Дзякуй за наведванне Nature.com.Версія браўзера, якую вы выкарыстоўваеце, мае абмежаваную падтрымку CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Тым часам, каб забяспечыць бесперапынную падтрымку, мы будзем візуалізаваць сайт без стыляў і JavaScript.
Лятучыя і багатыя арганічнымі рэчывамі астэроіды тыпу C могуць быць адной з асноўных крыніц вады на Зямлі.У цяперашні час хондрыты, якія змяшчаюць вуглярод, даюць найлепшае ўяўленне аб іх хімічным складзе, але інфармацыя аб метэарытах скажоная: толькі самыя трывалыя тыпы выжываюць, трапляючы ў атмасферу і затым узаемадзейнічаючы з зямным асяроддзем.Тут мы прадстаўляем вынікі дэталёвага аб'ёмнага і мікрааналітычнага даследавання першаснай часціцы Рюгу, дастаўленай на Зямлю касмічным караблём Хаябуса-2.Часціцы Ryugu дэманструюць блізкае супадзенне па складзе з хімічна нефракцыянаванымі, але змененымі вадой хандрытамі CI (тыпу Iwuna), якія шырока выкарыстоўваюцца ў якасці індыкатара агульнага складу Сонечнай сістэмы.Гэты ўзор дэманструе складаную прасторавую ўзаемасувязь паміж багатымі аліфатычнымі арганічнымі рэчывамі і слаістымі сілікатамі і паказвае максімальную тэмпературу каля 30 °C падчас воднай эрозіі.Мы выявілі вялікую колькасць дэйтэрыю і дыязонію, што адпавядае пазасонечнаму паходжанню.Часціцы Рюгу з'яўляюцца найбольш незабруджаным і неаддзельным іншапланетным матэрыялам з калі-небудзь вывучаных і найлепшым чынам адпавядаюць агульнаму складу Сонечнай сістэмы.
З чэрвеня 2018 г. па лістапад 2019 г. касмічны карабель Hayabusa2 Японскага агенцтва аэракасмічных даследаванняў (JAXA) правёў шырокае дыстанцыйнае даследаванне астэроіда Рюгу.Дадзеныя спектрометра блізкага інфрачырвонага дыяпазону (NIRS3) у Хаябуса-2 сведчаць аб тым, што Рюгу можа складацца з матэрыялу, падобнага на тэрмічнаму і/або ўдарна-метамарфічныя вугляродныя хандрыты.Найбліжэйшым супадзеннем з'яўляецца хандрыт CY (тып Ямато) 2. Нізкае альбеда Рюгу можна растлумачыць наяўнасцю вялікай колькасці кампанентаў, багатых вугляродам, а таксама памерам часціц, сітаватасцю і эфектам прасторавага выветрывання.Касмічны карабель «Хаябуса-2» здзейсніў дзве пасадкі і збор проб на Рюгу.Падчас першай пасадкі 21 лютага 2019 года быў атрыманы паверхневы матэрыял, які захоўваўся ў адсеку А зваротнай капсулы, а падчас другой пасадкі 11 ліпеня 2019 года матэрыял быў сабраны каля штучнага кратэра, утворанага невялікім пераносным ударнікам.Гэтыя ўзоры захоўваюцца ў Ward C. Першапачатковая неразбуральная характарыстыка часціц на этапе 1 у спецыяльных, незабруджаных і напоўненых чыстым азотам камерах на аб'ектах, якія кіруюцца JAXA, паказала, што часціцы Ryugu былі найбольш падобныя на хандрыты CI4 і дэманстравалі «розныя ўзроўні варыяцый»3.Здавалася б, супярэчлівая класіфікацыя Рюгу, падобная да хандрытаў CY або CI, можа быць вырашана толькі шляхам дэталёвай ізатопнай, элементнай і мінералагічнай характарыстыкі часціц Рюгу.Прадстаўленыя тут вынікі забяспечваюць трывалую аснову для вызначэння таго, якое з гэтых двух папярэдніх тлумачэнняў агульнага складу астэроіда Рюгу найбольш верагоднае.
Восем шарыкаў Ryugu (усяго прыкладна 60 мг), чатыры з камеры A і чатыры з камеры C, былі прызначаныя на фазу 2 для кіравання камандай Кочы.Асноўная мэта даследавання - высвятленне прыроды, паходжання і эвалюцыйнай гісторыі астэроіда Рюгу, а таксама дакументаванне падабенства і адрозненняў з іншымі вядомымі пазаземнымі ўзорамі, такімі як хандрыты, часціцы міжпланетнага пылу (МПЧ) і каметы, якія вяртаюцца.Узоры, сабраныя місіяй NASA Stardust.
Дэталёвы мінералагічны аналіз пяці зерняў Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 і C0068) паказаў, што яны ў асноўным складаюцца з дробна- і буйназярністых філасілікатаў (~64–88 аб.%; мал. 1a, b, дадатковы малюнак 1).і дадатковая табліца 1).Крупнозерністой філасілікаты сустракаюцца ў выглядзе пёрыстых агрэгатаў (памерам да дзесяткаў мікрон) у дробназярністых, багатых філасілікатамі матрыцах (памерам менш за некалькі мікрон).Слаістыя сілікатныя часціцы з'яўляюцца серпантынава-сапанітавымі сімбіёнтамі (мал. 1в).Карта (Si + Al)-Mg-Fe таксама паказвае, што аб'ёмная слаістая сілікатная матрыца мае прамежкавы склад паміж серпантынам і сапанітам (мал. 2а, б).Філасілікатная матрыца змяшчае карбанатныя мінералы (~2-21 аб.%), сульфідныя мінералы (~2,4-5,5 аб.%) і магнетыт (~3,6-6,8 аб.%).Адна з часціц, разгледжаных у гэтым даследаванні (C0009), утрымлівала невялікую колькасць (~0,5 аб.%) бязводных сілікатаў (алівін і піраксен), што можа дапамагчы ідэнтыфікаваць зыходны матэрыял, які склаў неапрацаваны камень Ryugu5.Гэты бязводны сілікат рэдка сустракаецца ў гранулах Ryugu і быў станоўча ідэнтыфікаваны толькі ў гранулах C0009.Карбанаты прысутнічаюць у матрыцы ў выглядзе фрагментаў (менш за некалькі сотняў мікрон), у асноўным даламіту, з невялікай колькасцю карбанату кальцыя і брынела.Магнетыт сустракаецца ў выглядзе асобных часціц, фрамбоідаў, бляшак або сферычных агрэгатаў.Сульфіды ў асноўным прадстаўлены пирротином ў форме няправільных шасцікутных прызмаў/пласцін або планак.Матрыца змяшчае вялікую колькасць субмікроннага пентландыту або ў спалучэнні з пірроцінам. Багатыя вугляродам фазы (памерам <10 мкм) сустракаюцца паўсюдна ў матрыцы, багатай філасілікатамі. Багатыя вугляродам фазы (памерам <10 мкм) сустракаюцца паўсюдна ў матрыцы, багатай філасілікатамі. Богатыя углеродам фазы (размерам <10 мкм) сустракаюцца паўсюдна ў багатай филлосиликатами матрицы. Багатыя вугляродам фазы (памерам <10 мкм) сустракаюцца паўсюдна ў матрыцы, багатай філасілікатамі.富含碳的相（尺寸<10 мкм）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10 мкм）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Багатыя углеродам фазы (размерам <10 мкм) пераважаюць у багатай филлосиликатами матрыцы. Багатыя вугляродам фазы (памерам <10 мкм) пераважаюць у матрыцы, багатай філасілікатамі.Іншыя дапаможныя мінералы паказаны ў дадатковай табліцы 1. Спіс мінералаў, вызначаны з рэнтгенаўскай дыфрактаграмы сумесі C0087 і A0029 і A0037, вельмі супадае са спісам, вызначаным у хандрытах CI (Orgueil), але моцна адрозніваецца ад хандрытаў CY і CM (тып Mighei) (малюнак 1 з пашыранымі дадзенымі і дадатковы малюнак 2).Агульнае ўтрыманне элементаў у зернях Ryugu (A0098, C0068) таксама адпавядае хондрыту 6 CI (пашыраныя дадзеныя, мал. 2 і дадатковая табліца 2).Наадварот, хандрыты CM збеднены ўмерана і вельмі лятучымі элементамі, асабліва Mn і Zn, і больш тугаплаўкімі элементамі7.Канцэнтрацыі некаторых элементаў моцна адрозніваюцца, што можа быць адлюстраваннем уласцівай гетэрагеннасці ўзору з-за малога памеру асобных часціц і ў выніку зрушэння выбаркі.Усе петралагічныя, мінералагічныя і элементарныя характарыстыкі паказваюць, што збожжа Ryugu вельмі падобныя на хандрыты CI8,9,10.Прыкметным выключэннем з'яўляецца адсутнасць феррыгідрыту і сульфату ў зернях Рюгу, што сведчыць аб тым, што гэтыя мінералы ў хандрытах CI ўтварыліся ў выніку наземнага выветрывання.
