وجزيئات C0068 (دوائر زرقاء صلبة) في النظام الثلاثي (Si + Al) -Mg-Fe.أ ، نتائج التحليل المجهري للمسبار الإلكتروني (EPMA) التي تم رسمها مقابل CI chondrites (Ivuna ، Orgueil ، Alais) تظهر باللون الرمادي للمقارنة.ب ، مسح TEM (STEM) والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) الموضح للمقارنة مع النيازك Orgueil9 و Murchison46 و IDP المرطب.تم تحليل phyllosilicates الحبيبات الدقيقة والخشنة ، وتجنب الجزيئات الصغيرة من كبريتيد الحديد.توضح الخطوط المنقطة في أ و ب خطوط انحلال السابونيت والسربنتين.قد يكون التركيب الغني بالحديد في a ناتجًا عن حبيبات كبريتيد الحديد تحت الميكرون داخل حبيبات السيليكات ذات الطبقات ، والتي لا يمكن استبعادها من خلال الدقة المكانية لتحليل EPMA.قد تكون نقاط البيانات التي تحتوي على محتوى Si أعلى من الصابونيت في b ناتجة عن وجود مادة نانوية غير متبلورة غنية بالسيليكون في فجوات طبقة phyllosilicate.عدد التحليلات: N = 69 لـ A0037 ، N = 68 لـ EPMA ، N = 68 لـ C0068 ، N = 19 لـ A0037 و N = 27 لـ C0068 لـ STEM-EDS.ج ، خريطة نظيرية للجسيم ثلاثيوكسي Ryugu C0014-4 مقارنة مع قيم كوندريت CI (Orgueil) و CY (Y-82162) وبيانات الأدبيات (CM و C2-ung).لقد حصلنا على بيانات عن نيزك Orgueil و Y-82162.CCAM هو خط من معادن الكوندريت الكربونية اللامائية ، TFL هو خط تقسيم الأرض.خرائط d و Δ17O و δ18O لجسيم Ryugu C0014-4 و CI chondrite (Orgueil) و CY chondrite (Y-82162) (هذه الدراسة).Δ17O_Ryugu: قيمة Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: متوسط ​​قيمة Δ17O لـ Orgueil.Δ17O_Y-82162: متوسط ​​قيمة Δ17O لـ Y-82162.يتم أيضًا عرض بيانات CI و CY من الأدبيات 41 و 48 و 49 للمقارنة.
تم إجراء تحليل نظائر الكتلة للأكسجين على عينة 1.83 مجم من المادة المستخرجة من C0014 الحبيبي بالفلورة بالليزر (الطرق).للمقارنة ، قمنا بتشغيل سبع نسخ من Orgueil (CI) (الكتلة الإجمالية = 8.96 مجم) وسبع نسخ من Y-82162 (CY) (الكتلة الإجمالية = 5.11 مجم) (الجدول التكميلي 3).
على التين.يوضح الشكل 2 د فصلًا واضحًا بين Δ17O و 18O بين متوسط ​​وزن جزيئات Orgueil و Ryugu مقارنة بـ Y-82162.Δ17O لجسيم Ryugu C0014-4 أعلى من جسيم Orgeil ، على الرغم من التداخل عند 2 sd.تحتوي جسيمات Ryugu على قيم Δ17O أعلى مقارنةً بـ Orgeil ، والتي قد تعكس التلوث الأرضي للأخيرة منذ سقوطها في عام 1864. تؤدي التجوية في البيئة الأرضية بالضرورة إلى دمج الأكسجين الجوي ، مما يجعل التحليل العام أقرب إلى خط التجزئة الأرضي (TFL).يتوافق هذا الاستنتاج مع البيانات المعدنية (التي تمت مناقشتها سابقًا) التي تفيد بأن حبيبات Ryugu لا تحتوي على هيدرات أو كبريتات ، بينما يحتوي Orgeil على ذلك.
استنادًا إلى البيانات المعدنية المذكورة أعلاه ، تدعم هذه النتائج ارتباطًا بين حبيبات Ryugu و CI chondrites ، ولكنها تستبعد وجود ارتباط بين chondrites CY.حقيقة أن حبيبات Ryugu غير مرتبطة بكوندريت CY ، والتي تظهر علامات واضحة على معادن الجفاف ، أمر محير.يبدو أن الملاحظات المدارية لـ Ryugu تشير إلى أنها تعرضت للجفاف ومن ثم فهي تتكون على الأرجح من مادة CY.أسباب هذا الاختلاف الظاهر لا تزال غير واضحة.تم تقديم تحليل نظائر الأكسجين لجسيمات Ryugu الأخرى في ورقة مصاحبة 12. ومع ذلك ، فإن نتائج مجموعة البيانات الموسعة هذه تتوافق أيضًا مع الارتباط بين جسيمات Ryugu و CI chondrites.
باستخدام تقنيات التحليل الدقيق المنسقة (الشكل التكميلي 3) ، قمنا بفحص التوزيع المكاني للكربون العضوي على كامل مساحة السطح لكسر شعاع الأيونات المركّز (FIB) C0068.25 (الأشكال 3 أ-و).أطياف امتصاص الأشعة السينية ذات البنية الدقيقة للكربون (NEXAFS) عند الحافة القريبة في القسم C0068.25 تُظهر عدة مجموعات وظيفية - عطرية أو C = C (285.2 eV) ، C = O (286.5 eV) ، CH (287.5 eV) و C (= O) O (288.8 eV) - هيكل الجرافين غائب عند 291.7 درجة حرارية (الشكل.تختلف ذروة CH القوية (287.5 eV) للمواد العضوية الجزئية لـ C0068.25 عن المواد العضوية غير القابلة للذوبان للكوندريت الكربوني المدروسة سابقًا وهي أكثر تشابهًا مع IDP14 والجسيمات المذنبة التي حصلت عليها مهمة Stardust.تشير ذروة CH القوية عند 287.5 فولتًا وعطريًا ضعيفًا جدًا أو ذروة C = C عند 285.2 فولتًا إلى أن المركبات العضوية غنية بالمركبات الأليفاتية (الشكل 3 أ والشكل التكميلي 3 أ).المناطق الغنية بالمركبات العضوية الأليفاتية موضعية في سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبية ، وكذلك في المناطق ذات البنية الكربونية العطرية الضعيفة (أو C = C) (الشكل 3 ج ، د).في المقابل ، أظهر A0037،22 (الشكل التكميلي 3) جزئيًا محتوى أقل من المناطق الأليفاتية الغنية بالكربون.المعادن الأساسية لهذه الحبوب غنية بالكربونات ، على غرار الكوندريت CI 16 ، مما يشير إلى تغيير واسع النطاق لمياه المصدر (الجدول التكميلي 1).ستفضل ظروف الأكسدة تركيزات أعلى من مجموعات الكربونيل والكربوكسيل الوظيفية في المركبات العضوية المرتبطة بالكربونات.يمكن أن يختلف التوزيع دون الميكرون للمواد العضوية ذات الهياكل الكربونية الأليفاتية اختلافًا كبيرًا عن توزيع السيليكات ذات الطبقات الخشنة.تم العثور على تلميحات من المركبات العضوية الأليفاتية المرتبطة phyllosilicate-OH في نيزك بحيرة تاجيش.تشير البيانات التحليلية الدقيقة المنسقة إلى أن المادة العضوية الغنية بالمركبات الأليفاتية قد تكون منتشرة على نطاق واسع في الكويكبات من النوع C وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالسيليكات الصفائحية.يتوافق هذا الاستنتاج مع التقارير السابقة عن الميثان الأليفاتية / العطرية في جسيمات Ryugu التي أظهرها MicroOmega ، وهو مجهر طيفي قريب من الأشعة تحت الحمراء.السؤال المهم الذي لم يتم حله هو ما إذا كانت الخصائص الفريدة للمركبات العضوية الغنية بالكربون الأليفاتية المرتبطة بحبيبات فيلوسيليكات الخشنة الحبيبية التي لوحظت في هذه الدراسة موجودة فقط على كويكب ريوجو.
