Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var. Ən yaxşı təcrübə üçün yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq Rejimini deaktiv etməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stillər və JavaScript olmadan render edəcəyik.
Uçucu və üzvi maddələrlə zəngin olan C tipli asteroidlər Yer kürəsindəki əsas su mənbələrindən biri ola bilər. Hazırda karbon daşıyan xondritlər onların kimyəvi tərkibi haqqında ən yaxşı təsəvvür yaradır, lakin meteoritlər haqqında məlumat təhrif olunub: yalnız ən davamlı növlər atmosferə daxil olaraq və sonra Yer mühiti ilə qarşılıqlı təsir göstərərək sağ qalır. Burada Hayabusa-2 kosmik gəmisi tərəfindən Yerə çatdırılan ilkin Ryugu hissəciyinin ətraflı həcmli və mikroanalitik tədqiqatının nəticələrini təqdim edirik. Ryugu hissəcikləri tərkibində kimyəvi cəhətdən fraksiya olunmamış, lakin su ilə dəyişdirilmiş CI (Iwuna tipli) xondritlərə yaxın bir uyğunluq göstərir ki, bunlar Günəş sisteminin ümumi tərkibinin göstəricisi kimi geniş istifadə olunur. Bu nümunə zəngin alifatik üzvi maddələr və laylı silikatlar arasında mürəkkəb məkan əlaqəsini göstərir və su eroziyası zamanı maksimum temperaturun təxminən 30 °C olduğunu göstərir. Günəşdənkənar mənşəli deuterium və diazoniumun bolluğunu tapdıq. Ryugu hissəcikləri indiyə qədər öyrənilən ən çirklənməmiş və ayrılmaz yad materialdır və Günəş sisteminin ümumi tərkibinə ən yaxşı uyğun gəlir.
2018-ci ilin iyun ayından 2019-cu ilin noyabr ayına qədər Yaponiya Aerokosmik Tədqiqat Agentliyinin (JAXA) Hayabusa2 kosmik gəmisi Ryugu asteroidinin geniş məsafədən tədqiqatını aparıb. Hayabusa-2-dəki Yaxın İnfraqırmızı Spektrometrdən (NIRS3) alınan məlumatlar Ryugu-nun termal və/və ya şok-metamorfik karbon xondritlərinə bənzər bir materialdan ibarət ola biləcəyini göstərir. Ən uyğun olan CY xondrit (Yamato tipli) 2-dir. Ryugu-nun aşağı albedosu çox sayda karbonla zəngin komponentin olması, eləcə də hissəcik ölçüsü, məsaməliliyi və məkan aşınma təsirləri ilə izah edilə bilər. Hayabusa-2 kosmik gəmisi Ryugu-ya iki eniş və nümunə toplama həyata keçirib. 21 fevral 2019-cu ildə ilk eniş zamanı geri dönüş kapsulunun A bölməsində saxlanılan səth materialı əldə edilib və 11 iyul 2019-cu ildə ikinci eniş zamanı kiçik portativ zərbəçi tərəfindən əmələ gələn süni kraterin yaxınlığında material toplanıb. Bu nümunələr C palatasında saxlanılır. JAXA tərəfindən idarə olunan müəssisələrdə xüsusi, çirklənməmiş və təmiz azotla doldurulmuş kameralarda 1-ci mərhələdəki hissəciklərin ilkin dağıdıcı olmayan xarakteristikası Ryugu hissəciklərinin CI4 xondritlərinə ən çox bənzədiyini və "müxtəlif səviyyələrdə variasiya" nümayiş etdirdiyini göstərdi3. CY və ya CI xondritlərinə bənzər ziddiyyətli Ryugu təsnifatı yalnız Ryugu hissəciklərinin ətraflı izotop, elementar və mineraloji xarakteristikası ilə həll edilə bilər. Burada təqdim olunan nəticələr Ryugu asteroidinin ümumi tərkibi üçün bu iki ilkin izahdan hansının ən çox ehtimal olunduğunu müəyyən etmək üçün möhkəm əsas təmin edir.
Koçi komandasını idarə etmək üçün A kamerasından dördü və C kamerasından dördü olmaqla səkkiz Ryugu qranulu (cəmi təxminən 60 mq) 2-ci mərhələyə təyin edildi. Tədqiqatın əsas məqsədi Ryugu asteroidinin təbiətini, mənşəyini və təkamül tarixini aydınlaşdırmaq, həmçinin xondritlər, planetlərarası toz hissəcikləri (IDP) və qayıdan kometlər kimi digər məlum yerüstü nümunələrlə oxşarlıqları və fərqləri sənədləşdirməkdir. Nümunələr NASA-nın Stardust missiyası tərəfindən toplanmışdır.
Beş Ryugu dənəsinin (A0029, A0037, C0009, C0014 və C0068) ətraflı mineraloji təhlili göstərdi ki, onlar əsasən incə və iri dənəli fillosilikatlardan (~64–88 cil; Şəkil 1a, b, Əlavə Şəkil 1) və əlavə cədvəl 1-dən ibarətdir. İri dənəli fillosilikatlar incə dənəli, fillosilikatla zəngin matrislərdə (ölçüsü bir neçə mikrondan az) pinnat aqreqatlar şəklində meydana gəlir. Laylı silikat hissəcikləri serpentin-saponit simbiontlarıdır (Şəkil 1c). (Si + Al)-Mg-Fe xəritəsi həmçinin göstərir ki, toplu laylı silikat matrisi serpentin və saponit arasında ara tərkibə malikdir (Şəkil 2a, b). Filosilikat matrisində karbonat mineralları (~2–21 həcm), sulfid mineralları (~2.4–5.5 həcm%) və maqnetit (~3.6–6.8 həcm%) var. Bu tədqiqatda (C0009) araşdırılan hissəciklərdən birində az miqdarda (~0.5 həcm%) susuz silikatlar (olivin və piroksen) var idi ki, bu da xam Ryugu daşını təşkil edən mənbə materialını müəyyən etməyə kömək edə bilər5. Bu susuz silikat Ryugu qranullarında nadirdir və yalnız C0009 qranulunda müsbət şəkildə müəyyən edilmişdir. Karbonatlar matrisdə fraqmentlər (bir neçə yüz mikrondan az), əsasən dolomit, az miqdarda kalsium karbonat və brinell şəklində mövcuddur. Maqnetit təcrid olunmuş hissəciklər, framboidlər, lövhələr və ya sferik aqreqatlar şəklində meydana gəlir. Sulfidlər əsasən nizamsız altıbucaqlı prizmalar/lövhələr və ya latlar şəklində pirrotitlə təmsil olunur. Matrisdə çox miqdarda submikron pentlandit və ya pirrotitlə birlikdə var. Karbonla zəngin fazalar (<10 µm ölçüdə) fillosilikatla zəngin matrisdə hər yerdə rast gəlinir. Karbonla zəngin fazalar (<10 µm ölçüdə) fillosilikatla zəngin matrisdə hər yerdə rast gəlinir. Bogatıe углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филосиликатами матрице. Karbonla zəngin fazalar (<10 µm ölçüdə) fillosilikatla zəngin matrisdə hər yerdə rast gəlinir.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。 Bogatye углеродом фазы (размером <10 mkm) preobladayut in bogatoy fillosilicatam matrits. Filosilikatla zəngin matrisdə karbonla zəngin fazalar (<10 µm ölçüdə) üstünlük təşkil edir.Digər köməkçi minerallar Əlavə Cədvəl 1-də göstərilmişdir. C0087 və A0029 və A0037 qarışığının rentgen difraksiya modelindən təyin olunan mineralların siyahısı CI (Orgueil) xondritində təyin olunanlarla çox uyğundur, lakin CY və CM (Mighei tipli) xondritlərindən çox fərqlənir (Şəkil 1, genişləndirilmiş məlumatlar və Əlavə Şəkil 2). Ryugu dənələrinin (A0098, C0068) ümumi element tərkibi də xondrit 6 CI ilə uyğundur (genişləndirilmiş məlumatlar, Şəkil 2 və Əlavə Cədvəl 2). Bunun əksinə olaraq, CM xondritləri orta və yüksək dərəcədə uçucu elementlərdə, xüsusən də Mn və Zn-də tükənir və odadavamlı elementlərdə daha yüksəkdir7. Bəzi elementlərin konsentrasiyaları çox dəyişir ki, bu da fərdi hissəciklərin kiçik ölçüsü və nəticədə yaranan nümunə götürmə qərəzliliyi səbəbindən nümunənin daxili heterojenliyinin əks olunması ola bilər. Bütün petroloji, mineraloji və elementar xüsusiyyətlər Ryugu dənələrinin CI8,9,10 xondritlərinə çox bənzədiyini göstərir. Diqqətəlayiq bir istisna Ryugu dənələrində ferrihidrit və sulfatın olmamasıdır ki, bu da CI xondritlərindəki bu mineralların quru havası nəticəsində əmələ gəldiyini göstərir.