a, Кампазітны рэнтгенаўскі здымак Mg Kα (чырвоны), Ca Kα (зялёны), Fe Kα (сіні) і S Kα (жоўты) сухі паліраваны ўчастак C0068.Фракцыя складаецца са слаістых сілікатаў (чырвоны: ~88 аб.%), карбанатаў (даламіт; светла-зялёны: ~1,6 аб.%), магнетыту (сіні: ~5,3 аб.%) і сульфідаў (жоўты: сульфід = ~2,5 аб.% эсэ. b, малюнак контурнай вобласці ў рассеяных назад электронах на a. Bru – няспелы; Dole – даламіт; FeS – сульфід жалеза; Mag – магнетыт; juice – мыльны камень Srp – серпантын c, выява з дапамогай прасвечваючай электроннай мікраскапіі (ПЭМ) з высокім дазволам тыповага зрастання сапоніт-серпантын, якая паказвае паласы рашоткі серпантыну і сапаніту 0,7 нм і 1,1 нм адпаведна.
Склад матрыцы і слаістага сіліката (у %) часціц Ryugu A0037 (суцэльныя чырвоныя кружкі) і C0068 (суцэльныя сінія кружкі) паказаны ў трайной сістэме (Si+Al)-Mg-Fe.a, вынікі мікрааналізу электроннага зонда (EPMA), нанесеныя на графік CI chondrites (Ivuna, Orgueil, Alais)16, паказаны шэрым для параўнання.b, сканіраванне TEM (STEM) і энергадысперсійны аналіз рэнтгенаўскай спектраскапіі (EDS), паказаны для параўнання з метэарытамі Orgueil9 і Murchison46 і гідратаваным IDP47.Дробназярністы і крупнозярністы филосиликаты былі прааналізаваны, пазбягаючы дробных часціц сульфіду жалеза.Пункцірнымі лініямі а і б паказаны лініі растварэння сапаніту і серпантыну.Багаты жалезам склад у a можа быць звязаны з субмікроннымі зернямі сульфіду жалеза ў слаістых сілікатных зернях, што нельга выключыць з дапамогай прасторавага раздзялення аналізу EPMA.Даныя з больш высокім утрыманнем Si, чым у сапоніце ў b, могуць быць выкліканы прысутнасцю нанапамернага аморфнага матэрыялу, багатага крэмніем, у прамежках філасілікатнага пласта.Колькасць аналізаў: N=69 для A0037, N=68 для EPMA, N=68 для C0068, N=19 для A0037 і N=27 для C0068 для STEM-EDS.c, ізатопная карта трыаксі-часціцы Ryugu C0014-4 у параўнанні са значэннямі хандрытаў CI (Orgueil), CY (Y-82162) і літаратурнымі дадзенымі (CM і C2-ung)41,48,49.Мы атрымалі дадзеныя для метэарытаў Orgueil і Y-82162.CCAM - гэта лінія бязводных вугляродзістых хандрытавых мінералаў, TFL - лінія падзелу зямлі.d, Δ17O і δ18O карты часціц Ryugu C0014-4, CI хандрытаў (Orgueil) і CY хандрытаў (Y-82162) (гэта даследаванне).Δ17O_Ryugu: значэнне Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: сярэдняе значэнне Δ17O для Orgueil.Δ17O_Y-82162: Сярэдняе значэнне Δ17O для Y-82162.Дадзеныя CI і CY з літаратуры 41, 48, 49 таксама паказаны для параўнання.
Масавы ізатопны аналіз кіслароду быў выкананы на ўзору 1,83 мг матэрыялу, вынятага з грануляванага C0014 лазерным фтарыраваннем (Метады).Для параўнання мы запусцілі сем копій Orgueil (CI) (агульная маса = 8,96 мг) і сем копій Y-82162 (CY) (агульная маса = 5,11 мг) (дадатковая табліца 3).
На мал.2d дэманструе выразнае аддзяленне Δ17O і δ18O паміж сярэдневагавымі часціцамі Orgueil і Ryugu у параўнанні з Y-82162.Δ17O часціцы Ryugu C0014-4 вышэй, чым у часціцы Оргейла, нягледзячы на ​​​​перакрыцце ў 2 sd.Часціцы Ryugu маюць больш высокія значэнні Δ17O у параўнанні з Orgeil, што можа адлюстроўваць забруджванне зямлі апошнім пасля яго падзення ў 1864 г. Выветрыванне ў наземным асяроддзі11 абавязкова прыводзіць да ўключэння атмасфернага кіслароду, набліжаючы агульны аналіз да лініі наземнага фракцыянавання (TFL).Гэтая выснова ўзгадняецца з мінералагічнымі дадзенымі (разгледжанымі раней), што збожжа Ryugu не ўтрымліваюць гідратаў або сульфатаў, у той час як Orgeil змяшчае.
Грунтуючыся на прыведзеных вышэй мінералагічных дадзеных, гэтыя вынікі пацвярджаюць сувязь паміж зернямі Рюгу і хандрытамі CI, але выключаюць сувязь хандрытаў CY.Той факт, што збожжа Рюгу не звязаны з хандрытамі CY, якія дэманструюць відавочныя прыкметы мінералогіі абязводжвання, выклікае здзіўленне.Арбітальныя назіранні Рюгу паказваюць, што ён падвергся абязводжванню і таму, верагодна, складаецца з матэрыялу CY.Прычыны гэтай відавочнай розніцы застаюцца незразумелымі.Аналіз ізатопаў кіслароду іншых часціц Ryugu прадстаўлены ў спадарожным артыкуле 12. Аднак вынікі гэтага пашыранага набору даных таксама адпавядаюць сувязі паміж часціцамі Ryugu і хандрытамі CI.