أ ، تم تطبيع أطياف الكربون NEXAFS إلى 292 فولتًا في المنطقة الغنية بالعطرية (C = C) (الأحمر) ، وفي المنطقة الغنية بالأليفاتية (الخضراء) ، وفي المصفوفة (الأزرق).الخط الرمادي هو الطيف العضوي غير القابل للذوبان Murchison 13 للمقارنة.au ، وحدة التحكيم.ب ، صورة طيفية بالمسح الضوئي للأشعة السينية المجهري للإرسال (STXM) لحافة كربون تُظهر أن القسم يهيمن عليه الكربون.ج ، مؤامرة مركب RGB ذات مناطق غنية عطرية (C = C) (حمراء) ، ومناطق غنية بالأليفاتية (خضراء) ، ومصفوفة (زرقاء).د ، تتركز المواد العضوية الغنية بالمركبات الأليفاتية في سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبية ، ويتم توسيع المنطقة من الصناديق المنقطة البيضاء في ب و ج.ه ، الكرات النانوية الكبيرة (ng-1) في المنطقة الموسعة من المربع الأبيض المنقط في b و c.ل: بيرهوتيت.Pn: نيكل كروميت.f ، مقياس الطيف الكتلي الثانوي للأيونات النانوية (NanoSIMS) ، الهيدروجين (1H) ، الكربون (12C) ، والنيتروجين (12C14N) الصور الأولية ، صور نسبة عنصر 12C / 1H ، والصور النظيرية المتقاطعة D و δ13C و 15N - القسم PG-1: الجرافيت قبل الشمسي مع إثراء شديد للجدول 4C).
يمكن أن توفر الدراسات الحركية لتدهور المادة العضوية في نيازك مورشيسون معلومات مهمة حول التوزيع غير المتجانس للمادة العضوية الأليفاتية الغنية بحبوب ريوجو.توضح هذه الدراسة أن روابط CH الأليفاتية في المادة العضوية تستمر حتى درجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 30 درجة مئوية عند الوالد و / أو تتغير مع علاقات درجة الحرارة الزمنية (على سبيل المثال 200 سنة عند 100 درجة مئوية و 0 درجة مئوية 100 مليون سنة)..إذا لم يتم تسخين المادة الأولية عند درجة حرارة معينة لأكثر من وقت معين ، فيمكن الحفاظ على التوزيع الأصلي للمواد العضوية الأليفاتية الغنية بالسيليكات.ومع ذلك ، قد تؤدي تغييرات مصدر المياه الصخرية إلى تعقيد هذا التفسير ، حيث لا يُظهر A0037 الغني بالكربونات أي مناطق أليفاتية غنية بالكربون مرتبطة بسيليكات الصفائح.يتوافق هذا التغيير في درجة الحرارة المنخفضة تقريبًا مع وجود الفلسبار المكعب في حبوب Ryugu (الجدول التكميلي 1).
يحتوي الجزء C0068.25 (ng-1 ؛ الأشكال 3 أ-ج ، هـ) على طبقة نانوية كبيرة تظهر أطياف عطرية عالية (أو C = C) وأليفاتية معتدلة وأطياف ضعيفة من C (= O) O و C = O..لا يتطابق توقيع الكربون الأليفاتي مع توقيع المواد العضوية غير القابلة للذوبان والأغلفة النانوية العضوية المرتبطة بالكوندريت (الشكل 3 أ).أظهر التحليل الطيفي لرامان والأشعة تحت الحمراء للأغلفة النانوية في بحيرة تاجيش أنها تتكون من مركبات عضوية أليفاتية ومؤكسدة ومركبات عضوية عطرية متعددة الحلقات مضطربة ذات بنية معقدة.نظرًا لأن المصفوفة المحيطة تحتوي على مواد عضوية غنية بالمركبات الأليفاتية ، فإن توقيع الكربون الأليفاتي في ng-1 قد يكون قطعة أثرية تحليلية.ومن المثير للاهتمام ، أن ng-1 يحتوي على سيليكات غير متبلورة مضمنة (الشكل 3 هـ) ، وهو نسيج لم يتم الإبلاغ عنه بعد لأي مواد عضوية خارج كوكب الأرض.قد تكون السيليكات غير المتبلورة مكونات طبيعية لـ ng-1 أو ناتجة عن عدم بلورة السيليكات المائية / اللامائية بواسطة الأيونات و / أو حزمة الإلكترون أثناء التحليل.