a, Mg Kα (qırmızı), Ca Kα (yaşıl), Fe Kα (mavi) və S Kα (sarı) quru cilalanmış C0068 kəsiyinin kompozit rentgen təsviri. Fraksiya laylı silikatlardan (qırmızı: ~88 həcm%), karbonatlardan (dolomit; açıq yaşıl: ~1.6 həcm%), maqnetitdən (mavi: ~5.3 həcm%) və sulfidlərdən (sarı: sulfid = ~2.5% həcm esse) ibarətdir. b, arxa səpələnmiş elektronlarda kontur bölgəsinin təsviri a. Bru – yetişməmiş; Dole – dolomit; FeS dəmir sulfiddir; Mag – maqnetit; şirə – sabun daşı; Srp – serpentindir. c, müvafiq olaraq 0.7 nm və 1.1 nm ölçülü serpentin və saponit qəfəs zolaqlarını göstərən tipik saponit-serpentin birləşməsinin yüksək qətnaməli ötürücü elektron mikroskopiyası (TEM) təsviri.
Ryugu A0037 (bərk qırmızı dairələr) və C0068 (bərk mavi dairələr) hissəciklərinin matrisinin və laylı silikatın tərkibi (% ilə) (Si+Al)-Mg-Fe üçlü sistemində göstərilir. a, Müqayisə üçün boz rəngdə göstərilən CI xondritlərinə (Ivuna, Orgueil, Alais)16 qarşı çəkilmiş Elektron Zond Mikroanalizi (EPMA) nəticələri. b, Orgueil9 və Murchison46 meteoritləri və hidratlanmış IDP47 ilə müqayisə üçün Skanlama TEM (STEM) və enerji dispersiyaedici rentgen spektroskopiyası (EDS) təhlili. Dəmir sulfidin kiçik hissəciklərindən qaçınmaqla incə və iri dənəli filosilikatlar təhlil edilmişdir. a və b-dəki nöqtəli xətlər saponit və serpentinin həllolma xətlərini göstərir. a-dakı dəmirlə zəngin tərkib, laylı silikat dənələri daxilində submikron dəmir sulfid dənələri ilə əlaqəli ola bilər ki, bu da EPMA analizinin fəza həlli ilə istisna edilə bilməz. b-dəki saponitdən daha yüksək Si tərkibinə malik məlumat nöqtələri, filosilikat təbəqəsinin interstislərində nanoölçülü amorf silikonla zəngin materialın olması ilə əlaqəli ola bilər. Analizlərin sayı: A0037 üçün N=69, EPMA üçün N=68, C0068 üçün N=68, A0037 üçün N=19 və STEM-EDS üçün C0068 üçün N=27. c, trioksi hissəcik Ryugu C0014-4 izotop xəritəsi, xondrit dəyərləri ilə müqayisə CI (Orgueil), CY (Y-82162) və ədəbiyyat məlumatları (CM və C2-ung)41,48,49. Orgueil və Y-82162 meteoritləri üçün məlumat əldə etdik. CCAM susuz karbonlu xondrit minerallarının xəttidir, TFL isə quru bölücü xəttidir. d, Ryugu hissəciyinin C0014-4, CI xondritinin (Orgueil) və CY xondritinin (Y-82162) Δ17O və δ18O xəritələri (bu tədqiqat). Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1 dəyəri. Δ17O_Orgueil: Orgueil üçün orta Δ17O dəyəri. Δ17O_Y-82162: Y-82162 üçün orta Δ17O dəyəri. Müqayisə üçün ədəbiyyat 41, 48, 49-dan CI və CY məlumatları da göstərilir.
Oksigenin kütlə izotop analizi lazer flüorlaşdırma yolu ilə dənəvər C0014-dən çıxarılan 1,83 mq material nümunəsi üzərində aparılmışdır (Metodlar). Müqayisə üçün yeddi nüsxə Orgueil (CI) (ümumi kütlə = 8,96 mq) və yeddi nüsxə Y-82162 (CY) (ümumi kütlə = 5,11 mq) nümunəsi götürdük (Əlavə Cədvəl 3).
Şəkil 2d-də Y-82162 ilə müqayisədə Orgueil və Ryugu hissəciklərinin orta çəki hissəcikləri arasında Δ17O və δ18O-nun aydın şəkildə ayrılması göstərilir. Ryugu C0014-4 hissəciyinin Δ17O-su, 2 sd-də üst-üstə düşməsinə baxmayaraq, Orgeil hissəciyininkindən daha yüksəkdir. Ryugu hissəcikləri Orgeil ilə müqayisədə daha yüksək Δ17O dəyərlərinə malikdir ki, bu da sonuncunun 1864-cü ildə süqutundan bəri quru çirklənməsini əks etdirə bilər. Quru mühitində aşınma11 mütləq atmosfer oksigeninin daxil olmasına səbəb olur və ümumi təhlili quru fraksiya xəttinə (TFL) yaxınlaşdırır. Bu nəticə, Ryugu dənələrinin hidrat və ya sulfat ehtiva etmədiyi, Orgeil-in isə tərkibində olduğu mineraloji məlumatlarla (əvvəllər müzakirə olunmuş) uyğun gəlir.
Yuxarıdakı mineraloji məlumatlara əsasən, bu nəticələr Ryugu dənələri ilə CI xondritləri arasında əlaqəni dəstəkləyir, lakin CY xondritləri arasında əlaqəni istisna edir. Ryugu dənələrinin dehidratasiya mineralogiyasının açıq əlamətlərini göstərən CY xondritləri ilə əlaqəli olmaması çaşdırıcıdır. Ryugu-nun orbital müşahidələri onun dehidratasiyaya məruz qaldığını və buna görə də ehtimal ki, CY materialından ibarət olduğunu göstərir. Bu görünən fərqin səbəbləri hələ də aydın deyil. Digər Ryugu hissəciklərinin oksigen izotop analizi 12 nömrəli müşayiət olunan məqalədə təqdim olunur. Lakin, bu genişləndirilmiş məlumat dəstinin nəticələri də Ryugu hissəcikləri ilə CI xondritləri arasındakı əlaqə ilə uyğun gəlir.