Выкарыстоўваючы скаардынаваныя метады мікрааналізу (дадатковы малюнак 3), мы даследавалі прасторавае размеркаванне арганічнага вугляроду па ўсёй плошчы фракцыі сфакусаванага пучка іёнаў (FIB) C0068.25 (мал. 3a–f).Спектры рэнтгенаўскага паглынання вугляроду з тонкай структурай (NEXAFS) на блізкім краі ў раздзеле C0068.25 паказваюць некалькі функцыянальных груп – араматычныя або C=C (285,2 эВ), C=O (286,5 эВ), CH (287,5 эВ) і C(=O)O (288,8 эВ) – структура графена адсутнічае пры 291,7 эВ (мал. 3a), што азначае нізкую ступень цеплавой змены.Моцны пік CH (287,5 эВ) частковай арганікі C0068.25 адрозніваецца ад нерастваральнай арганікі раней вывучаных вугляродзістых хандрытаў і больш падобны на IDP14 і часціцы каметы, атрыманыя місіяй Stardust.Моцны пік CH пры 287,5 эВ і вельмі слабы араматычны пік або C=C пры 285,2 эВ паказваюць, што арганічныя злучэнні багатыя аліфатычнымі злучэннямі (мал. 3а і дадатковы малюнак 3а).Участкі, багатыя аліфатычнымі арганічнымі злучэннямі, лакалізаваны ў буйназярністых філасілікатах, а таксама ў раёнах з беднай араматычнай (або С=С) структурай вугляроду (мал. 3в,г).Наадварот, A0037,22 (дадатковы малюнак 3) часткова паказаў больш нізкае ўтрыманне багатых аліфатычным вугляродам рэгіёнаў.Мінералогія, якая ляжыць у аснове гэтых зерняў, багатая карбанатамі, падобнымі да хондрытаў CI 16, што сведчыць аб значнай змене крыніцы вады (дадатковая табліца 1).Умовы акіслення спрыяюць больш высокім канцэнтрацыям карбанільных і карбаксільных функцыянальных груп у арганічных злучэннях, звязаных з карбанатамі.Субмікроннае размеркаванне арганікі з аліфатычнымі вугляроднымі структурамі можа моцна адрознівацца ад размеркавання крупнозерністой слаістай сілікатаў.Намёкі на аліфатычныя арганічныя злучэнні, звязаныя з філасілікатам-OH, былі знойдзены ў метэарыце возера Тагіш.Скаардынаваныя мікрааналітычныя дадзеныя паказваюць, што арганічнае рэчыва, багатае аліфатычнымі злучэннямі, можа быць шырока распаўсюджана ў астэроідах тыпу C і цесна звязана з філасілікатамі.Гэтая выснова супадае з папярэднімі паведамленнямі аб аліфатычных/араматычных СН у часціцах Ryugu, прадэманстраваных MicroOmega, гіперспектральным мікраскопам блізкага інфрачырвонага дыяпазону.Важным і нявырашаным пытаннем з'яўляецца тое, што унікальныя ўласцівасці аліфатычных багатых вугляродам арганічных злучэнняў, звязаных з крупнозерністой філасілікатамі, назіраныя ў гэтым даследаванні, выяўлены толькі на астэроідзе Рюгу.
а, спектры вугляроду NEXAFS, нармалізаваныя да 292 эВ у араматычнай (C=C) багатай вобласці (чырвоны), у аліфатычнай багатай вобласці (зялёны) і ў матрыцы (сіні).Шэрая лінія - гэта нерастваральны арганічны спектр Murchison 13 для параўнання.au, арбітражная адзінка.b, спектральная выява вугляроднага К-краю, атрыманая сканавальнай трансмісійнай рэнтгенаўскай мікраскапіяй (STXM), якая паказвае, што ў разрэзе пераважае вуглярод.c, кампазітны графік RGB з араматычнымі (C=C) багатымі рэгіёнамі (чырвоны), аліфатычнымі багатымі рэгіёнамі (зялёны) і матрыцай (сіні).d, арганіка, багатая аліфатычнымі злучэннямі, сканцэнтравана ў крупнозерністой філасілікаце, плошча павялічана з белых пункцірных палёў у b і c.e, вялікія нанасферы (ng-1) у вобласці, павялічанай ад белай пункцірнай рамкі ў b і c.Для: пирротин.Pn: нікель-хроміт.f, нанамаштабная мас-спектраметрыя другасных іёнаў (NanoSIMS), відарысы элементаў вадароду (1H), вугляроду (12C) і азоту (12C14N), відарысы суадносін элементаў 12C/1H і крыжаваныя выявы ізатопаў δD, δ13C і δ15N – раздзел PG-1: дасонечны графіт з экстрэмальным узбагачэннем 13C (дадатковая табліца 4). ).
Кінетычныя даследаванні дэградацыі арганічнага рэчыва ў метэарытах Murchison могуць даць важную інфармацыю аб неаднародным размеркаванні аліфатычнага арганічнага рэчыва, багатага зернямі Рюгу.Гэта даследаванне паказвае, што аліфатычныя СН-сувязі ў арганічных рэчывах захоўваюцца да максімальнай тэмпературы каля 30°C у бацькоўскай рэчыве і/або змяняюцца з залежнасцю часу і тэмпературы (напрыклад, 200 гадоў пры 100°C і 0°C 100 мільёнаў гадоў)..Калі папярэднік не награваць пры зададзенай тэмпературы больш за пэўны час, можа захавацца першапачатковае размеркаванне аліфатычных арганічных рэчываў, багатых філасілікатамі.Аднак змяненне вады ў зыходных пародах можа ўскладніць гэтую інтэрпрэтацыю, паколькі багатая карбанатамі A0037 не паказвае багатых вугляродам аліфатычных абласцей, звязаных з філасілікатамі.Гэта нізкае змяненне тэмпературы прыкладна адпавядае прысутнасці кубічнага палявога шпата ў зернях Ryugu (дадатковая табліца 1) 20.
Фракцыя C0068.25 (ng-1; мал. 3a–c,e) змяшчае вялікую нанасферу з вельмі араматычным (або C=C), умерана аліфатычным і слабым спектрамі C(=O)O і C=O..Характэрныя характарыстыкі аліфатычнага вугляроду не супадаюць з характарыстыкамі нерастваральных арганічных рэчываў і арганічных нанасфер, звязаных з хандрытамі (мал. 3а) 17,21.Раманаўскі і інфрачырвоны спектраскапічны аналіз нанасфер у возеры Тагіш паказаў, што яны складаюцца з аліфатычных і акісленых арганічных злучэнняў і неўпарадкаваных поліцыклічных араматычных арганічных злучэнняў са складанай структурай22,23.Паколькі навакольная матрыца змяшчае арганіку, багатую аліфатычнымі злучэннямі, прыкмета аліфатычнага вугляроду ў ng-1 можа быць аналітычным артэфактам.Цікава, што ng-1 змяшчае ўбудаваныя аморфныя сілікаты (мал. 3e), тэкстуру, пра якую яшчэ не паведамлялася ні для адной пазаземнай арганікі.Аморфныя сілікаты могуць быць натуральнымі кампанентамі ng-1 або ўзнікаць у выніку амарфізацыі водных/бязводных сілікатаў іённым і/або электронным пучком падчас аналізу.