تُظهر صور NanoSIMS الأيونية للقسم C0068.25 (الشكل 3f) تغييرات موحدة في δ13C و δ15N ، باستثناء حبيبات ما قبل الشمع بإثراء كبير 13 درجة مئوية يبلغ 30811 ‰ (PG-1 في صورة δ13C في الشكل 3f) (الجدول التكميلي 4).تُظهر صور الحبوب الأولية للأشعة السينية وصور TEM عالية الدقة فقط تركيز الكربون والمسافة بين المستويات القاعدية البالغة 0.3 نانومتر ، والتي تتوافق مع الجرافيت.من الجدير بالذكر أن قيم δD (841 ± 394 ‰) و δ15N (169 ± 95 ‰) ، المخصبة في المواد العضوية الأليفاتية المرتبطة بحبيبات الصفائح الخشنة الحبيبية ، تبين أنها أعلى قليلاً من المتوسط ​​للمنطقة C بأكملها (δD = 528 ± 139).‰ ، δ15N = 67 ± 15 ‰) في C0068.25 (الجدول التكميلي 4).تشير هذه الملاحظة إلى أن المواد العضوية الغنية بالأليفاتية في سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبية قد تكون أكثر بدائية من المواد العضوية المحيطة ، حيث قد تكون هذه الأخيرة قد خضعت لتبادل نظائر مع الماء المحيط في الجسم الأصلي.بدلاً من ذلك ، قد تكون هذه التغييرات النظيرية مرتبطة أيضًا بعملية التكوين الأولية.يتم تفسير أن السيليكات ذات الطبقات الدقيقة في كوندريت CI تشكلت نتيجة للتغيير المستمر لمجموعات السيليكات اللامائية الأصلية الحبيبية الخشنة.قد تكون المادة العضوية الغنية بالأليفاتية قد تكونت من جزيئات سليفة في قرص الكواكب الأولية أو الوسط بين النجمي قبل تكوين النظام الشمسي ، ثم تغيرت بشكل طفيف أثناء تغيرات المياه في الجسم الأم ريوجو (الكبير). حجم Ryugu (أقل من 1.0 كم) صغير جدًا بحيث لا يحافظ بشكل كافٍ على الحرارة الداخلية للتغيير المائي لتشكيل المعادن المائية. حجم Ryugu (أقل من 1.0 كم) صغير جدًا بحيث لا يحافظ على حرارة داخلية كافية للتغيير المائي لتكوين معادن مائية. (<1،0 ميكرومتر) ых минералов25. حجم ريوجو (<1.0 كم) صغير جدًا بحيث لا يحافظ على حرارة داخلية كافية لتغيير المياه لتكوين معادن مائية 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 含水 矿物 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 含水 矿物 25。 الصفحة الرئيسية حجم ريوجو (<1.0 كم) صغير جدًا لدعم الحرارة الداخلية لتغيير المياه لتكوين معادن مائية 25.لذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى أسلاف Ryugu التي يبلغ حجمها عشرات الكيلومترات.قد تحتفظ المادة العضوية الغنية بالمركبات الأليفاتية بنسب نظائرها الأصلية بسبب الارتباط مع سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبات.ومع ذلك ، تظل الطبيعة الدقيقة للحاملات الثقيلة النظيرية غير مؤكدة بسبب الخلط المعقد والدقيق للمكونات المختلفة في كسور FIB هذه.يمكن أن تكون هذه مواد عضوية غنية بالمركبات الأليفاتية في حبيبات ريوجو أو سيليكات الصفائح الخشنة المحيطة بها.لاحظ أن المادة العضوية في جميع الكوندريتات الكربونية تقريبًا (بما في ذلك كوندريت CI) تميل إلى أن تكون أكثر ثراءً في D منها في phyllosilicates ، باستثناء CM Paris 24 ، 26 نيزكًا.
قطع حجم δD و δ15N لشرائح FIB التي تم الحصول عليها لـ A0002.23 و A0002.26 و A0037.22 و A0037.23 و C0068.23 و C0068.25 و C0068.26 شرائح FIB (إجمالي سبع شرائح FIB من ثلاثة جسيمات Ryugu) يظهر في الشكل مقارنة بين NanoSIMS وكائنات أخرى من النظام الشمسي.4 (الجدول التكميلي 4) 27،28.تتوافق التغييرات في الحجم في δD و δ15N في ملفات تعريف A0002 و A0037 و C0068 مع تلك الموجودة في IDP ، ولكنها أعلى منها في CM و CI chondrites (الشكل 4).لاحظ أن نطاق قيم δD لعينة Comet 29 (-240 إلى 1655 ‰) أكبر من نطاق Ryugu.حجمي δD و 15N لمحات Ryukyu ، كقاعدة عامة ، أصغر من متوسط ​​مذنبات عائلة المشتري وسحابة أورت (الشكل 4).قد تعكس قيم δD المنخفضة للكوندريت CI تأثير التلوث الأرضي في هذه العينات.بالنظر إلى أوجه التشابه بين Bells و Lake Tagish و IDP ، فإن التباين الكبير في قيم δD و N في جسيمات Ryugu قد يعكس التغييرات في التواقيع النظيرية الأولية للتركيبات العضوية والمائية في النظام الشمسي المبكر.تشير التغييرات النظيرية المماثلة في δD و N في جسيمات Ryugu و IDP إلى أن كلاهما يمكن أن يكون قد تشكل من مادة من نفس المصدر.يعتقد أن النازحين ينحدرون من مصادر مذنبة 14.لذلك ، قد يحتوي Ryugu على مادة تشبه المذنب و / أو على الأقل النظام الشمسي الخارجي.ومع ذلك ، قد يكون هذا أكثر صعوبة مما ذكرناه هنا بسبب (1) خليط من الماء الغني بالكروية و D على الجسم الأم 31 و (2) نسبة D / H للمذنب كدالة للنشاط المذنبي 32.ومع ذلك ، فإن أسباب عدم التجانس الملحوظ لنظائر الهيدروجين والنيتروجين في جسيمات Ryugu ليست مفهومة تمامًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى العدد المحدود من التحليلات المتاحة اليوم.لا تزال نتائج أنظمة نظائر الهيدروجين والنيتروجين تثير احتمال احتواء Ryugu على معظم المواد من خارج النظام الشمسي ، وبالتالي قد تظهر بعض التشابه مع المذنبات.لم يُظهر ملف تعريف Ryugu أي ارتباط واضح بين δ13C و 15N (الجدول التكميلي 4).
التركيب النظيري الكلي لـ H و N لجزيئات Ryugu (الدوائر الحمراء: A0002 ، A0037 ؛ الدوائر الزرقاء: C0068) يرتبط بحجم الطاقة الشمسية 27 ، عائلة المشتري المتوسطة (JFC27) ، ومذنبات سحابة Oort (OCC27) ، IDP28 ، والغضاريف الكربونية.مقارنة النيزك 27 (CI ، CM ، CR ، C2-ung).التركيبة النظيرية معطاة في الجدول التكميلي 4. الخطوط المنقطة هي القيم النظيرية الأرضية لـ H و N.