Koordinasiyalı mikroanaliz üsullarından istifadə edərək (Əlavə Şəkil 3), üzvi karbonun fokuslanmış ion şüası fraksiyasının (FIB) C0068.25-in bütün səth sahəsi üzərində fəza paylanmasını araşdırdıq (Şəkil 3a–f). C0068.25 bölməsindəki yaxın kənarda karbonun incə strukturlu rentgen udma spektrləri (NEXAFS) bir neçə funksional qrupu - aromatik və ya C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) və C( =O)O (288.8 eV) - göstərir ki, qrafen strukturu 291.7 eV-də yoxdur (Şəkil 3a), bu da aşağı dərəcədə istilik dəyişikliyi deməkdir. C0068.25-in qismən üzvi maddələrinin güclü CH zirvəsi (287.5 eV) əvvəllər öyrənilmiş karbonlu xondritlərin həll olmayan üzvi maddələrindən fərqlənir və Stardust missiyası ilə əldə edilən IDP14 və kometar hissəciklərə daha çox bənzəyir. 287.5 eV-də güclü CH pik və 285.2 eV-də çox zəif aromatik və ya C=C pik üzvi birləşmələrin alifatik birləşmələrlə zəngin olduğunu göstərir (Şəkil 3a və Əlavə Şəkil 3a). Alifatik üzvi birləşmələrlə zəngin sahələr iri dənəli filosilikatlarda, eləcə də zəif aromatik (və ya C=C) karbon quruluşuna malik ərazilərdə lokallaşdırılıb (Şəkil 3c, d). Bunun əksinə olaraq, A0037,22 (Əlavə Şəkil 3) qismən daha az alifatik karbonla zəngin bölgələrin tərkibini göstərib. Bu dənələrin əsas mineralogiyası, xondrit CI 16-ya bənzər karbonatlarla zəngindir ki, bu da mənbə suyunun geniş şəkildə dəyişməsini göstərir (Əlavə Cədvəl 1). Oksidləşmə şəraiti karbonatlarla əlaqəli üzvi birləşmələrdə karbonil və karboksil funksional qruplarının daha yüksək konsentrasiyalarına üstünlük verəcəkdir. Alifatik karbon strukturlarına malik üzvi maddələrin submikron paylanması iri dənəli təbəqəli silikatların paylanmasından çox fərqli ola bilər. Tagish Gölü meteoritində fillosilikat-OH ilə əlaqəli alifatik üzvi birləşmələrin izləri tapılıb. Koordinasiya olunmuş mikroanalitik məlumatlar alifatik birləşmələrlə zəngin olan üzvi maddələrin C tipli asteroidlərdə geniş yayılmış və fillosilikatlarla sıx əlaqəli ola biləcəyini göstərir. Bu nəticə, yaxın infraqırmızı hiperspektral mikroskop olan MicroOmega tərəfindən nümayiş etdirilən Ryugu hissəciklərindəki alifatik/aromatik CH-lər haqqında əvvəlki məlumatlarla uyğundur. Əhəmiyyətli və həll olunmamış bir sual, bu tədqiqatda müşahidə edilən qaba dənəli fillosilikatlarla əlaqəli alifatik karbonla zəngin üzvi birləşmələrin unikal xüsusiyyətlərinin yalnız Ryugu asteroidində tapılıb-tapılmamasıdır.
a, aromatik (C=C) zəngin bölgədə (qırmızı), alifatik zəngin bölgədə (yaşıl) və matrisdə (mavi) 292 eV-ə qədər normallaşdırılmış NEXAFS karbon spektrləri. Boz xətt müqayisə üçün Murchison 13 həll olunmayan üzvi spektrdir. au, arbitraj vahidi. b, Kəsişmənin karbon tərəfindən dominantlıq etdiyini göstərən karbon K-kənarının skan ötürücü rentgen mikroskopiyası (STXM) spektral təsviri. c, Aromatik (C=C) zəngin bölgələr (qırmızı), alifatik zəngin bölgələr (yaşıl) və matris (mavi) olan RGB kompozit qrafiki. d, Alifatik birləşmələrlə zəngin üzvi maddələr iri dənəli fillosilikatda cəmləşmişdir, sahə b və c-də ağ nöqtəli qutulardan böyüdülmüşdür. e, b və c-də ağ nöqtəli qutudan böyüdülmüş sahədə böyük nanosferlər (ng-1). Üçün: pirrotin. Pn: nikel-xromit. f, Nanomiqyaslı İkincili İon Kütlə Spektrometriyası (NanoSIMS), Hidrogen (1H), Karbon (12C) və Azot (12C14N) elementlərinin təsvirləri, 12C/1H element nisbətinin təsvirləri və çarpaz δD, δ13C və δ15N izotop təsvirləri – Bölmə PG-1: həddindən artıq 13C zənginləşdirmə ilə presolar qrafit (Əlavə Cədvəl 4).
Murchison meteoritlərində üzvi maddələrin parçalanmasının kinetik tədqiqatları Ryugu dənələri ilə zəngin olan alifatik üzvi maddələrin heterojen paylanması haqqında vacib məlumatlar verə bilər. Bu tədqiqat göstərir ki, üzvi maddələrdəki alifatik CH2 rabitələri ana maddədə təxminən 30°C maksimum temperatura qədər davam edir və/və ya zaman-temperatur münasibətləri ilə dəyişir (məsələn, 100°C-də 200 il və 0°C 100 milyon il). Əgər prekursor müəyyən bir temperaturda müəyyən bir müddətdən çox qızdırılmasa, fillosilikatla zəngin olan alifatik üzvi maddələrin orijinal paylanması qorunub saxlanıla bilər. Lakin, mənbə süxur suyu dəyişiklikləri bu təfsiri çətinləşdirə bilər, çünki karbonatla zəngin A0037 fillosilikatlarla əlaqəli karbonla zəngin alifatik bölgələr göstərmir. Bu aşağı temperatur dəyişikliyi təxminən Ryugu dənələrində kubik feldispatın mövcudluğuna uyğun gəlir (Əlavə Cədvəl 1) 20.
C0068.25 fraksiyası (ng-1; Şəkil 3a–c,e) yüksək aromatik (və ya C=C), orta dərəcədə alifatik və zəif C(=O)O və C=O spektrlərini göstərən böyük bir nanosfer ehtiva edir. Alifatik karbonun imzası, xondritlərlə əlaqəli toplu həll olmayan üzvi maddələrin və üzvi nanosferlərin imzası ilə uyğun gəlmir (Şəkil 3a) 17,21. Tagiş gölündəki nanosferlərin Raman və infraqırmızı spektroskopik təhlili göstərdi ki, onlar mürəkkəb quruluşa malik alifatik və oksidləşmiş üzvi birləşmələrdən və nizamsız polisiklik aromatik üzvi birləşmələrdən ibarətdir22,23. Ətrafdakı matrisa alifatik birləşmələrlə zəngin üzvi maddələr ehtiva etdiyindən, ng-1-dəki alifatik karbonun imzası analitik artefakt ola bilər. Maraqlıdır ki, ng-1, hələ heç bir yerdən kənar üzvi maddələr üçün bildirilməmiş bir tekstura olan daxilə yerləşdirilmiş amorf silikatları ehtiva edir (Şəkil 3e). Amorf silikatlar ng-1-in təbii komponentləri ola bilər və ya analiz zamanı ion və/və ya elektron şüası ilə sulu/susuz silikatların amorflaşması nəticəsində yarana bilər.