Выявы іёнаў NanoSIMS секцыі C0068.25 (мал. 3f) дэманструюць раўнамерныя змены δ13C і δ15N, за выключэннем перадсонечных зерняў з вялікім узбагачэннем 13C 30 811 ‰ (PG-1 на малюнку δ13C на мал. 3f) (дадатковая табліца 4).Рэнтгенаўскія выявы элементарных зерняў і выявы ПЭМ з высокім дазволам паказваюць толькі канцэнтрацыю вугляроду і адлегласць паміж базальнымі плоскасцямі 0,3 нм, што адпавядае графіту.Характэрна, што значэння δD (841 ± 394 ‰) і δ15N (169 ± 95 ‰), узбагачаных аліфаціческіе арганічнымі рэчывамі, звязанымі з крупнозерністой филосиликатами, аказваюцца некалькі вышэй, чым у сярэднім па ўсёй вобласці C (δD = 528 ± 139 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) у C0068.25 (дадатковая табліца 4).Гэта назіранне дазваляе выказаць здагадку, што багатая аліфатычнымі арганічнымі рэчывамі ў буйназярністых філасілікатах можа быць больш прымітыўнай, чым навакольная арганіка, паколькі апошняя магла падвергнуцца ізатопнаму абмену з навакольнай вадой у першапачатковым целе.З іншага боку, гэтыя ізатопныя змены таксама могуць быць звязаны з першапачатковым працэсам фарміравання.Інтэрпрэтуецца, што дробназярністыя слаістыя сілікаты ў хандрытах CI ўтварыліся ў выніку бесперапыннага змянення першапачатковых буйназярністых бязводных сілікатных кластараў.Багатая аліфатычнымі арганічнымі рэчывамі магла ўтварыцца з малекул-папярэднікаў у пратапланетным дыску або міжзоркавым асяроддзі да ўтварэння Сонечнай сістэмы, а затым была нязначна зменена падчас змены вады ў мацярынскім целе Рюгу (вялікім). Памер (<1,0 км) Рюгу занадта малы, каб у дастатковай ступені падтрымліваць унутранае цяпло для змены вады з утварэннем водных мінералаў25. Памер (<1,0 км) Рюгу занадта малы, каб падтрымліваць дастатковую колькасць унутранага цяпла для змены вады з утварэннем водных мінералаў25. Памер (<1,0 км) Рюгу занадта малы, каб падтрымліваць дастаткова ўнутранае цяпло для воднага змянення з адукацыяй водных мінералаў25. Памер (<1,0 км) Ryugu занадта малы, каб падтрымліваць дастатковую колькасць унутранага цяпла для змены вады з адукацыяй водных мінералаў25. 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. Памер Рюгу (<1,0 км) занадта малы, каб падтрымліваць унутранае цяпло для змены вады з утварэннем водных мінералаў25. Памер Рюгу (<1,0 км) занадта малы, каб падтрымліваць унутранае цяпло для змены вады з адукацыяй водных мінералаў25.Такім чынам, могуць спатрэбіцца папярэднікі Ryugu памерам у дзясяткі кіламетраў.Арганічныя рэчывы, багатыя аліфатычнымі злучэннямі, могуць захоўваць свае зыходныя суадносіны ізатопаў з-за сувязі з крупнозерністой філасілікатамі.Аднак дакладная прырода ізатопных цяжкіх носьбітаў застаецца нявызначанай з-за складанага і далікатнага змешвання розных кампанентаў у гэтых фракцыях FIB.Гэта могуць быць арганічныя рэчывы, багатыя аліфаціческіе злучэннямі ў гранулах Ryugu або грубыя філасілікаты, якія іх атачаюць.Звярніце ўвагу, што арганічнае рэчыва практычна ва ўсіх вугляродзістых хандрытах (у тым ліку хандрытах CI) больш багатае на D, чым у філасілікатах, за выключэннем метэарытаў CM Paris 24, 26.
Графікі аб'ёму δD і δ15N зрэзаў FIB, атрыманых для зрэзаў FIB A0002.23 і A0002.26, A0037.22 і A0037.23 і C0068.23, C0068.25 і C0068.26 (усяго сем зрэзаў FIB з трох часціц Ryugu) Параўнанне NanoSIMS з іншымі аб'ектамі Сонечнай сістэмы паказана на мал.4 (Дадатковая табліца 4)27,28.Змены аб'ёму ў δD і δ15N у профілях A0002, A0037 і C0068 адпавядаюць такім у IDP, але вышэй, чым у хандрытах CM і CI (мал. 4).Звярніце ўвагу, што дыяпазон значэнняў δD для ўзору каметы 29 (ад -240 да 1655‰) большы, чым у Рюгу.Аб'ёмы δD і δ15N профіляў Рюкю, як правіла, меншыя за сярэднія для камет сямейства Юпітэра і воблака Оорта (мал. 4).Больш нізкія значэнні δD хандрытаў CI могуць адлюстроўваць уплыў наземнага забруджвання ў гэтых узорах.Улічваючы падабенства паміж Bells, Lake Tagish і IDP, вялікая неаднароднасць значэнняў δD і δN у часціцах Ryugu можа адлюстроўваць змены ў пачатковых ізатопных прыкметах арганічных і водных складаў у ранняй Сонечнай сістэме.Падобныя ізатопныя змены δD і δN у часціцах Ryugu і IDP дазваляюць выказаць здагадку, што абедзве маглі ўтварыцца з матэрыялу з адной крыніцы.Лічыцца, што ВПЛ адбываюцца з каметных крыніц 14 .Такім чынам, Рюгу можа ўтрымліваць каметападобны матэрыял і/або, па меншай меры, знешнюю Сонечную сістэму.Тым не менш, гэта можа быць складаней, чым мы сцвярджаем тут, з-за (1) сумесі сферычнай і D-багатай вады на бацькоўскім целе 31 і (2) суадносін D/H каметы ў залежнасці ад каметнай актыўнасці 32 .Аднак прычыны назіранай гетэрагеннасці ізатопаў вадароду і азоту ў часціцах Рюгу да канца не зразумелыя, збольшага з-за абмежаванай колькасці даступных сёння аналізаў.Вынікі ізатопных сістэм вадароду і азоту ўсё яшчэ павялічваюць верагоднасць таго, што Рюгу змяшчае большую частку матэрыялу з-за межаў Сонечнай сістэмы і, такім чынам, можа дэманстраваць некаторае падабенства з каметамі.Профіль Ryugu не паказаў відавочнай карэляцыі паміж δ13C і δ15N (дадатковая табліца 4).
Агульны ізатопны склад H і N часціц Ryugu (чырвоныя кругі: A0002, A0037; сінія кругі: C0068) карэлюе з сонечнай велічынёй 27, сярэднім сямействам Юпітэра (JFC27) і каметамі воблака Оорта (OCC27), IDP28 і вугляродзістымі хондрамі.Параўнанне метэарыта 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Ізатопны склад прыведзены ў дадатковай табліцы 4. Пункцірныя лініі - значэнні зямных ізатопаў для H і N.
Перанос лятучых рэчываў (напрыклад, арганічных рэчываў і вады) на Зямлю па-ранейшаму выклікае заклапочанасць26,27,33.Субмікронныя арганічныя рэчывы, звязаныя з грубымі філасілікатамі ў часціцах Ryugu, выяўленыя ў гэтым даследаванні, могуць быць важнай крыніцай лятучых рэчываў.Арганічнае рэчыва ў буйназярністых філасілікатах лепш абаронена ад дэградацыі16,34 і гніення35, чым арганічнае рэчыва ў дробназярністых матрыцах.Больш цяжкі ізатопны склад вадароду ў часціцах азначае, што яны наўрад ці з'яўляюцца адзінай крыніцай лятучых рэчываў, якія пераносяцца на раннюю Зямлю.Іх можна змешваць з кампанентамі з больш лёгкім ізатопным складам вадароду, як было нядаўна прапанавана ў гіпотэзе аб наяўнасці ў сілікатах вады, кіраванай сонечным ветрам.
У гэтым даследаванні мы паказваем, што метэарыты CI, нягледзячы на ​​іх геахімічную важнасць як прадстаўнікоў агульнага складу Сонечнай сістэмы,6,10 з'яўляюцца наземнымі забруджанымі ўзорамі.Мы таксама прадстаўляем прамыя доказы ўзаемадзеяння паміж багатай аліфатычнай арганікай і суседнімі воднымі мінераламі і мяркуем, што Ryugu можа ўтрымліваць пазасонечны матэрыял37.Вынікі гэтага даследавання ясна дэманструюць важнасць прамога адбору пробаў протаастэроідаў і неабходнасць транспарціроўкі вернутых узораў у цалкам інэртных і стэрыльных умовах.Прадстаўленыя тут доказы паказваюць, што часціцы Рюгу, несумненна, з'яўляюцца адным з самых незабруджаных матэрыялаў Сонечнай сістэмы, даступных для лабараторных даследаванняў, і далейшае вывучэнне гэтых каштоўных узораў, несумненна, пашырыць наша разуменне ранніх працэсаў Сонечнай сістэмы.Часціцы Рюгу лепш за ўсё адлюстроўваюць агульны склад Сонечнай сістэмы.