يظل نقل المواد المتطايرة (مثل المواد العضوية والماء) إلى الأرض مصدر قلق 26،27،33.قد تكون المواد العضوية دون الميكرون المرتبطة بالسيليكات الخشنة في جسيمات ريوجو المحددة في هذه الدراسة مصدرًا مهمًا للمواد المتطايرة.المواد العضوية الموجودة في سيليكات الصفائح الخشنة الحبيبات محصنة بشكل أفضل من التحلل 16 ، 34 والتعفن 35 من المواد العضوية في المصفوفات دقيقة الحبيبات.يعني التركيب النظائري الأثقل للهيدروجين في الجسيمات أنه من غير المحتمل أن تكون المصدر الوحيد للمواد المتطايرة التي تم نقلها إلى الأرض المبكرة.يمكن خلطها مع مكونات ذات تركيبة أخف من نظائر الهيدروجين ، كما تم اقتراحه مؤخرًا في فرضية وجود المياه التي تحركها الرياح الشمسية في السيليكات.
في هذه الدراسة ، أظهرنا أن النيازك CI ، على الرغم من أهميتها الجيوكيميائية كممثلين للتركيب العام للنظام الشمسي ، 6،10 هي عينات ملوثة أرضية.نقدم أيضًا دليلًا مباشرًا على التفاعلات بين المواد العضوية الأليفاتية الغنية والمعادن المائية المجاورة ونقترح أن Ryugu قد تحتوي على مواد خارج المجموعة الشمسية.تظهر نتائج هذه الدراسة بوضوح أهمية أخذ العينات المباشر من البروتوسترويدات والحاجة إلى نقل العينات المعادة في ظل ظروف خاملة ومعقمة تمامًا.تُظهر الأدلة المقدمة هنا أن جسيمات Ryugu هي بلا شك واحدة من أكثر مواد النظام الشمسي غير الملوثة المتاحة للأبحاث المختبرية ، وستؤدي الدراسة الإضافية لهذه العينات الثمينة بلا شك إلى توسيع فهمنا لعمليات النظام الشمسي المبكرة.جسيمات ريوجو هي أفضل تمثيل للتركيب الكلي للنظام الشمسي.
لتحديد البنية المجهرية المعقدة والخصائص الكيميائية لعينات مقياس ما دون الميكرون ، استخدمنا التصوير المقطعي المحوسب المستند إلى الإشعاع السنكروترون (SR-XCT) وحيود الأشعة السينية SR (XRD) -CT ، FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.لا يوجد تدهور أو تلوث بسبب الغلاف الجوي للأرض ولا ضرر من الجسيمات الدقيقة أو العينات الميكانيكية.في غضون ذلك ، أجرينا تحليلًا حجميًا منهجيًا باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) -EDS و EPMA و XRD وتحليل التنشيط النيوتروني الآلي (INAA) ومعدات فلورة نظائر الأكسجين بالليزر.يتم عرض إجراءات الفحص في الشكل التكميلي 3 ويتم وصف كل مقايسة في الأقسام التالية.
تم استرداد الجسيمات من الكويكب Ryugu من وحدة إعادة الدخول Hayabusa-2 وتم تسليمها إلى مركز التحكم JAXA في ساغاميهارا باليابان ، دون تلويث الغلاف الجوي للأرض 4.بعد التوصيف الأولي وغير المدمر في منشأة تديرها JAXA ، استخدم حاويات نقل داخلية قابلة للغلق وأكياس كبسولات عينات (قطرها 10 أو 15 مم من الكريستال الياقوتي والفولاذ المقاوم للصدأ ، اعتمادًا على حجم العينة) لتجنب التدخل البيئي.بيئة.y و / أو الملوثات الأرضية (مثل بخار الماء والهيدروكربونات والغازات الجوية والجسيمات الدقيقة) والتلوث المتبادل بين العينات أثناء تحضير العينة ونقلها بين المعاهد والجامعات.لتجنب التدهور والتلوث بسبب التفاعل مع الغلاف الجوي للأرض (بخار الماء والأكسجين) ، تم تنفيذ جميع أنواع تحضير العينات (بما في ذلك التقطيع باستخدام إزميل التنتالوم ، باستخدام منشار سلكي متوازن من الماس (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) وقطع الايبوكسي) التحضير للتركيب) في صندوق القفازات تحت N2 نظيف وجاف (نقطة الندى: -80 إلى -60 درجة مئوية ، O.يتم تنظيف جميع العناصر المستخدمة هنا بمزيج من الماء عالي النقاوة والإيثانول باستخدام موجات فوق صوتية بترددات مختلفة.
نحن هنا ندرس مجموعة نيزك المعهد الوطني للبحوث القطبية (NIPR) لمركز أبحاث نيزك أنتاركتيكا (CI: Orgueil ، CM2.4: Yamato (Y) -791198 ، CY: Y-82162 و CY: Y 980115).
للنقل بين أدوات تحليل SR-XCT و NanoSIMS و STXM-NEXAFS و TEM ، استخدمنا حامل عينة سامسونج العالمي الموصوف في الدراسات السابقة.
تم إجراء تحليل SR-XCT لعينات Ryugu باستخدام نظام التصوير المقطعي المحوسب المتكامل BL20XU / SPring-8.يتكون نظام التصوير المقطعي المحوسب المتكامل من أوضاع قياس مختلفة: مجال الرؤية الواسع ووضع الدقة المنخفضة (WL) لالتقاط الهيكل الكامل للعينة ومجال الرؤية الضيق ووضع الدقة العالية (NH) لقياس دقيق لمنطقة العينة.الفائدة والصور الشعاعية للحصول على نمط حيود لحجم العينة ، وإجراء XRD-CT للحصول على رسم تخطيطي ثنائي الأبعاد لمراحل المعادن في المستوى الأفقي في العينة.لاحظ أنه يمكن إجراء جميع القياسات دون استخدام النظام المدمج لإزالة حامل العينة من القاعدة ، مما يسمح بإجراء قياسات دقيقة للتصوير المقطعي المحوسب و XRD-CT.تم تجهيز كاشف الأشعة السينية WL (BM AA40P ؛ Hamamatsu Photonics) بكاميرا إضافية 4608 × 4608 بكسل لأشباه الموصلات المعدنية (CMOS) (C14120-20P ؛ Hamamatsu Photonics) مع وميض يتكون من 10 لوتيتيوم ألومنيوم عقيق سماكة بلورية أحادية µm (عدسة Lu3Al5O12: Ce).حجم البكسل في وضع WL حوالي 0.848 ميكرومتر.وبالتالي ، فإن مجال الرؤية (FOV) في وضع WL يبلغ حوالي 6 مم في وضع التصوير المقطعي المحوسب.تم تجهيز كاشف الأشعة السينية بوضع NH (BM AA50 ؛ Hamamatsu Photonics) بسمك 20 ميكرومتر من عقيق الجادولينيوم والألومنيوم والجاليوم (Gd3Al2Ga3O12) ، وكاميرا CMOS (C11440-22CU) بدقة 2048 × 2048 بكسل ؛Hamamatsu Photonics) وعدسة × 20.يبلغ حجم البكسل في وضع NH حوالي 0.25 ميكرومتر ومجال الرؤية حوالي 0.5 مم.تم تجهيز كاشف وضع XRD (BM AA60 ؛ Hamamatsu Photonics) بمضيء يتكون من شاشة مسحوق P43 (Gd2O2S: Tb) بسماكة 50 ميكرون ، وكاميرا CMOS بدقة 2304 × 2304 بكسل (C15440-20UP ؛ Hamamatsu Photonics) وعدسة ترحيل.الكاشف له حجم بكسل فعال يبلغ 19.05 ميكرومتر ومجال رؤية يبلغ 43.9 مم 2.لزيادة مجال الرؤية ، طبقنا إجراء التصوير المقطعي المحوسب في وضع WL.تتكون صورة الضوء المرسلة لإعادة الإعمار المقطعي من صورة في نطاق 180 درجة إلى 360 درجة تنعكس أفقيًا حول محور الدوران ، وصورة في نطاق من 0 درجة إلى 180 درجة.