C0068.25 bölməsinin NanoSIMS ion şəkilləri (Şəkil 3f), 30,811‰ böyük 13C zənginləşməsinə malik presolar dənələri istisna olmaqla, δ13C və δ15N-də vahid dəyişikliklər göstərir (Şəkil 3f-dəki δ13C təsvirində PG-1) (Əlavə Cədvəl 4). Rentgen elementar dənə şəkilləri və yüksək qətnaməli TEM şəkilləri yalnız karbon konsentrasiyasını və qrafitə uyğun gələn 0,3 nm bazal müstəvilər arasındakı məsafəni göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, iri dənəli filosilikatlarla əlaqəli alifatik üzvi maddələrlə zənginləşdirilmiş δD (841 ± 394‰) və δ15N (169 ± 95‰) dəyərləri bütün C bölgəsi üçün orta göstəricidən bir qədər yüksəkdir (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25-də (Əlavə Cədvəl 4). Bu müşahidə, iri dənəli fillosilikatlardakı alifatik zəngin üzvi maddələrin ətrafdakı üzvi maddələrdən daha ibtidai ola biləcəyini göstərir, çünki sonuncular orijinal gövdədə ətrafdakı su ilə izotop mübadiləsinə məruz qalmış ola bilər. Alternativ olaraq, bu izotop dəyişiklikləri də ilkin əmələ gəlmə prosesi ilə əlaqəli ola bilər. CI xondritlərindəki incə dənəli təbəqəli silikatların orijinal iri dənəli susuz silikat klasterlərinin davamlı dəyişməsi nəticəsində əmələ gəldiyi şərh olunur. Alifatik zəngin üzvi maddələr Günəş sisteminin əmələ gəlməsindən əvvəl protoplanetar diskdə və ya ulduzlararası mühitdə sələf molekullardan əmələ gəlmiş və sonra Ryugu (böyük) ana gövdəsinin su dəyişiklikləri zamanı bir qədər dəyişdirilmiş ola bilər. Ryugu-nun ölçüsü (<1.0 km), sulu mineralların əmələ gəlməsi üçün daxili istiliyi kifayət qədər saxlamaq üçün çox kiçikdir25. Ryugu-nun ölçüsü (<1.0 km), sulu mineralların əmələ gəlməsi üçün sulu dəyişikliyin kifayət qədər daxili istiliyi saxlaya bilməyəcək qədər kiçikdir25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло üçün водного изменения с образованием водных минералов25. Ölçüsü (<1.0 km) Ryuqu suyun mineral maddələrinin əmələ gəlməsi üçün kifayət qədər daxili istiliyi saxlamaq üçün çox kiçikdir25. 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氩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氩25。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло вля изменения воды с образованием водных минералов25. Ryugu'nun ölçüsü (<1.0 km), suyun mineral maddələr əmələ gətirməsi üçün daxili istiliyi dəstəkləmək üçün çox kiçikdir25.Buna görə də, onlarla kilometr ölçüdə Ryugu sələfləri tələb oluna bilər. Alifatik birləşmələrlə zəngin üzvi maddələr iri dənəli fillosilikatlarla əlaqə səbəbindən orijinal izotop nisbətlərini saxlaya bilər. Lakin, izotop ağır daşıyıcıların dəqiq təbiəti bu FIB fraksiyalarındakı müxtəlif komponentlərin mürəkkəb və incə qarışığı səbəbindən qeyri-müəyyən olaraq qalır. Bunlar Ryugu qranullarında alifatik birləşmələrlə zəngin olan üzvi maddələr və ya onları əhatə edən iri fillosilikatlar ola bilər. Qeyd edək ki, CM Paris 24, 26 meteoritləri istisna olmaqla, demək olar ki, bütün karbonlu xondritlərdəki (CI xondritləri daxil olmaqla) üzvi maddələr filosilikatlara nisbətən D ilə daha zəngindir.
A0002.23 və A0002.26, A0037.22 və A0037.23 və C0068.23, C0068.25 və C0068.26 FIB dilimləri üçün əldə edilmiş FIB dilimlərinin δD və δ15N həcm qrafikləri (üç Ryugu hissəciyindən cəmi yeddi FIB dilimi). NanoSIMS-in Günəş sisteminin digər obyektləri ilə müqayisəsi Şəkil 4-də (Əlavə Cədvəl 4)27,28 göstərilmişdir. A0002, A0037 və C0068 profillərində δD və δ15N həcm dəyişiklikləri IDP-dəki dəyişikliklərlə uyğundur, lakin CM və CI xondritlərindən daha yüksəkdir (Şəkil 4). Qeyd edək ki, Comet 29 nümunəsi üçün δD dəyərlərinin diapazonu (-240-dan 1655‰-ə qədər) Ryugu-dakından daha böyükdür. Ryukyu profillərinin δD və δ15N həcmləri, bir qayda olaraq, Yupiter ailəsinin və Oort buludunun kometləri üçün orta göstəricidən kiçikdir (Şəkil 4). CI xondritlərinin aşağı δD dəyərləri bu nümunələrdə yerüstü çirklənmənin təsirini əks etdirə bilər. Bells, Tagish Gölü və IDP arasındakı oxşarlıqlar nəzərə alınmaqla, Ryugu hissəciklərində δD və δN dəyərlərindəki böyük heterojenlik erkən Günəş sistemindəki üzvi və sulu tərkiblərin ilkin izotop imzalarındakı dəyişiklikləri əks etdirə bilər. Ryugu və IDP hissəciklərində δD və δN-dəki oxşar izotop dəyişiklikləri hər ikisinin eyni mənbədən gələn materialdan əmələ gələ biləcəyini göstərir. IDP-lərin kometa mənbələrindən qaynaqlandığına inanılır 14. Buna görə də, Ryugu kometa bənzər material və/və ya ən azı xarici Günəş sistemini ehtiva edə bilər. Lakin, bu, burada qeyd etdiyimizdən daha çətin ola bilər, çünki (1) ana gövdədə sferulik və D ilə zəngin suyun qarışığı 31 və (2) kometanın D/H nisbəti kometa aktivliyinin funksiyası kimi 32. Lakin, Ryuqu hissəciklərində müşahidə olunan hidrogen və azot izotoplarının heterojenliyinin səbəbləri tam olaraq aydın deyil, qismən bu gün mövcud olan analizlərin sayının məhdud olması səbəbindən. Hidrogen və azot izotop sistemlərinin nəticələri hələ də Ryuqu materialının Günəş Sisteminin xaricindən əksər hissəsini ehtiva etməsi və beləliklə, kometlərə müəyyən oxşarlıq göstərə bilməsi ehtimalını artırır. Ryuqu profili δ13C və δ15N arasında heç bir aşkar korrelyasiya göstərməyib (Əlavə Cədvəl 4).
Ryugu hissəciklərinin ümumi H və N izotop tərkibi (qırmızı dairələr: A0002, A0037; mavi dairələr: C0068) Günəş böyüklüyü 27, Yupiter orta ailəsi (JFC27) və Oort bulud kometləri (OCC27), IDP28 və karbonlu xondrullarla korrelyasiya edir. Meteorit 27-nin müqayisəsi (CI, CM, CR, C2-ung). İzotopik tərkibi Əlavə Cədvəl 4-də verilmişdir. Nöqtəli xətlər H və N üçün yerüstü izotop dəyərləridir.
Uçucu maddələrin (məsələn, üzvi maddələr və suyun) Yerə daşınması narahatlıq doğurur26,27,33. Bu tədqiqatda müəyyən edilmiş Ryugu hissəciklərindəki iri fillosilikatlarla əlaqəli submikron üzvi maddələr uçucu maddələrin vacib mənbəyi ola bilər. İri dənəli fillosilikatlardakı üzvi maddələr incə dənəli matrislərdəki üzvi maddələrə nisbətən parçalanmadan16,34 və çürümədən35 daha yaxşı qorunur. Hissəciklərdəki hidrogenin daha ağır izotop tərkibi onların erkən Yerə daşınan yeganə uçucu maddələr mənbəyi olma ehtimalının az olduğunu göstərir. Silikatlarda günəş küləyi ilə idarə olunan suyun olması hipotezində irəli sürüldüyü kimi, onlar daha yüngül hidrogen izotop tərkibinə malik komponentlərlə qarışdırıla bilər.
Bu tədqiqatda göstəririk ki, Günəş sisteminin ümumi tərkibinin nümayəndələri kimi geokimyəvi əhəmiyyətinə baxmayaraq, CI meteoritləri6,10 yerüstü çirklənmiş nümunələrdir. Həmçinin zəngin alifatik üzvi maddələrlə qonşu hidrogen minerallar arasında qarşılıqlı təsirlərə dair birbaşa dəlillər təqdim edirik və Ryuquda günəşdən kənar material ola biləcəyini irəli sürürük37. Bu tədqiqatın nəticələri protoasteroidlərin birbaşa nümunə götürülməsinin vacibliyini və qaytarılan nümunələrin tamamilə inert və steril şəraitdə daşınmasının vacibliyini açıq şəkildə nümayiş etdirir. Burada təqdim olunan dəlillər göstərir ki, Ryuqu hissəcikləri, şübhəsiz ki, laboratoriya tədqiqatları üçün mövcud olan ən çirklənməmiş günəş sistemi materiallarından biridir və bu qiymətli nümunələrin daha da öyrənilməsi, şübhəsiz ki, erkən günəş sistemi prosesləri haqqında anlayışımızı genişləndirəcək. Ryuqu hissəcikləri günəş sisteminin ümumi tərkibinin ən yaxşı təsviridir.