Для вызначэння складанай мікраструктуры і хімічных уласцівасцей узораў субмікроннага маштабу мы выкарыстоўвалі кампутарную тамаграфію на аснове сінхратроннага выпраменьвання (SR-XCT) і рэнтгенаўскую дыфракцыю SR (XRD)-CT, аналіз FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Адсутнасці дэградацыі, забруджвання з-за зямной атмасферы і ніякай шкоды ад дробных часціц або механічных узораў.Тым часам мы правялі сістэматычны аб'ёмны аналіз з выкарыстаннем сканіруючай электроннай мікраскапіі (SEM)-EDS, EPMA, XRD, інструментальнага нейтронна-актывацыйнага аналізу (INAA) і лазернага абсталявання для ізатопнага фтарыравання кіслароду.Працэдуры аналізу паказаны на дадатковым малюнку 3, а кожны аналіз апісаны ў наступных раздзелах.
Часціцы астэроіда Рюгу былі вынятыя з модуля вяртання Хаябуса-2 і дастаўлены ў цэнтр кіравання JAXA ў Сагаміхара, Японія, не забруджваючы атмасферу Зямлі4.Пасля пачатковай і неразбуральнай характарыстыкі на аб'екце, якім кіруе JAXA, выкарыстоўвайце зачыняемыя кантэйнеры для перадачы паміж пляцоўкамі і пакеты для капсул для ўзораў (сапфіравае шкло і нержавеючая сталь дыяметрам 10 або 15 мм, у залежнасці ад памеру ўзору), каб пазбегнуць уплыву навакольнага асяроддзя.асяроддзя.y і/або наземныя забруджвальнікі (напрыклад, вадзяная пара, вуглевадароды, атмасферныя газы і дробныя часціцы) і перакрыжаванае забруджванне паміж пробамі падчас падрыхтоўкі проб і транспарціроўкі паміж інстытутамі і універсітэтамі38.Каб пазбегнуць дэградацыі і забруджвання з-за ўзаемадзеяння з зямной атмасферай (вадзяной парай і кіслародам), усе тыпы падрыхтоўкі ўзораў (уключаючы адколванне танталавым зубілам, выкарыстанне збалансаванай алмазнай драцяной пілы (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) і рэзанне эпаксіднай смалы) падрыхтоўку да ўстаноўкі) праводзіліся ў бардачку пад чыстым сухім N2 (кропка расы: ад -80 да -60 °C, O2 ~50-100 праміле).Усе прадметы, якія тут выкарыстоўваюцца, ачышчаюцца камбінацыяй звышчыстай вады і этанолу з выкарыстаннем ультрагукавых хваль розных частот.
Тут мы вывучаем калекцыю метэарытаў Нацыянальнага інстытута палярных даследаванняў (NIPR) Антарктычнага цэнтра даследавання метэарытаў (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 і CY: Y 980115).
Для перадачы паміж прыборамі для аналізу SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS і TEM мы выкарыстоўвалі універсальны звыштонкі трымальнік узораў, апісаны ў папярэдніх даследаваннях38.
Аналіз SR-XCT узораў Ryugu праводзіўся з дапамогай інтэграванай сістэмы КТ BL20XU/SPring-8.Інтэграваная сістэма КТ складаецца з розных рэжымаў вымярэння: шырокае поле зроку і рэжым нізкага раздзялення (WL) для фіксацыі ўсёй структуры ўзору, вузкае поле зроку і рэжым высокага раздзялення (NH) для дакладнага вымярэння плошчы ўзору.цікавасць і рэнтгенаграмы, каб атрымаць дыфракцыйную карціну аб'ёму ўзору, і правесці XRD-CT, каб атрымаць 2D-дыяграму мінеральных фаз ва ўзоры ў гарызантальнай плоскасці.Звярніце ўвагу, што ўсе вымярэнні можна выконваць без выкарыстання ўбудаванай сістэмы для выдалення трымальніка ўзору з асновы, што дазваляе праводзіць дакладныя КТ і XRD-CT вымярэнні.Рэнтгенаўскі дэтэктар у рэжыме WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) быў абсталяваны дадатковай металааксідна-паўправадніковай (CMOS) камерай 4608 × 4608 пікселяў (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) са сцынтылятарам, які складаецца з 10 монакрышталяў лютэцыевага алюмініевага граната таўшчынёй мкм (Lu3Al5O12:Ce) і рэлейны аб'ектыў.Памер пікселя ў рэжыме WL складае каля 0,848 мкм.Такім чынам, поле зроку (FOV) у рэжыме WL складае прыблізна 6 мм у рэжыме КТ са зрушэннем.Дэтэктар рэнтгенаўскага выпраменьвання ў рэжыме NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) быў абсталяваны сцинтиллятором гадоліній-алюміній-галиевым гранатам (Gd3Al2Ga3O12) таўшчынёй 20 мкм, камерай CMOS (C11440-22CU) з дазволам 2048 × 2048 пікселяў;Hamamatsu Photonics) і аб'ектыў ×20.Памер пікселя ў рэжыме NH складае ~0,25 мкм, а поле зроку - ~0,5 мм.Дэтэктар для рэжыму XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) быў абсталяваны сцынцілятарам, які складаецца з парашковага экрана P43 (Gd2O2S:Tb) таўшчынёй 50 мкм, CMOS-камеры з дазволам 2304 × 2304 пікселяў (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) і рэлейнай лінзы.Дэтэктар мае эфектыўны памер пікселяў 19,05 мкм і поле зроку 43,9 мм2.Каб павялічыць кут агляду, мы ўжылі працэдуру КТ са зрушэннем у рэжыме WL.Малюнак у праходзячым святле для КТ-рэканструкцыі складаецца з малюнка ў дыяпазоне ад 180° да 360°, адлюстраванага гарызантальна вакол восі кручэння, і малюнка ў дыяпазоне ад 0° да 180°.
У рэжыме XRD рэнтгенаўскі пучок факусуецца зональнай пласцінай Фрэнэля.У гэтым рэжыме дэтэктар размяшчаецца на адлегласці 110 мм ззаду ўзору, а прыпынак прамяня - на 3 мм наперадзе дэтэктара.Дыфракцыйныя выявы ў дыяпазоне 2θ ад 1,43° да 18,00° (крок рашоткі d = 16,6–1,32 Å) былі атрыманы з рэнтгенаўскім плямай, сфакусаваным у ніжняй частцы поля зроку дэтэктара.Узор рухаецца вертыкальна праз роўныя прамежкі часу, з паўабаротам для кожнага кроку вертыкальнага сканавання.Калі мінеральныя часціцы пры павароце на 180° задавальняюць умове Брэгга, то можна атрымаць дыфракцыю мінеральных часціц у гарызантальнай плоскасці.Затым дыфракцыйныя выявы былі аб'яднаны ў адну выяву для кожнага кроку вертыкальнага сканавання.Умовы аналізу SR-XRD-CT амаль такія ж, як і для аналізу SR-XRD.У рэжыме XRD-CT дэтэктар размешчаны на адлегласці 69 мм ззаду ўзору.Дыфракцыйныя відарысы ў дыяпазоне 2θ знаходзяцца ў дыяпазоне ад 1,2° да 17,68° (d = 19,73 да 1,35 Å), дзе рэнтгенаўскі прамень і абмежавальнік прамяня знаходзяцца на адной лініі з цэнтрам поля зроку дэтэктара.Адсканіруйце ўзор гарызантальна і павярніце ўзор на 180°.Выявы SR-XRD-CT былі рэканструяваны з пікселямі інтэнсіўнасці мінералаў у якасці піксельных значэнняў.Пры гарызантальным сканаванні ўзор звычайна скануецца ў 500–1000 крокаў.