في وضع XRD ، يتم تركيز حزمة الأشعة السينية بواسطة لوحة منطقة Fresnel.في هذا الوضع ، يتم وضع الكاشف خلف العينة بمسافة 110 مم وتوقف الشعاع أمام الكاشف بمقدار 3 مم.تم الحصول على صور الحيود في النطاق 2 درجة من 1.43 درجة إلى 18.00 درجة (درجة الحزوز d = 16.6-1.32 Å) مع تركيز بقعة الأشعة السينية في الجزء السفلي من مجال رؤية الكاشف.تتحرك العينة عموديًا على فترات منتظمة ، مع نصف دورة لكل خطوة مسح رأسية.إذا كانت الجزيئات المعدنية تفي بشرط Bragg عند تدويرها بزاوية 180 درجة ، فمن الممكن الحصول على حيود جزيئات المعادن في المستوى الأفقي.تم بعد ذلك دمج صور الحيود في صورة واحدة لكل خطوة مسح رأسي.شروط اختبار SR-XRD-CT هي نفسها تقريبًا تلك الخاصة بمقايسة SR-XRD.في وضع XRD-CT ، يتم وضع الكاشف 69 مم خلف العينة.تتراوح صور الانعراج في النطاق 2 درجة من 1.2 درجة إلى 17.68 درجة (د = 19.73 إلى 1.35 درجة مئوية) ، حيث يتماشى كل من شعاع الأشعة السينية ومحدد الحزمة مع مركز مجال رؤية الكاشف.امسح العينة أفقيًا وقم بتدوير العينة 180 درجة.أعيد بناء صور SR-XRD-CT بكثافة معدنية قصوى كقيم بكسل.باستخدام المسح الأفقي ، يتم عادةً مسح العينة ضوئيًا في 500-1000 خطوة.
بالنسبة لجميع التجارب ، تم تثبيت طاقة الأشعة السينية عند 30 كيلو فولت ، لأن هذا هو الحد الأدنى لاختراق الأشعة السينية في النيازك التي يبلغ قطرها حوالي 6 مم.كان عدد الصور التي تم الحصول عليها لجميع قياسات التصوير المقطعي المحوسب أثناء الدوران 180 درجة 1800 (3600 لبرنامج الإزاحة المقطعية) ، وكان وقت التعرض للصور 100 مللي ثانية لوضع WL ، و 300 مللي ثانية لوضع NH ، و 500 مللي ثانية لـ XRD ، و 50 مللي ثانية.مللي ثانية لـ XRD-CT مللي ثانية.يبلغ وقت مسح العينة النموذجي حوالي 10 دقائق في وضع WL و 15 دقيقة في وضع NH و 3 ساعات لـ XRD و 8 ساعات لـ SR-XRD-CT.
أعيد بناء صور التصوير المقطعي المحوسب عن طريق الإسقاط الخلفي التلافيفي وتطبيعها لمعامل التوهين الخطي من 0 إلى 80 سم -1.تم استخدام برنامج Slice لتحليل البيانات ثلاثية الأبعاد وتم استخدام برنامج muXRD لتحليل بيانات XRD.
تم تلميع جسيمات Ryugu المثبتة بالإيبوكسي (A0029 و A0037 و C0009 و C0014 و C0068) تدريجيًا على السطح إلى مستوى 0.5 ميكرومتر (3 متر) من فيلم اللف الماسي في ظل ظروف جافة ، وتجنب تلامس المواد مع السطح أثناء عملية التلميع.تم فحص السطح المصقول لكل عينة أولاً بواسطة المجهر الضوئي ثم إلكترونات مبعثرة للخلف للحصول على صور المعادن والملمس (BSE) للعينات وعناصر NIPR النوعية باستخدام JEOL JSM-7100F SEM المجهز بمقياس طيف مشتت للطاقة (AZtec).الطاقة) الصورة.لكل عينة ، تم تحليل محتوى العناصر الرئيسية والثانوية باستخدام محلل دقيق لمسبار إلكتروني (EPMA ، JEOL JXA-8200).تحليل جزيئات phyllosilicate والكربونات عند 5 nA ، المعايير الطبيعية والاصطناعية عند 15 keV ، sulfides ، Magnetite ، olivine ، و pyroxene عند 30 nA.تم حساب الدرجات النموذجية من خرائط العناصر وصور مرض جنون البقر باستخدام برنامج ImageJ 1.53 مع تعيين عتبات مناسبة بشكل تعسفي لكل معدن.
تم إجراء تحليل نظائر الأكسجين في الجامعة المفتوحة (ميلتون كينز ، المملكة المتحدة) باستخدام نظام الفلورة بالليزر بالأشعة تحت الحمراء.تم تسليم عينات Hayabusa2 للجامعة المفتوحة 38 في حاويات مليئة بالنيتروجين لنقلها بين المنشآت.