Submikron miqyaslı nümunələrin mürəkkəb mikrostrukturunu və kimyəvi xüsusiyyətlərini müəyyən etmək üçün sinxrotron şüalanma əsaslı kompüter tomoqrafiyası (SR-XCT) və SR rentgen difraksiyası (XRD)-KT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analizlərindən istifadə etdik. Yer atmosferi səbəbindən deqradasiya, çirklənmə və incə hissəciklərdən və ya mexaniki nümunələrdən heç bir zərər yoxdur. Bu vaxt ərzində skanlama elektron mikroskopiyası (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumental neytron aktivləşdirmə analizi (INAA) və lazer oksigen izotopu flüorlaşdırma avadanlığı istifadə edərək sistematik həcm analizi apardıq. Təhlil prosedurları Əlavə Şəkil 3-də göstərilib və hər bir analiz aşağıdakı bölmələrdə təsvir olunub.
Ryugu asteroidindən olan hissəciklər Hayabusa-2 yenidən giriş modulundan çıxarılaraq Yer atmosferini çirkləndirmədən Yaponiyanın Saqamihara şəhərindəki JAXA İdarəetmə Mərkəzinə çatdırıldı4. JAXA tərəfindən idarə olunan bir müəssisədə ilkin və dağıdıcı olmayan xarakteristikadan sonra, ətraf mühitin müdaxiləsinin qarşısını almaq üçün möhürlənə bilən sahələrarası köçürmə qablarından və nümunə kapsul torbalarından (nümunənin ölçüsündən asılı olaraq 10 və ya 15 mm diametrli sapfir kristal və paslanmayan polad) istifadə edin. ətraf mühit. y və/və ya yer çirkləndiriciləri (məsələn, su buxarı, karbohidrogenlər, atmosfer qazları və incə hissəciklər) və nümunələrin institutlar və universitetlər arasında daşınması zamanı çarpaz çirklənmənin qarşısını almaq üçün38. Yer atmosferi (su buxarı və oksigen) ilə qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan deqradasiya və çirklənmənin qarşısını almaq üçün bütün növ nümunə hazırlığı (tantal kəsici ilə yonma, balanslaşdırılmış almaz məftil mişardan (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) istifadə və quraşdırma üçün epoksi kəsmə) hazırlığı əlcək qutusunda təmiz və quru N2 (şeh nöqtəsi: -80 ilə -60 °C, O2 ~50-100 ppm) altında aparılmışdır. Burada istifadə olunan bütün əşyalar müxtəlif tezliklərdəki ultrasəs dalğaları istifadə edərək ultra təmiz su və etanolun qarışığı ilə təmizlənir.
Burada Antarktika Meteorit Tədqiqat Mərkəzinin Milli Qütb Tədqiqat İnstitutunun (NIPR) meteorit kolleksiyasını (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 və CY: Y 980115) öyrənirik.
SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS və TEM analizi üçün alətlər arasında köçürmə üçün əvvəlki tədqiqatlarda təsvir edilən universal ultra nazik nümunə tutucusundan istifadə etdik38.
Ryugu nümunələrinin SR-XCT analizi BL20XU/SPring-8 inteqrasiya olunmuş KT sistemi istifadə edilərək aparılmışdır. İnteqrasiya olunmuş KT sistemi müxtəlif ölçmə rejimlərindən ibarətdir: nümunənin bütün strukturunu ələ keçirmək üçün geniş baxış sahəsi və aşağı qətnamə (WL) rejimi, nümunə sahəsinin dəqiq ölçülməsi üçün dar baxış sahəsi və yüksək qətnamə (NH) rejimi. Nümunənin həcminin difraksiya nümunəsini əldə etmək üçün maraq və rentgenoqrafiya, nümunədəki üfüqi müstəvi mineral fazalarının 2D diaqramını əldə etmək üçün XRD-KT. Qeyd edək ki, bütün ölçmələr nümunə tutucusunu bazadan çıxarmaq üçün quraşdırılmış sistemdən istifadə etmədən aparıla bilər ki, bu da dəqiq KT və XRD-KT ölçmələrinə imkan verir. WL rejimində rentgen detektoru (BM AA40P; Hamamatsu Photonics), 10 lütetium alüminium qranat tək kristal qalınlığı µm (Lu3Al5O12:Ce) və rele linzasından ibarət sintillyatora malik əlavə 4608 × 4608 piksellik metal-oksid-yarımkeçirici (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) ilə təchiz olunmuşdur. WL rejimində piksel ölçüsü təxminən 0,848 µm-dir. Beləliklə, ofset KT rejimində WL rejimində baxış sahəsi (FOV) təxminən 6 mm-dir. NH rejimli rentgen detektoru (BM AA50; Hamamatsu Photonics) 20 µm qalınlığında qadolinium-alüminium-qallium qranat (Gd3Al2Ga3O12) sintillyatoru, 2048 × 2048 piksel qətnaməli CMOS kamera (C11440-22CU; Hamamatsu Photonics) və ×20 linza ilə təchiz olunmuşdu. NH rejimində piksel ölçüsü ~0,25 µm, baxış sahəsi isə ~0,5 mm-dir. XRD rejimi üçün detektor (BM AA60; Hamamatsu Photonics) 50 µm qalınlığında P43 (Gd2O2S:Tb) toz ekranından, 2304 × 2304 piksel qətnaməli CMOS kamerasından (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) və rele linzasından ibarət sintillyatorla təchiz olunmuşdu. Detektorun effektiv piksel ölçüsü 19.05 µm və baxış sahəsi 43.9 mm2-dir. FOV-u artırmaq üçün WL rejimində ofset KT proseduru tətbiq etdik. KT rekonstruksiyası üçün ötürülən işıq təsviri fırlanma oxu ətrafında üfüqi olaraq əks olunan 180° ilə 360° arasında olan təsvirdən və 0° ilə 180° arasında olan təsvirdən ibarətdir.
XRD rejimində rentgen şüası Fresnel zona lövhəsi ilə fokuslanır. Bu rejimdə detektor nümunənin 110 mm arxasına, şüa dayanacağı isə detektordan 3 mm qabaqda yerləşdirilir. 2θ diapazonunda 1,43° ilə 18,00° arasında (torlu meydança d = 16,6–1,32 Å) difraksiya görüntüləri, rentgen ləkəsi detektorun baxış sahəsinin alt hissəsinə fokuslanaraq əldə edilmişdir. Nümunə hər şaquli skanlama addımı üçün yarım dönüş olmaqla, müntəzəm intervallarla şaquli hərəkət edir. Əgər mineral hissəciklər 180° fırlandıqda Bragg şərtini ödəyirsə, mineral hissəciklərin üfüqi müstəvidə difraksiyasını əldə etmək mümkündür. Daha sonra difraksiya görüntüləri hər şaquli skanlama addımı üçün bir görüntüyə birləşdirildi. SR-XRD-CT analiz şərtləri SR-XRD analizi üçün şərtlərlə demək olar ki, eynidir. XRD-CT rejimində detektor nümunənin 69 mm arxasına yerləşdirilir. 2θ diapazonundakı difraksiya təsvirləri 1,2° ilə 17,68° arasında dəyişir (d = 19,73 ilə 1,35 Å), burada həm rentgen şüası, həm də şüa məhdudlaşdırıcısı detektorun baxış sahəsinin mərkəzi ilə bir xəttdədir. Nümunəni üfüqi şəkildə skan edin və nümunəni 180° fırladın. SR-XRD-CT təsvirləri pik mineral intensivlikləri piksel dəyərləri kimi yenidən qurulub. Üfüqi skanlama ilə nümunə adətən 500–1000 addımda skan edilir.