Для ўсіх эксперыментаў энергія рэнтгенаўскага выпраменьвання была зафіксавана на ўзроўні 30 кэВ, паколькі гэта ніжняя мяжа пранікнення рэнтгенаўскага выпраменьвання ў метэарыты дыяметрам каля 6 мм.Колькасць малюнкаў, атрыманых для ўсіх вымярэнняў КТ падчас павароту на 180°, складала 1800 (3600 для праграмы КТ са зрушэннем), а час экспазіцыі для малюнкаў складаў 100 мс для рэжыму WL, 300 мс для рэжыму NH, 500 мс для XRD і 50 мс.мс для XRD-CT мс.Звычайны час сканавання ўзору складае каля 10 хвілін у рэжыме WL, 15 хвілін у рэжыме NH, 3 гадзіны для XRD і 8 гадзін для SR-XRD-CT.
КТ выявы былі рэканструяваны з дапамогай сверточной зваротнай праекцыі і нармалізаваны для лінейнага каэфіцыента паслаблення ад 0 да 80 см-1.Праграмнае забеспячэнне Slice выкарыстоўвалася для аналізу 3D-дадзеных, а праграмнае забеспячэнне muXRD - для аналізу дадзеных XRD.
Замацаваныя эпаксіднай смолай часціцы Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 і C0068) паступова паліравалі на паверхні да ўзроўню 0,5 мкм (3M) алмазнай плёнкі для прыціркі ў сухіх умовах, пазбягаючы кантакту матэрыялу з паверхняй у працэсе паліроўкі.Паліраваная паверхня кожнага ўзору спачатку была даследавана з дапамогай светлавой мікраскапіі, а затым рассеяных назад электронаў для атрымання малюнкаў мінералогіі і тэкстуры (BSE) узораў і якасных элементаў NIPR з дапамогай JEOL JSM-7100F SEM, абсталяванага энергадысперсійным спектрометрам (AZtec).энергіі) малюнак.Для кожнага ўзору ўтрыманне асноўных і мінорных элементаў аналізавалі з дапамогай электронна-зондавага мікрааналізатара (EPMA, JEOL JXA-8200).Аналізуйце філасілікатныя і карбанатныя часціцы пры 5 нА, натуральныя і сінтэтычныя стандарты пры 15 кэВ, сульфіды, магнетыт, алівін і піраксен пры 30 нА.Мадальныя адзнакі былі разлічаны з карт элементаў і малюнкаў BSE з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння ImageJ 1.53 з адпаведнымі парогавымі значэннямі, адвольна ўсталяванымі для кожнага мінерала.
Аналіз ізатопаў кіслароду праводзіўся ў Адкрытым універсітэце (Мілтан-Кейнс, Вялікабрытанія) з дапамогай сістэмы інфрачырвонага лазернага фтарыравання.Узоры Hayabusa2 былі дастаўлены ў Адкрыты ўніверсітэт 38 у напоўненых азотам кантэйнерах для перадачы паміж установамі.
Загрузка пробы была праведзена ў бардачку з азотам з кантраляваным узроўнем кіслароду ніжэй за 0,1%.Для аналітычнай працы Hayabusa2 быў выраблены новы трымальнік для ўзору Ni, які складаецца толькі з двух адтулін для ўзору (дыяметрам 2,5 мм, глыбінёй 5 мм), адно для часціц Hayabusa2, а другое для ўнутранага стандарту абсідыяна.Падчас аналізу лунка для ўзору, якая змяшчае матэрыял Hayabusa2, была пакрыта ўнутраным акном BaF2 таўшчынёй прыблізна 1 мм і дыяметрам 3 мм для ўтрымання ўзору падчас лазернай рэакцыі.Паток BrF5 да ўзору падтрымліваўся каналам для змешвання газаў, выразаным у трымальніку ўзору Ni.Камера для ўзораў таксама была пераналадкавана так, каб яе можна было зняць з лініі вакуумнага фтаравання, а затым адкрыць у бардачку, напоўненым азотам.Камера з дзвюх частак была герметызавана медным ушчыльненнем для сціску і ланцужным заціскам EVAC Quick Release CeFIX 38.Акно BaF2 таўшчынёй 3 мм у верхняй частцы камеры дазваляе адначасова назіраць за ўзорам і лазерным нагрэвам.Пасля загрузкі ўзору зноў зацісніце камеру і падключыце яе да фтарыраванай лініі.Перад аналізам камеру для ўзору награвалі ў вакууме прыкладна да 95°C на працягу ночы, каб выдаліць любую адсарбаваную вільгаць.Пасля нагрэву на працягу ночы камеру астудзілі да пакаёвай тэмпературы, а затым частку, якая падвяргалася ўздзеянню атмасферы падчас пераносу ўзору, прадулі трыма аліквотамі BrF5 для выдалення вільгаці.Гэтыя працэдуры гарантуюць, што ўзор Hayabusa 2 не падвяргаецца ўздзеянню атмасферы і не забруджваецца вільгаццю з часткі фтарыраванай лініі, якая выводзіцца ў атмасферу падчас загрузкі ўзору.
Узоры часціц Ryugu C0014-4 і Orgueil (CI) былі прааналізаваны ў мадыфікаваным «адзіным» рэжыме42, у той час як аналіз Y-82162 (CY) праводзіўся на адным латку з некалькімі лункамі для ўзораў41.З-за іх бязводнага складу няма неабходнасці выкарыстоўваць адзіны метад для хандрытаў CY.Узоры награвалі з дапамогай інфрачырвонага CO2-лазера Photon Machines Inc.магутнасцю 50 Вт (10,6 мкм), усталяваны на партале XYZ у прысутнасці BrF5.За ходам рэакцыі сочыць убудаваная відэасістэма.Пасля фтаравання вызвалены O2 ачышчалі з дапамогай дзвюх крыягенных азотных пастак і нагрэтага пласта KBr для выдалення лішку фтору.Ізатопны склад вычышчанага кіслароду аналізавалі на двухканальным мас-спектрометры Thermo Fisher MAT 253 з дазволам па масе каля 200.
У некаторых выпадках колькасць газападобнага O2, які вылучаецца падчас рэакцыі ўзору, складала менш за 140 мкг, што з'яўляецца прыблізнай мяжой выкарыстання сильфонного прылады на мас-спектрометре MAT 253.У гэтых выпадках для аналізу выкарыстоўваюць мікрааб'ёмы.Пасля аналізу часціц Hayabusa2 ўнутраны стандарт абсідыяну быў фтарыраваны і вызначаны яго ізатопны склад кіслароду.
Іёны фрагмента NF+ NF3+ інтэрферуюць з пучком з масай 33 (16O17O).Каб ліквідаваць гэтую патэнцыйную праблему, большасць узораў апрацоўваюцца з выкарыстаннем працэдур крыягеннага падзелу.Гэта можа быць зроблена ў прамым кірунку перад аналізам MAT 253 або ў якасці другога аналізу шляхам вяртання аналізаванага газу назад у спецыяльнае малекулярнае сіта і паўторнага праходжання яго пасля крыягеннага падзелу.Крыягеннае раздзяленне прадугледжвае падачу газу ў малекулярнае сіта пры тэмпературы вадкага азоту і наступны разрад яго ў першаснае малекулярнае сіта пры тэмпературы -130°C.Шырокае тэставанне паказала, што NF+ застаецца на першым малекулярным сіце і пры выкарыстанні гэтага метаду не адбываецца значнага фракцыянавання.