تم إجراء تحميل العينة في علبة القفازات النيتروجينية بمستوى أكسجين مراقب أقل من 0.1٪.بالنسبة للعمل التحليلي Hayabusa2 ، تم تصنيع حامل جديد لعينة Ni ، يتكون من فتحتين فقط (قطر 2.5 مم ، عمق 5 مم) ، أحدهما لجسيمات Hayabusa2 والآخر للمعيار الداخلي السبج.أثناء التحليل ، تمت تغطية بئر العينة المحتوية على مادة Hayabusa2 بنافذة BaF2 داخلية بسمك 1 مم وقطر 3 مم لحمل العينة أثناء تفاعل الليزر.تم الحفاظ على تدفق BrF5 إلى العينة عن طريق قطع قناة خلط الغاز في حامل عينة Ni.تم أيضًا إعادة تكوين حجرة العينة بحيث يمكن إزالتها من خط الفلورة الفراغي ثم فتحها في صندوق قفاز مملوء بالنيتروجين.تم إغلاق الحجرة المكونة من قطعتين بختم ضغط بحشية نحاسية ومشبك سلسلة EVAC Quick Release CeFIX 38.تسمح نافذة BaF2 بسمك 3 مم أعلى الحجرة بالمراقبة المتزامنة للعينة وتسخين الليزر.بعد تحميل العينة ، ثبت الحجرة مرة أخرى وأعد الاتصال بالخط المفلور.قبل التحليل ، تم تسخين حجرة العينة في فراغ إلى حوالي 95 درجة مئوية طوال الليل لإزالة أي رطوبة ممتصة.بعد التسخين طوال الليل ، تم السماح للغرفة بالتبريد إلى درجة حرارة الغرفة ثم تم تطهير الجزء المعرض للجو أثناء نقل العينة بثلاث قسامات من BrF5 لإزالة الرطوبة.تضمن هذه الإجراءات عدم تعرض عينة Hayabusa 2 للجو وعدم تلوثها بالرطوبة من جزء الخط المفلور الذي يتم تهويته في الغلاف الجوي أثناء تحميل العينة.
تم تحليل عينات جسيمات Ryugu C0014-4 و Orgueil (CI) في وضع "فردي" معدل ، بينما تم إجراء تحليل Y-82162 (CY) على صينية واحدة بها آبار عينات متعددة.بسبب تركيبتها اللامائية ، ليس من الضروري استخدام طريقة واحدة للكوندريت CY.تم تسخين العينات باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون بالأشعة تحت الحمراء لشركة Photon Machines Inc.قوة 50 واط (10.6 ميكرومتر) مركبة على جسر الرافعة XYZ في وجود BrF5.يراقب نظام الفيديو المدمج مسار التفاعل.بعد الفلورة ، تم تنقية O2 المتحررة باستخدام مصائد نيتروجين مبردة وطبقة مسخنة من KBr لإزالة أي فلور زائد.تم تحليل التركيب النظائري للأكسجين المنقى على مطياف الكتلة ثنائي القناة Thermo Fisher MAT 253 بدقة كتلة تبلغ حوالي 200.
في بعض الحالات ، كانت كمية O2 الغازية المنبعثة أثناء تفاعل العينة أقل من 140 ميكروغرام ، وهو الحد التقريبي لاستخدام جهاز منفاخ على مطياف الكتلة MAT 253.في هذه الحالات ، استخدم microvolumes للتحليل.بعد تحليل جسيمات Hayabusa2 ، تمت مفلورة معيار حجر السج بالفلور وتم تحديد تركيبة نظائر الأكسجين الخاصة به.
تتداخل أيونات جزء NF + NF3 + مع الحزمة ذات الكتلة 33 (16O17O).للتخلص من هذه المشكلة المحتملة ، تتم معالجة معظم العينات باستخدام إجراءات الفصل المبردة.يمكن القيام بذلك في الاتجاه الأمامي قبل تحليل MAT 253 أو كتحليل ثانٍ عن طريق إعادة الغاز الذي تم تحليله إلى المنخل الجزيئي الخاص وإعادة تمريره بعد الفصل المبرد.يتضمن الفصل المبرد تزويد الغاز إلى منخل جزيئي عند درجة حرارة النيتروجين السائل ثم تفريغه في منخل جزيئي أولي عند درجة حرارة -130 درجة مئوية.أظهرت الاختبارات المكثفة أن NF + يبقى على المنخل الجزيئي الأول ولا يحدث تجزئة كبيرة باستخدام هذه الطريقة.
بناءً على التحليلات المتكررة لمعايير السبج الداخلية الخاصة بنا ، فإن الدقة الكلية للنظام في وضع الخوار هي: ± 0.053 ‰ لـ δ17O ، ± 0.095 ‰ لـ δ18O ، ± 0.018 ‰ لـ Δ17O (2 sd).يتم إعطاء تحليل نظائر الأكسجين في ترميز دلتا القياسي ، حيث يتم حساب دلتا على النحو التالي:
استخدم أيضًا نسبة 17O / 16O لـ 17O.VSMOW هو المعيار الدولي لمعيار مياه البحر المتوسط ​​في فيينا.تمثل Δ17O الانحراف عن خط تجزئة الأرض ، وصيغة الحساب هي: Δ17O = δ17O - 0.52 × δ18O.تم تعديل جميع البيانات الواردة في الجدول التكميلي 3 حسب الفجوة.
تم استخراج المقاطع التي يبلغ سمكها حوالي 150 إلى 200 نانومتر من جسيمات Ryugu باستخدام أداة Hitachi High Tech SMI4050 FIB في JAMSTEC ، معهد Kochi Core Sampling Institute.لاحظ أنه تم استرداد جميع أقسام FIB من الأجزاء غير المعالجة من الجسيمات غير المعالجة بعد إزالتها من الأوعية المملوءة بغاز النيتروجين لنقل الكائنات الحية.لم يتم قياس هذه الشظايا بواسطة SR-CT ، ولكن تمت معالجتها بأقل قدر من التعرض للغلاف الجوي للأرض لتجنب الضرر المحتمل والتلوث الذي يمكن أن يؤثر على طيف الكربون K-edge.بعد ترسب طبقة واقية من التنجستن ، تم قطع المنطقة موضع الاهتمام (حتى 25 × 25 ميكرومتر) وتقليلها باستخدام حزمة أيونات Ga + بجهد متسارع قدره 30 كيلو فولت ، ثم عند 5 كيلو فولت وتيار مسبار 40 باسكال لتقليل تلف السطح.ثم تم وضع المقاطع الرفيعة للغاية على شبكة نحاسية موسعة (شبكة Kochi) باستخدام معالج دقيق مجهز بـ FIB.
تم ختم حبيبات Ryugu A0098 (1.6303mg) و C0068 (0.6483mg) مرتين في صفائح بولي إيثيلين نقية عالية النقاء في علبة قفازات مملوءة بالنيتروجين النقي على SPring-8 دون أي تفاعل مع الغلاف الجوي للأرض.تم إعداد عينة لـ JB-1 (صخرة مرجعية جيولوجية صادرة عن هيئة المسح الجيولوجي اليابانية) في جامعة طوكيو متروبوليتان.