Bütün təcrübələr üçün rentgen enerjisi 30 keV-də sabitlənmişdir, çünki bu, diametri təxminən 6 mm olan meteoritlərə rentgen şüalarının nüfuz etməsinin aşağı həddidir. 180° fırlanma zamanı bütün KT ölçmələri üçün əldə edilən görüntülərin sayı 1800 (ofset KT proqramı üçün 3600), görüntülərin ekspozisiya müddəti isə WL rejimində 100 ms, NH rejimində 300 ms, XRD üçün 500 ms və XRD-CT ms üçün 50 ms ms olmuşdur. Tipik nümunə skan müddəti WL rejimində təxminən 10 dəqiqə, NH rejimində 15 dəqiqə, XRD üçün 3 saat və SR-XRD-CT üçün 8 saatdır.
KT görüntüləri konvolyusion arxa proyeksiya ilə yenidən qurulmuş və 0-dan 80 sm-1-ə qədər xətti zəifləmə əmsalı üçün normallaşdırılmışdır. 3D məlumatlarını təhlil etmək üçün Slice proqram təminatından, XRD məlumatlarını təhlil etmək üçün isə muXRD proqram təminatından istifadə edilmişdir.
Epoksi fiksasiya olunmuş Ryugu hissəcikləri (A0029, A0037, C0009, C0014 və C0068) quru şəraitdə səthdə 0,5 µm (3M) almaz sürtmə təbəqəsi səviyyəsinə qədər tədricən cilalanaraq, cilalama prosesi zamanı materialın səthlə təmasda olmasının qarşısını aldı. Hər bir nümunənin cilalanmış səthi əvvəlcə işıq mikroskopiyası ilə araşdırıldı və sonra enerji dispersiya spektrometri (AZtec) ilə təchiz olunmuş JEOL JSM-7100F SEM istifadə edərək nümunələrin və keyfiyyətli NIPR elementlərinin mineralogiya və tekstura şəkilləri (BSE) əldə etmək üçün geri səpələnmiş elektronlar araşdırıldı. Hər bir nümunə üçün əsas və ikinci dərəcəli elementlərin tərkibi elektron zond mikroanalizatoru (EPMA, JEOL JXA-8200) istifadə edərək təhlil edildi. Filosilikat və karbonat hissəciklərini 5 nA-da, təbii və sintetik standartları 15 keV-də, sulfidləri, maqnetit, olivin və pirokseni 30 nA-da təhlil edin. Modal dərəcələr, hər bir mineral üçün ixtiyari olaraq təyin edilmiş müvafiq hədlərlə ImageJ 1.53 proqram təminatından istifadə edərək element xəritələrindən və BSE şəkillərindən hesablanmışdır.
Oksigen izotopunun təhlili Açıq Universitetdə (Milton Keynes, Böyük Britaniya) infraqırmızı lazer flüorlaşdırma sistemindən istifadə edilməklə aparılmışdır. Hayabusa2 nümunələri müəssisələr arasında ötürülməsi üçün azotla doldurulmuş qablarda Açıq Universitet 38-ə çatdırılmışdır.
Nümunə yüklənməsi 0,1%-dən aşağı monitorinq edilmiş oksigen səviyyəsi olan azot əlcək qutusunda aparılmışdır. Hayabusa2 analitik işi üçün yalnız iki nümunə dəliyindən (diametri 2,5 mm, dərinliyi 5 mm) ibarət yeni Ni nümunə tutucusu hazırlanmışdır: biri Hayabusa2 hissəcikləri, digəri isə obsidian daxili standartı üçün. Analiz zamanı Hayabusa2 materialını ehtiva edən nümunə quyusu lazer reaksiyası zamanı nümunəni saxlamaq üçün təxminən 1 mm qalınlığında və 3 mm diametrində daxili BaF2 pəncərəsi ilə örtülmüşdür. Nümunəyə BrF5 axını Ni nümunə tutucusunda kəsilmiş qaz qarışdırma kanalı ilə təmin edilmişdir. Nümunə kamerası da vakuum flüorlaşdırma xəttindən çıxarıla və sonra azotla doldurulmuş əlcək qutusunda açıla bilməsi üçün yenidən konfiqurasiya edilmişdir. İki hissəli kamera mis contalı sıxılma möhürü və EVAC Quick Release CeFIX 38 zəncir sıxacı ilə möhürlənmişdir. Kameranın yuxarı hissəsindəki 3 mm qalınlığında BaF2 pəncərəsi nümunənin eyni vaxtda müşahidəsinə və lazerlə qızdırılmasına imkan verir. Nümunəni yüklədikdən sonra kameranı yenidən sıxın və flüorlaşdırılmış xəttə yenidən qoşun. Təhlildən əvvəl, adsorbsiya olunmuş nəmi aradan qaldırmaq üçün nümunə kamerası gecə boyu vakuum altında təxminən 95°C-yə qədər qızdırıldı. Bir gecə qızdırıldıqdan sonra kameranın otaq temperaturuna qədər soyumasına icazə verildi və sonra nümunə ötürülməsi zamanı atmosferə məruz qalan hissə nəmi aradan qaldırmaq üçün üç alikvot BrF5 ilə təmizləndi. Bu prosedurlar Hayabusa 2 nümunəsinin atmosferə məruz qalmamasını və nümunə yüklənməsi zamanı atmosferə buraxılan flüorlu xəttin hissəsindən gələn nəmlə çirklənməməsini təmin edir.
Ryugu C0014-4 və Orgueil (CI) hissəcik nümunələri modifikasiya olunmuş "tək" rejimdə42 təhlil edildi, Y-82162 (CY) analizi isə birdən çox nümunə quyusu olan tək bir qabda41 aparıldı. Susuz tərkiblərinə görə CY xondritləri üçün tək bir metoddan istifadə etməyə ehtiyac yoxdur. Nümunələr BrF5 iştirakı ilə XYZ portalına quraşdırılmış 50 Vt (10,6 µm) gücündə Photon Machines Inc. infraqırmızı CO2 lazeri ilə qızdırıldı. Daxili video sistemi reaksiyanın gedişatını izləyir. Flüorlaşdırmadan sonra, ayrılmış O2 artıq flüoru çıxarmaq üçün iki kriogen azot tələsi və qızdırılmış KBr yatağı istifadə edilərək təmizləndi. Təmizlənmiş oksigenin izotop tərkibi təxminən 200 kütlə qətnaməsi olan Thermo Fisher MAT 253 ikili kanallı kütlə spektrometrində təhlil edildi.
Bəzi hallarda, nümunənin reaksiyası zamanı ayrılan qaz halında O2 miqdarı 140 µg-dən az idi ki, bu da MAT 253 kütlə spektrometrindəki körük cihazının istifadəsinin təxmini həddidir. Bu hallarda analiz üçün mikrohəcmlərdən istifadə edin. Hayabusa2 hissəcikləri təhlil edildikdən sonra obsidian daxili etalonu flüorlaşdırıldı və onun oksigen izotop tərkibi təyin edildi.
NF+ NF3+ fraqmentinin ionları kütləsi 33 (16O17O) olan şüaya müdaxilə edir. Bu potensial problemi aradan qaldırmaq üçün əksər nümunələr kriogen ayırma prosedurlarından istifadə etməklə emal olunur. Bu, MAT 253 analizindən əvvəl irəli istiqamətdə və ya analiz edilmiş qazı xüsusi molekulyar ələkə qaytarmaqla və kriogen ayırmadan sonra yenidən keçirməklə ikinci analiz kimi edilə bilər. Kriogen ayırma, maye azot temperaturunda molekulyar ələkə qazın verilməsini və sonra -130°C temperaturda ilkin molekulyar ələkə boşaldılmasını əhatə edir. Geniş sınaqlar göstərdi ki, NF+ birinci molekulyar ələkdə qalır və bu metoddan istifadə etməklə heç bir əhəmiyyətli fraksiyalaşma baş vermir.