На падставе неаднаразовых аналізаў нашых унутраных эталонаў абсідыяну агульная дакладнасць сістэмы ў рэжыме сильфона складае: ±0,053‰ для δ17O, ±0,095‰ для δ18O, ±0,018‰ для Δ17O (2 sd).Аналіз ізатопаў кіслароду прыведзены ў стандартнай дэльта-абазначэнні, дзе дэльта18O разлічваецца як:
Таксама выкарыстоўвайце суадносіны 17O/16O для δ17O.VSMOW - гэта міжнародны стандарт Венскага сярэдняга стандарту марской вады.Δ17O ўяўляе сабой адхіленне ад лініі фракцыянавання Зямлі, а формула разліку: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Усе дадзеныя, прадстаўленыя ў дадатковай табліцы 3, былі скарэкціраваны з улікам прабелаў.
Зрэзы таўшчынёй прыблізна ад 150 да 200 нм былі вынятыя з часціц Ryugu з дапамогай прыбора Hitachi High Tech SMI4050 FIB у JAMSTEC, Інстытуце адбору проб Кочы.Звярніце ўвагу, што ўсе секцыі FIB былі адноўлены з неапрацаваных фрагментаў неапрацаваных часціц пасля выдалення з напоўненых газам N2 сасудаў для пераносу паміж аб'ектамі.Гэтыя фрагменты не вымяраліся SR-CT, але былі апрацаваны з мінімальным уздзеяннем зямной атмасферы, каб пазбегнуць патэнцыйнага пашкоджання і забруджвання, якое можа паўплываць на спектр вугляроднага К-краю.Пасля нанясення вальфрамавага ахоўнага пласта цікавую вобласць (да 25 × 25 мкм2) выразалі і разрэджвалі пучком іёнаў Ga+ пры паскаральным напрузе 30 кВ, затым пры 5 кВ і току зонда 40 пА, каб мінімізаваць пашкоджанне паверхні.Затым звыштонкія зрэзы змяшчалі на павялічаную медную сетку (сетка Кочы) 39 з дапамогай мікраманіпулятара, абсталяванага FIB.
Гранулы Ryugu A0098 (1,6303 мг) і C0068 (0,6483 мг) былі двойчы запячатаны ў лістах чыстага поліэтылену высокай чысціні ў напоўненым чыстым азотам бардачку на SPring-8 без усялякага ўзаемадзеяння з зямной атмасферай.Падрыхтоўка ўзораў для JB-1 (геалагічнай эталоннай пароды, выдадзенай Геалагічнай службай Японіі) была праведзена ў Такійскім сталічным універсітэце.
INAA праводзіцца ў Інстытуце комплекснай радыяцыі і ядзерных навук Кіёцкага ўніверсітэта.Узоры былі апраменены двойчы з рознымі цыкламі апраменьвання, выбранымі ў адпаведнасці з перыядам паўраспаду нукліда, які выкарыстоўваецца для колькаснага вызначэння элемента.Спачатку ўзор апраменьвалі ў пнеўматычнай трубцы апраменьвання на працягу 30 секунд.Патокі цеплавых і хуткіх нейтронаў на мал.3 складаюць 4,6 × 1012 і 9,6 × 1011 см-2 с-1 адпаведна для вызначэння ўтрымання Mg, Al, Ca, Ti, V і Mn.Хімічныя рэчывы, такія як MgO (99,99% чысціні, Soekawa Chemical), Al (99,9% чысціні, Soekawa Chemical) і метал Si (99,999% чысціні, FUJIFILM Wako Pure Chemical), таксама былі апраменены для карэкцыі ядзерных рэакцый, якія перашкаджаюць, напрыклад (n, n).Узор быў таксама апраменены хларыдам натрыю (99,99% чысціні; MANAC), каб выправіць змены ў патоку нейтронаў.
Пасля нейтроннага апраменьвання вонкавы поліэтыленавы ліст быў заменены на новы, і гама-выпраменьванне, выпраменьванае ўзорам і эталонам, было неадкладна вымерана дэтэктарам Ge.Тыя ж ўзоры паўторна апраменьвалі на працягу 4 гадзін у пнеўматычнай апрамяняльнай трубцы.2 мае патокі цеплавых і хуткіх нейтронаў 5,6·1012 і 1,2·1012 см-2 с-1 адпаведна для вызначэння Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, утрымання Se, Sb, Os, Ir і Au.Кантрольныя ўзоры Ga, As, Se, Sb, Os, Ir і Au апраменьвалі шляхам нанясення адпаведных колькасцяў (ад 10 да 50 мкг) стандартных раствораў з вядомымі канцэнтрацыямі гэтых элементаў на два кавалкі фільтравальнай паперы з наступным апрамяненнем проб.Падлік гама-прамянёў праводзіўся ў Інстытуце комплекснай радыяцыі і ядзерных навук Кіёцкага ўніверсітэта і Даследчым цэнтры RI Такійскага сталічнага ўніверсітэта.Аналітычныя працэдуры і даведачныя матэрыялы для колькаснага вызначэння элементаў INAA такія ж, як і апісаныя ў нашай папярэдняй працы.
Рэнтгенаўскі дыфрактометр (Rigaku SmartLab) быў выкарыстаны для збору дыфрактаграм узораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) і C0087 (<1 мг) у NIPR. Рэнтгенаўскі дыфрактометр (Rigaku SmartLab) быў выкарыстаны для збору дыфрактаграм узораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) і C0087 (<1 мг) у NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) выкарыстоўваўся для збору дыфракцыйных карцін узораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) і C0087 (<1 мг) у NIPR. Рэнтгенаўскі дыфрактометр (Rigaku SmartLab) выкарыстоўваўся для збору дыфракцыйных карцін узораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) і C0087 (<1 мг) у NIPR.使用X 射线衍射仪 (Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 мг)、A0037 (<1 мг) 和C0087 (<1 мг) 的衍射图案。使用X 射线衍射仪 (Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 мг)、A0037 (<1 мг) 和C0087 (<1 мг) 的衍射图案。 Дыфрактаграмы ўзораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) і C0087 (<1 мг) былі атрыманы ў NIPR з выкарыстаннем рентгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). Рэнтгенаграмы ўзораў Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) і C0087 (<1 мг) былі атрыманы ў NIPR з дапамогай рэнтгенаўскага дыфрактометра (Rigaku SmartLab).Усе ўзоры былі здробнены ў дробны парашок на крамянёвай неадбівальнай пласціне з дапамогай пласціны з сапфіравага шкла, а затым раўнамерна размеркаваны на крамянёвай неадбівальнай пласціне без вадкасці (вады або спірту).Умовы вымярэння наступныя: рэнтгенаўскае выпраменьванне Cu Kα генеруецца пры напрузе ў трубцы 40 кВ і току ў трубцы 40 мА, лімітавая даўжыня шчыліны 10 мм, вугал разыходжання (1/6)°, хуткасць кручэння ў плоскасці 20 абаротаў у хвіліну, дыяпазон 2θ (двайны вугал Брэгга) 3-100° і аналіз займае каля 28 гадзін.Выкарыстоўвалася оптыка Bragg Brentano.Дэтэктар уяўляе сабой аднамерны крэмніевы паўправадніковы дэтэктар (D/teX Ultra 250).Рэнтгенаўскія прамяні Cu Kβ былі выдалены з дапамогай фільтра Ni.Выкарыстоўваючы даступныя ўзоры, вымярэнні сінтэтычнага магніевага сапоніту (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), серпантыну (ліставага серпантыну, Міядзу, Ніка) і пірроціну (манаклінны 4C, Чыхуа, Мехіка-Ваттс) былі параўнаны для ідэнтыфікацыі пікаў і выкарыстання дадзеных дыфракцыі файлаў парашка з Міжнароднага цэнтра дыфракцыйных даных, даламіт (PDF 01-071). -1662) і магнетыт (PDF 00-019-0629).Дадзеныя дыфракцыі на Рюгу таксама параўноўвалі з дадзенымі аб гідразмененых вугляродзістых хандрытах, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 і Y 980115 CY (стадыя нагрэву III, 500–750°C).Параўнанне паказала падабенства з Orgueil, але не з Y-791198 і Y 980115.