يعقد INAA في معهد العلوم الإشعاعية والنووية المتكاملة ، جامعة كيوتو.تم تشعيع العينات مرتين بدورات تشعيع مختلفة تم اختيارها وفقًا لعمر النصف للنويدات المستخدمة لتقدير العناصر.أولاً ، تم تشعيع العينة في أنبوب تشعيع هوائي لمدة 30 ثانية.تدفقات النيوترونات الحرارية والسريعة في الشكل.3 هي 4.6 × 1012 و 9.6 × 1011 سم -2 ث -1 ، على التوالي ، لتحديد محتويات Mg و Al و Ca و Ti و V و Mn.تم أيضًا تشعيع مواد كيميائية مثل MgO (نقاوة 99.99٪ ، Soekawa Chemical) ، Al (نقاء 99.9٪ ، Soekawa Chemical) ، ومعدن Si (نقاء 99.999٪ ، FUJIFILM Wako Pure Chemical) لتصحيح التدخلات النووية مثل (n ، n).تم تشعيع العينة أيضًا بكلوريد الصوديوم (نقاء 99.99 ٪ ؛ MANAC) لتصحيح التغييرات في تدفق النيوترونات.
بعد تشعيع النيوترون ، تم استبدال لوح البولي إيثيلين الخارجي بأخرى جديدة ، وتم قياس إشعاع غاما المنبعث من العينة والمرجع على الفور باستخدام كاشف Ge.تم إعادة تشعيع نفس العينات لمدة 4 ساعات في أنبوب تشعيع هوائي.2 يحتوي على تدفقات نيوترونية حرارية وسريعة تبلغ 5.6 1012 و 1.2 1012 سم -2 ثانية -1 ، على التوالي ، لتحديد Na و K و Ca و Sc و Cr و Fe و Co و Ni و Zn و Ga و As و Content Se و Sb و Os و Ir و Au.تم تشعيع عينات التحكم من Ga و As و Se و Sb و Os و Ir و Au عن طريق تطبيق كميات مناسبة (من 10 إلى 50 ميكروغرام) من الحلول القياسية للتركيزات المعروفة لهذه العناصر على قطعتين من ورق الترشيح ، متبوعًا بإشعاع العينات.تم إجراء عدد أشعة جاما في معهد العلوم الإشعاعية والنووية المتكاملة بجامعة كيوتو ومركز أبحاث RI بجامعة طوكيو متروبوليتان.الإجراءات التحليلية والمواد المرجعية للتحديد الكمي لعناصر INAA هي نفسها التي تم وصفها في عملنا السابق.
تم استخدام مقياس حيود الأشعة السينية (Rigaku SmartLab) لجمع أنماط الحيود لعينات Ryugu A0029 (<1 مجم) و A0037 (≪1 مجم) و C0087 (<1 مجم) في NIPR. تم استخدام مقياس حيود الأشعة السينية (Rigaku SmartLab) لجمع أنماط الحيود لعينات Ryugu A0029 (<1 مجم) و A0037 (≪1 مجم) و C0087 (<1 مجم) في NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029≪ (<1M) г) в NIPR. تم استخدام مقياس حيود الأشعة السينية (Rigaku SmartLab) لجمع أنماط حيود Ryugu A0029 (<1 مجم) و A0037 (≪1 مجم) و C0087 (<1 مجم) في NIPR.使用 X 射线 衍射 仪 (Rigaku SmartLab) 在 NIPR 收集 Ryugu 样品 A0029 (<1 مجم) 、 A0037 (<1 مجم) 和 C0087 (<1 مجم) 的 衍射 图案。使用 X 射线 衍射 仪 (Rigaku SmartLab) 在 NIPR 收集 Ryugu 样品 A0029 (<1 مجم) 、 A0037 (<1 مجم) 和 C0087 (<1 مجم) 的 衍射 图案。 ифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг)، A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) получены в NIPR с использованиегово (Rigaku SmartLab). تم الحصول على أنماط حيود الأشعة السينية لعينات Ryugu A0029 (<1 مجم) و A0037 (<1 مجم) و C0087 (<1 مجم) في NIPR باستخدام مقياس حيود الأشعة السينية (Rigaku SmartLab).تم طحن جميع العينات في مسحوق ناعم على رقاقة سيليكون غير عاكسة باستخدام لوحة زجاجية من الياقوت ثم توزيعها بالتساوي على رقاقة السيليكون غير العاكسة بدون أي سائل (ماء أو كحول).شروط القياس كالتالي: يتم إنشاء إشعاع الأشعة السينية Cu Kα بجهد أنبوب يبلغ 40 كيلو فولت وتيار أنبوب يبلغ 40 مللي أمبير ، وطول الشق المحدد 10 مم ، وزاوية التباعد (1/6) ° ، وسرعة الدوران داخل الطائرة 20 دورة في الدقيقة ، والمدى 2θ (زاوية براج المزدوجة) هو 3-100 درجة ويستغرق تحليلها حوالي 28 ساعة.تم استخدام بصريات Bragg Brentano.الكاشف عبارة عن كاشف لأشباه الموصلات من السيليكون أحادي البعد (D / teX Ultra 250).تمت إزالة الأشعة السينية لـ Cu Kβ باستخدام مرشح Ni.باستخدام العينات المتاحة ، كانت قياسات Saponite المغني الاصطناعية (JCSS-3501 ، Kunimine Industries Co. Ltd) ، Serpentine (Serpentine Leaf ، Miyazu ، Nikka) و Pyrrhotite (Monoclinic 4C ، Chihua ، Mexico Wats) 71-1662) والمغنتيت (PDF 00-019-0629).تمت مقارنة بيانات الانعراج من Ryugu أيضًا مع بيانات حول الكوندريتات الكربونية المتحللة بالماء ، Orgueil CI و Y-791198 CM2.4 و Y 980115 CY (مرحلة التسخين III ، 500-750 درجة مئوية).أظهرت المقارنة أوجه تشابه مع Orgueil ، ولكن ليس مع Y-791198 و Y 980115.