Daxili obsidian standartlarımızın təkrar təhlillərinə əsasən, sistemin körük rejimində ümumi dəqiqliyi: δ17O üçün ±0.053‰, δ18O üçün ±0.095‰, Δ17O üçün ±0.018‰ (2 sd). Oksigen izotop analizi standart delta notasiyasında verilir, burada delta18O aşağıdakı kimi hesablanır:
Həmçinin δ17O üçün 17O/16O nisbətindən istifadə edin. VSMOW, Vyana Orta Dəniz Suyu Standartı üçün beynəlxalq standartdır. Δ17O, yer fraksiya xəttindən sapmanı təmsil edir və hesablama düsturu belədir: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. Əlavə Cədvəl 3-də təqdim olunan bütün məlumatlar boşluqla tənzimlənmişdir.
Təxminən 150-200 nm qalınlığında kəsiklər Koçi Nümunə İnstitutunun JAMSTEC-də Hitachi High Tech SMI4050 FIB cihazı istifadə edilərək Ryugu hissəciklərindən çıxarılıb. Qeyd edək ki, bütün FIB kəsikləri obyektlərarası köçürmə üçün N2 qazla doldurulmuş qablardan çıxarıldıqdan sonra emal olunmamış hissəciklərin fraqmentlərindən çıxarılıb. Bu fraqmentlər SR-CT ilə ölçülməyib, lakin karbon K-kənar spektrinə təsir edə biləcək potensial zərər və çirklənmənin qarşısını almaq üçün Yer atmosferinə minimal məruz qalaraq emal edilib. Volfram qoruyucu təbəqəsinin çökdürülməsindən sonra, səth zədələnməsini minimuma endirmək üçün maraq dairəsi (25 × 25 μm2-ə qədər) 30 kV sürətləndirici gərginlikdə, sonra 5 kV-da və 40 pA zond cərəyanında Ga+ ion şüası ilə kəsilib və nazikləşdirilib. Daha sonra ultra nazik kəsiklər FIB ilə təchiz olunmuş mikromanipulyatordan istifadə edərək böyüdülmüş mis tor (Kochi tor) 39 üzərinə yerləşdirilib.
Ryugu A0098 (1.6303 mq) və C0068 (0.6483 mq) qranulları, Yer atmosferi ilə heç bir qarşılıqlı təsir olmadan, SPring-8 üzərində təmiz azotla doldurulmuş əlcək qutusunda iki dəfə təmiz yüksək təmizlikli polietilen təbəqələrə möhürləndi. JB-1 (Yaponiya Geoloji Xidməti tərəfindən verilmiş geoloji istinad süxuru) üçün nümunə hazırlanması Tokio Metropolitan Universitetində aparıldı.
INAA Kioto Universitetinin İnteqrasiya olunmuş Radiasiya və Nüvə Elmləri İnstitutunda keçirilir. Nümunələr elementlərin kvantlanması üçün istifadə edilən nuklidin yarımparçalanma dövrünə uyğun olaraq seçilmiş müxtəlif şüalanma dövrləri ilə iki dəfə şüalandırılmışdır. Əvvəlcə nümunə pnevmatik şüalanma borusunda 30 saniyə şüalandırılmışdır. Şəkil 3-də göstərilən istilik və sürətli neytronların axınları Mg, Al, Ca, Ti, V və Mn tərkibini təyin etmək üçün müvafiq olaraq 4,6 × 1012 və 9,6 × 1011 sm-2 s-1-dir. MgO (99,99% təmizlik, Soekawa Chemical), Al (99,9% təmizlik, Soekawa Chemical) və Si metal (99,999% təmizlik, FUJIFILM Wako Pure Chemical) kimi kimyəvi maddələr də (n, n) kimi müdaxilə edən nüvə reaksiyalarını korreksiya etmək üçün şüalandırılmışdır. Nümunə həmçinin neytron axınındakı dəyişiklikləri korreksiya etmək üçün natrium xlorid (99.99% təmizlik; MANAC) ilə şüalandırılmışdır.
Neytron şüalanmasından sonra xarici polietilen təbəqə yenisi ilə əvəz edildi və nümunə və istinad tərəfindən yayılan qamma şüalanması dərhal Ge detektoru ilə ölçüldü. Eyni nümunələr pnevmatik şüalanma borusunda 4 saat ərzində təkrar şüalandırıldı. 2-ci nümunədə Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir və Au təyin etmək üçün müvafiq olaraq 5.6 · 1012 və 1.2 · 1012 sm-2 s-1 istilik və sürətli neytron axınları var. Ga, As, Se, Sb, Os, Ir və Au nəzarət nümunələri iki filtr kağızı parçasına bu elementlərin məlum konsentrasiyalarının standart məhlullarından müvafiq miqdarda (10-dan 50 μq-a qədər) tətbiq edilməklə şüalandırıldı və ardından nümunələr şüalandırıldı. Qamma şüalarının sayı Kioto Universitetinin İnteqrasiya olunmuş Radiasiya və Nüvə Elmləri İnstitutunda və Tokio Metropolitan Universitetinin RI Tədqiqat Mərkəzində aparıldı. INAA elementlərinin kəmiyyət təyini üçün analitik prosedurlar və istinad materialları əvvəlki işimizdə təsvir edilənlərlə eynidir.
NIPR-də Ryugu nümunələrinin A0029 (<1 mq), A0037 (≪1 mq) və C0087 (<1 mq) difraksiya nümunələrini toplamaq üçün rentgen difraktometrindən (Rigaku SmartLab) istifadə edilmişdir. NIPR-də Ryugu nümunələrinin A0029 (<1 mq), A0037 (≪1 mq) və C0087 (<1 mq) difraksiya nümunələrini toplamaq üçün rentgen difraktometrindən (Rigaku SmartLab) istifadə edilmişdir. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) NIPR-də Ryugu A0029 (<1 mq), A0037 (≪1 mg) və C0087 (<1 mq) üçün diffraksion kartin obrazlarını istifadə edir. NIPR-də Ryugu A0029 (<1 mq), A0037 (≪1 mq) və C0087 (<1 mq) nümunələrinin difraksiya nümunələrini toplamaq üçün rentgen difraktometrindən (Rigaku SmartLab) istifadə edilmişdir.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg) və A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的。使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg) və A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的。 Ryugu A0029 (<1 mq), A0037 (<1 mq) və C0087 (<1 mq) ilə NIPR ilə radiasiya diffraktometrlərinin (Rigaku SmartLab) istifadəsi ilə difraktoqrafiya obrazları. Ryugu A0029 (<1 mq), A0037 (<1 mq) və C0087 (<1 mq) nümunələrinin rentgen difraksiyası nümunələri NIPR-də rentgen difraktometrindən (Rigaku SmartLab) istifadə edilərək əldə edilmişdir.Bütün nümunələr sapfir şüşə lövhədən istifadə edərək silikon əks etdirməyən lövhə üzərində incə toz halına gətirildi və sonra maye (su və ya spirt) olmadan silikon əks etdirməyən lövhə üzərində bərabər şəkildə yayıldı. Ölçmə şərtləri aşağıdakılardır: Cu Kα rentgen şüalanması 40 kV boru gərginliyində və 40 mA boru cərəyanında yaranır, məhdudlaşdırıcı yarıq uzunluğu 10 mm, ayrılma bucağı (1/6)°, müstəvidaxili fırlanma sürəti 20 dövr/dəq, diapazon 2θ (ikiqat Bragg bucağı) 3-100°-dir və təhlil təxminən 28 saat çəkir. Bragg Brentano optikasından istifadə edilmişdir. Detektor birölçülü silikon yarımkeçirici detektordur (D/teX Ultra 250). Cu Kβ rentgen şüaları Ni filtrindən istifadə edərək çıxarılmışdır. Mövcud nümunələrdən istifadə edərək, sintetik maqnezium saponitinin (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentininin (yarpaq serpentin, Miyazu, Nikka) və pirrotininin (monoklin 4C, Çihua, Meksika Vattları) ölçüləri müqayisə edildi və Beynəlxalq Difraksiya Məlumatları Mərkəzinin toz faylı məlumatları difraksiya məlumatlarından, dolomitdən (PDF 01-071-1662) və maqnetitdən (PDF 00-019-0629) istifadə edildi. Ryugu-dan alınan difraksiya məlumatları həmçinin hidrodəyişdirilmiş karbonlu xondritlər, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 və Y 980115 CY (qızdırma III mərhələsi, 500–750°C) məlumatları ilə müqayisə edildi. Müqayisə Orgueil ilə oxşarlıqlar göstərdi, lakin Y-791198 və Y 980115 ilə deyil.