Спектры NEXAFS з вугляродным краем K звыштонкіх зрэзаў узораў, вырабленых з FIB, былі вымераны з дапамогай канала STXM BL4U на сінхратронным аб'екце UVSOR Інстытута малекулярных навук (Оказакі, Японія).Памер плямы прамяня, аптычна сфакусаванага з дапамогай зоннай пласціны Фрэнэля, складае прыкладна 50 нм.Энергетычны крок складае 0,1 эВ для тонкай структуры блізкай краёвай вобласці (283,6–292,0 эВ) і 0,5 эВ (280,0–283,5 эВ і 292,5–300,0 эВ) для абласцей пярэдняга і задняга фронтаў.час для кожнага пікселя выявы быў усталяваны ў 2 мс.Пасля эвакуацыі аналітычную камеру STXM запоўнілі геліем пад ціскам каля 20 мбар.Гэта дапамагае звесці да мінімуму цеплавой дрэйф рэнтгенаўскай оптыкі ў камеры і трымальніку ўзору, а таксама паменшыць пашкоджанне і/або акісленне ўзору.Спектры вугляроду NEXAFS K-edge былі сфарміраваны са стэкавых даных з дапамогай праграмнага забеспячэння aXis2000 і запатэнтаванага праграмнага забеспячэння для апрацоўкі даных STXM.Звярніце ўвагу, што раздатачная скрынка для ўзору і бардачок выкарыстоўваюцца, каб пазбегнуць акіслення і забруджвання ўзору.
Пасля аналізу STXM-NEXAFS ізатопны склад вадароду, вугляроду і азоту зрэзаў Ryugu FIB быў прааналізаваны з дапамогай ізатопнай візуалізацыі з дапамогай JAMSTEC NanoSIMS 50L.Сфакусаваны першасны пучок Cs+ каля 2 пА для аналізу ізатопаў вугляроду і азоту і каля 13 пА для аналізу ізатопаў вадароду растэрызуецца на ўзору на плошчы прыкладна ад 24 × 24 мкм2 да 30 × 30 мкм2.Пасля 3-хвіліннага папярэдняга распылення пры адносна моцным току першаснага пучка кожны аналіз пачынаўся пасля стабілізацыі інтэнсіўнасці другаснага пучка.Для аналізу ізатопаў вугляроду і азоту выявы 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– і 12C15N– былі адначасова атрыманы з выкарыстаннем мультыплекснага дэтэктавання сямі электронных памнажальнікаў з раздзяленнем па масе прыблізна 9000, што дастаткова для падзелу ўсіх адпаведных ізатопных злучэнняў.перашкоды (напрыклад, 12C1H на 13C і 13C14N на 12C15N).Для аналізу ізатопаў вадароду былі атрыманы выявы 1H-, 2D- і 12C- з дазволам па масе прыблізна 3000 з шматразовым выяўленнем з дапамогай трох электронных памнажальнікаў.Кожны аналіз складаецца з 30 адсканаваных малюнкаў адной вобласці, прычым адна выява складаецца з 256 × 256 пікселяў для аналізу ізатопаў вугляроду і азоту і 128 × 128 пікселяў для аналізу ізатопаў вадароду.Час затрымкі складае 3000 мкс на піксель для аналізу ізатопаў вугляроду і азоту і 5000 мкс на піксель для аналізу ізатопаў вадароду.Мы выкарыстоўвалі гідрат 1-гідраксібензотрыазолу ў якасці ізатопных стандартаў вадароду, вугляроду і азоту для каліброўкі інструментальнага масавага фракцыянавання45.
Для вызначэння ізатопнага складу крэмнію дасонечнага графіту ў профілі FIB C0068-25 мы выкарыстоўвалі шэсць электронных памнажальнікаў з дазволам па масе каля 9000. Выявы складаюцца з 256 × 256 пікселяў з часам затрымкі 3000 мкс на піксель.Мы адкалібравалі прыбор масавага фракцыянавання з выкарыстаннем крэмніевых пласцін у якасці стандартаў вадароду, вугляроду і ізатопаў крэмнію.
Ізатопныя выявы былі апрацаваны з дапамогай праграмнага забеспячэння NanoSIMS45 НАСА.Дадзеныя былі скарэкціраваны на мёртвы час электроннага памнажальніка (44 нс) і эфекты квазіадначасовага прыбыцця.Рознае выраўноўванне сканавання для кожнай выявы для карэкцыі дрэйфу выявы падчас атрымання.Канчатковы ізатопны малюнак ствараецца шляхам дадання другасных іёнаў з кожнага малюнка для кожнага пікселя сканавання.
Пасля аналізу STXM-NEXAFS і NanoSIMS тыя ж зрэзы FIB былі даследаваны з дапамогай трансмісійнага электроннага мікраскопа (JEOL JEM-ARM200F) пры паскаральным напрузе 200 кВ у Kochi, JAMSTEC.Мікраструктуру назіралі з дапамогай ПЭМ у светлым полі і ПЭМ з вялікім вуглом сканавання ў цёмным полі.Мінеральныя фазы былі ідэнтыфікаваныя з дапамогай дыфракцыі кропкавых электронаў і візуалізацыі паласы рашоткі, а хімічны аналіз быў выкананы з дапамогай EDS з крэмніевым дрэйфавым дэтэктарам плошчай 100 мм2 і праграмным забеспячэннем JEOL Analysis Station 4.30.Для колькаснага аналізу вымяралася характэрная інтэнсіўнасць рэнтгенаўскага выпраменьвання для кожнага элемента ў рэжыме ПЭМ-сканавання з фіксаваным часам збору дадзеных 30 с, плошчай сканавання прамяня ~100 × 100 нм2 і токам пучка 50 пА.Суадносіны (Si + Al)-Mg-Fe ў слаістай сілікатах вызначалі з выкарыстаннем эксперыментальнага каэфіцыента k з папраўкай на таўшчыню, атрыманага са стандарту прыроднага пірапагаранта.
Усе выявы і аналізы, выкарыстаныя ў гэтым даследаванні, даступныя ў сістэме архівавання і перадачы дадзеных JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.У гэтым артыкуле прадстаўлены зыходныя дадзеныя.
Кітары, К. і інш.Склад паверхні астэроіда 162173 Рюгу паводле назіранняў прыбора Hayabusa2 NIRS3.Навука 364, 272–275.
Кім, А. Дж. Вугляродзістыя хандрыты (CY) тыпу Ямато: аналагі паверхні астэроіда Рюгу?Геахімія 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. і інш.Першы аналіз складу ўзораў Ryugu быў выкананы з дапамогай гіперспектральнага мікраскопа MicroOmega.Нацыянальны астран.6, 221–225 (2021).
Яда, Т. і інш.Папярэдні аналіз узору Hyabusa2, вернутага з астэроіда С-тыпу Рюгу.Нацыянальны астран.6, 214–220 (2021).