تم قياس أطياف NEXAFS ذات الحافة الكربونية K لأقسام فائقة الرقة من العينات المصنوعة من FIB باستخدام قناة STXM BL4U في منشأة السنكروترون UVSOR في معهد العلوم الجزيئية (أوكازاكي ، اليابان).يبلغ حجم بقعة شعاع مركَّزة بصريًا مع لوحة منطقة فرينل حوالي 50 نانومتر.درجة الطاقة هي 0.1 فولت للهيكل الدقيق لمنطقة الحافة القريبة (283.6 - 292.0 فولت) و 0.5 فولت (280.0 - 283.5 فولت و 292.5 - 300.0 إلكترون فولت) للمناطق الأمامية والخلفية.تم ضبط الوقت لكل بكسل صورة على 2 مللي ثانية.بعد الإخلاء ، امتلأت الغرفة التحليلية STXM بالهيليوم عند ضغط حوالي 20 ملي بار.يساعد هذا في تقليل الانجراف الحراري لمعدات بصريات الأشعة السينية في الحجرة وحامل العينة ، بالإضافة إلى تقليل تلف العينة و / أو الأكسدة.تم إنشاء أطياف الكربون NEXAFS K-edge من البيانات المكدسة باستخدام برنامج aXis2000 وبرنامج معالجة البيانات STXM الخاص.لاحظ أنه يتم استخدام علبة نقل العينة وعلبة القفازات لتجنب أكسدة العينة والتلوث.
بعد تحليل STXM-NEXAFS ، تم تحليل التركيب النظائري للهيدروجين والكربون والنيتروجين لشرائح Ryugu FIB باستخدام التصوير النظيري باستخدام JAMSTEC NanoSIMS 50L.يتم تنقيط حزمة Cs + الأولية المركزة بحوالي 2 باسكال لتحليل نظائر الكربون والنيتروجين وحوالي 13 باسكال لتحليل نظائر الهيدروجين على مساحة حوالي 24 × 24 ميكرومتر إلى 30 × 30 ميكرومتر 2 على العينة.بعد اختبار مسبق لمدة 3 دقائق بتيار شعاع أولي قوي نسبيًا ، بدأ كل تحليل بعد تثبيت شدة الحزمة الثانوية.لتحليل نظائر الكربون والنيتروجين ، تم الحصول على صور 12 درجة مئوية ، و 13 درجة مئوية ، و 16 درجة مئوية ، و 12 C14N - و 12 C15N - في وقت واحد باستخدام اكتشاف مضاعف مضاعف الإلكترون السبعة بدقة كتلة تبلغ حوالي 9000 ، وهو ما يكفي لفصل جميع المركبات النظائرية ذات الصلة.تداخل (أي 12C1H على 13C و 13 C14N على 12C15N).لتحليل نظائر الهيدروجين ، تم الحصول على صور 1H- و 2 D- و 12 C- بدقة كتلة تبلغ حوالي 3000 مع كشف متعدد باستخدام ثلاثة مضاعفات إلكترونية.يتكون كل تحليل من 30 صورة ممسوحة ضوئيًا لنفس المنطقة ، مع صورة واحدة تتكون من 256 × 256 بكسل لتحليل نظائر الكربون والنيتروجين و 128 × 128 بكسل لتحليل نظائر الهيدروجين.وقت التأخير هو 3000 ميكرو ثانية لكل بكسل لتحليل نظائر الكربون والنيتروجين و 5000 ميكرو ثانية لكل بكسل لتحليل نظائر الهيدروجين.لقد استخدمنا هيدرات 1-hydroxybenzotriazole كمعايير نظائر الهيدروجين والكربون والنيتروجين لمعايرة تجزئة الكتلة الآلية.
لتحديد التركيب النظائري للسيليكون للجرافيت قبل القطب الشمالي في ملف تعريف FIB C0068-25 ، استخدمنا ستة مضاعفات إلكترون بدقة كتلة تبلغ حوالي 9000. تتكون الصور من 256 × 256 بكسل مع وقت تأخير يبلغ 3000 ميكرو ثانية لكل بكسل.قمنا بمعايرة أداة تجزئة جماعية باستخدام رقائق السيليكون كمعايير نظائر الهيدروجين والكربون والسيليكون.
تمت معالجة الصور النظيرية باستخدام برنامج التصوير NanoSIMS45 التابع لناسا.تم تصحيح البيانات للوقت الميت لمضاعف الإلكترون (44 نانوثانية) وتأثيرات الوصول شبه المتزامن.محاذاة مسح مختلفة لكل صورة لتصحيح انحراف الصورة أثناء الاستحواذ.يتم إنشاء الصورة النظيرية النهائية عن طريق إضافة أيونات ثانوية من كل صورة لكل بكسل مسح.
بعد تحليل STXM-NEXAFS و NanoSIMS ، تم فحص نفس أقسام FIB باستخدام مجهر إلكتروني للإرسال (JEOL JEM-ARM200F) بجهد تسارع قدره 200 كيلو فولت في كوتشي ، JAMSTEC.تمت ملاحظة البنية المجهرية باستخدام TEM ذي المجال الساطع ومسح TEM عالي الزاوية في حقل مظلم.تم تحديد المراحل المعدنية من خلال حيود الإلكترون الموضعي وتصوير شريط الشبكة ، وتم إجراء التحليل الكيميائي بواسطة EDS باستخدام كاشف انجراف السيليكون 100 مم 2 وبرنامج JEOL Analysis Station 4.30.للتحليل الكمي ، تم قياس شدة الأشعة السينية المميزة لكل عنصر في وضع مسح TEM بوقت اكتساب بيانات ثابت قدره 30 ثانية ، ومنطقة مسح شعاع تبلغ 100 × 100 نانومتر ، وحزمة تيار 50 باسكال.تم تحديد النسبة (Si + Al) -Mg-Fe في السيليكات ذات الطبقات باستخدام المعامل التجريبي k ، المصحح للسمك ، والذي تم الحصول عليه من معيار البيروباغارنيت الطبيعي.
جميع الصور والتحليلات المستخدمة في هذه الدراسة متاحة على JAXA Data أرشفة ونظام الاتصالات (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.توفر هذه المقالة البيانات الأصلية.
كيتاري ، ك وآخرون.تكوين سطح الكويكب 162173 Ryugu كما لوحظ بواسطة أداة Hayabusa2 NIRS3.العلوم 364، 272–275.
Kim ، AJ Yamato-type Carbonaceous chondrites (CY): نظائرها من سطح كويكب Ryugu؟جيوكيمياء 79 ، 125531 (2019).
بيلورجيت ، إس وآخرون.تم إجراء أول تحليل تركيبي لعينات Ryugu باستخدام مجهر MicroOmega الفائق الطيفي.ناشيونال آسترون.6 ، 221 - 225 (2021).
يادا ، ت. وآخرون.عاد التحليل الأولي لعينة Hyabusa2 من كويكب من النوع C Ryugu.ناشيونال آسترون.6 ، 214-220 (2021).