FIB-dən hazırlanmış nümunələrin ultra nazik kəsiklərinin karbon kənarı K olan NEXAFS spektrləri Molekulyar Elmlər İnstitutunun (Okazaki, Yaponiya) UVSOR sinxrotron qurğusunda STXM BL4U kanalı istifadə edilərək ölçülmüşdür. Fresnel zona lövhəsi ilə optik olaraq fokuslanmış şüanın ləkə ölçüsü təxminən 50 nm-dir. Enerji addımı yaxın kənar bölgəsinin incə quruluşu (283.6–292.0 eV) üçün 0.1 eV, ön və arxa cəbhə bölgələri üçün isə 0.5 eV (280.0–283.5 eV və 292.5–300.0 eV)-dir. Hər bir görüntü pikseli üçün vaxt 2 ms olaraq təyin edilmişdir. Boşaldıldıqdan sonra STXM analitik kamerası təxminən 20 mbar təzyiqdə heliumla doldurulmuşdur. Bu, kamerada və nümunə tutucusunda rentgen optika avadanlığının istilik sürüşməsini minimuma endirməyə, eləcə də nümunənin zədələnməsini və/və ya oksidləşməsini azaltmağa kömək edir. NEXAFS K-kənar karbon spektrləri aXis2000 proqram təminatı və patentləşdirilmiş STXM məlumat emalı proqram təminatı istifadə edilərək yığılmış məlumatlardan yaradılıb. Qeyd edək ki, nümunə ötürmə qutusu və əlcək qutusu nümunənin oksidləşməsinin və çirklənməsinin qarşısını almaq üçün istifadə olunur.
STXM-NEXAFS analizindən sonra, Ryugu FIB dilimlərinin hidrogen, karbon və azotun izotop tərkibi JAMSTEC NanoSIMS 50L ilə izotop görüntüləməsi istifadə edilərək təhlil edildi. Karbon və azot izotop analizi üçün təxminən 2 pA və hidrogen izotop analizi üçün təxminən 13 pA fokuslanmış Cs+ ilkin şüası nümunə üzərində təxminən 24 × 24 µm2 ilə 30 × 30 µm2 arasında bir sahə üzərində rasterləşdirildi. Nisbətən güclü ilkin şüa cərəyanında 3 dəqiqəlik əvvəlcədən püskürtmədən sonra, ikincil şüa intensivliyi sabitləşdikdən sonra hər analizə başlanıldı. Karbon və azot izotoplarının analizi üçün təxminən 9000 kütlə qətnaməsi ilə yeddi elektron vurma multipleks aşkarlamasından istifadə edərək eyni vaxtda 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– və 12C15N– təsvirləri əldə edildi ki, bu da bütün müvafiq izotop birləşmələrini ayırmaq üçün kifayətdir. interferensiya (yəni 13C üzərində 12C1H və 12C15N üzərində 13C14N). Hidrogen izotoplarının təhlili üçün üç elektron vurucusundan istifadə edərək çoxlu aşkarlama ilə təxminən 3000 kütlə qətnaməsi ilə 1H-, 2D- və 12C- təsvirləri əldə edilmişdir. Hər təhlil eyni sahənin 30 skan edilmiş təsvirindən ibarətdir, bir təsvir karbon və azot izotop təhlili üçün 256 × 256 piksel və hidrogen izotop təhlili üçün 128 × 128 pikseldən ibarətdir. Gecikmə müddəti karbon və azot izotop təhlili üçün piksel başına 3000 µs, hidrogen izotop təhlili üçün isə piksel başına 5000 µs-dür. İnstrumental kütlə fraksiyasını kalibrləmək üçün hidrogen, karbon və azot izotop standartları kimi 1-hidroksibenzotriazol hidratdan istifadə etdik45.
FIB C0068-25 profilində presolar qrafitin silikon izotop tərkibini təyin etmək üçün təxminən 9000 kütlə qətnaməsi olan altı elektron vurucusundan istifadə etdik. Təsvirlər 256 × 256 pikseldən ibarətdir və piksel başına 3000 µs gecikmə müddəti var. Hidrogen, karbon və silikon izotop standartları kimi silikon lövhələrindən istifadə edərək kütlə fraksiyalaşdırma cihazını kalibrlədik.
İzotop şəkilləri NASA-nın NanoSIMS45 görüntüləmə proqramı istifadə edilərək işlənmişdir. Məlumatlar elektron çarpanının ölü vaxtı (44 ns) və kvazi-eyni vaxtda çatma effektləri üçün korreksiya edilmişdir. Əldə etmə zamanı görüntü sürüşməsini düzəltmək üçün hər bir şəkil üçün fərqli skan uyğunlaşdırması. Son izotop görüntüsü hər bir skan pikseli üçün hər bir şəkildən ikinci dərəcəli ionlar əlavə etməklə yaradılır.
STXM-NEXAFS və NanoSIMS analizindən sonra, eyni FIB kəsikləri Koçi, JAMSTEC-də 200 kV sürətləndirici gərginlikdə ötürücü elektron mikroskopu (JEOL JEM-ARM200F) istifadə edilərək araşdırıldı. Mikrostruktur qaranlıq sahədə parlaq sahəli TEM və yüksək bucaqlı skanlama TEM istifadə edilərək müşahidə edildi. Mineral fazalar nöqtəli elektron difraksiyası və qəfəs zolağı görüntüləməsi ilə müəyyən edildi və kimyəvi analiz 100 mm2 silikon sürüşmə detektoru və JEOL Analiz Stansiyası 4.30 proqram təminatı ilə EDS vasitəsilə aparıldı. Kəmiyyət analizi üçün hər bir element üçün xarakterik rentgen intensivliyi TEM skanlama rejimində 30 saniyə sabit məlumat toplama müddəti, ~100 × 100 nm2 şüa skanlama sahəsi və 50 pA şüa cərəyanı ilə ölçüldü. Laylı silikatlarda (Si + Al)-Mg-Fe nisbəti təbii piropaqarnet standartından əldə edilən qalınlığa görə düzəldilmiş eksperimental k əmsalı istifadə edilərək təyin edildi.
Bu tədqiqatda istifadə edilən bütün şəkillər və təhlillər JAXA Məlumat Arxivləşdirmə və Kommunikasiya Sistemində (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 ünvanında mövcuddur. Bu məqalədə orijinal məlumatlar təqdim olunur.
Kitari, K. və b. Hayabusa2 NIRS3 cihazı ilə müşahidə edilən 162173 Ryugu asteroidinin səth tərkibi. Elm 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato tipli karbonlu xondritlər (CY): Ryugu asteroid səthinin analoqları? Geokimya 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. və b. Ryugu nümunələrinin ilk tərkib təhlili MicroOmega hiperspektral mikroskopu istifadə edilərək aparılmışdır. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. və b. C tipli Ryugu asteroidindən qaytarılan Hyabusa2 nümunəsinin ilkin təhlili. Milli Astronomiya Jurnalı. 6, 214–220 (2021).