Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani pretraživač (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Hlapljivi i bogati organskom materijom, asteroidi tipa C mogu biti jedan od glavnih izvora vode na Zemlji.Trenutno, hondriti koji sadrže ugljik daju najbolju predstavu o svom hemijskom sastavu, ali informacije o meteoritima su iskrivljene: samo najizdržljiviji tipovi prežive ulazak u atmosferu i zatim interakciju sa zemaljskim okruženjem.Ovdje predstavljamo rezultate detaljne volumetrijske i mikroanalitičke studije primarne Ryugu čestice koju je na Zemlju dopremila svemirska letjelica Hayabusa-2.Ryugu čestice pokazuju blisku podudarnost u sastavu sa hemijski nefrakcionisanim, ali vodom promenjenim CI (tip Iwuna) hondritima, koji se široko koriste kao indikator celokupnog sastava Sunčevog sistema.Ovaj uzorak pokazuje složen prostorni odnos između bogatih alifatskih organskih tvari i slojevitih silikata i ukazuje na maksimalnu temperaturu od oko 30 °C tokom vodene erozije.Pronašli smo obilje deuterija i diazonija u skladu s ekstrasolarnim porijeklom.Ryugu čestice su najnekontaminiraniji i najnerazdvojiviji vanzemaljski materijal ikada proučavan i najbolje se uklapaju u cjelokupni sastav Sunčevog sistema.
Od juna 2018. do novembra 2019. godine, svemirska letjelica Hayabusa2 Japanske agencije za istraživanje svemira (JAXA) sprovela je opsežno daljinsko istraživanje asteroida Ryugu.Podaci sa bliskog infracrvenog spektrometra (NIRS3) na Hayabusa-2 sugeriraju da bi Ryugu mogao biti sastavljen od materijala sličnog termički i/ili udarno-metamorfnim karbonskim hondritima.Najbliže podudaranje je CY hondrit (Yamato tip) 2. Ryuguov nizak albedo može se objasniti prisustvom velikog broja komponenti bogatih ugljikom, kao i veličinom čestica, poroznošću i prostornim vremenskim utjecajima.Svemirska sonda Hayabusa-2 izvršila je dva sletanja i sakupljanje uzoraka na Ryugu.Prilikom prvog sletanja 21. februara 2019. godine dobijen je površinski materijal koji je pohranjen u pretincu A povratne kapsule, a prilikom drugog sletanja 11. jula 2019. godine prikupljen je materijal u blizini vještačkog kratera formiranog malim prijenosnim udarcem.Ovi uzorci su pohranjeni u odjeljenju C. Inicijalna nedestruktivna karakterizacija čestica u Fazi 1 u specijalnim, nekontaminiranim i čistim azotom punjenim komorama u objektima kojima upravlja JAXA pokazala je da su Ryugu čestice bile najsličnije CI4 hondritima i da su pokazale „različite nivoe varijacije“3.Naizgled kontradiktorna klasifikacija Ryugua, slična CY ili CI hondritima, može se riješiti samo detaljnom izotopskom, elementarnom i mineraloškom karakterizacijom Ryugu čestica.Ovdje predstavljeni rezultati pružaju solidnu osnovu za određivanje koje je od ova dva preliminarna objašnjenja za ukupni sastav asteroida Ryugu najvjerovatnije.
Osam Ryugu peleta (ukupno otprilike 60 mg), četiri iz komore A i četiri iz komore C, dodijeljeno je Fazi 2 za upravljanje Kochi timom.Glavni cilj studije je da se razjasni priroda, poreklo i evoluciona istorija asteroida Ryugu, i da se dokumentuju sličnosti i razlike sa drugim poznatim vanzemaljskim primercima kao što su hondriti, međuplanetarne čestice prašine (IDP) i komete koje se vraćaju.Uzorci prikupljeni od strane NASA-ine misije Stardust.
Detaljna mineraloška analiza pet Ryugu zrna (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) pokazala je da se uglavnom sastoje od filosilikata fino i krupnozrnih (~64–88 vol.%; sl. 1a, b, dopuna 1).i dodatna tabela 1).Krupnozrnati filosilikati se javljaju kao perasti agregati (veličine do desetina mikrona) u filosilikatnim matricama bogatim filosilikatima (manje od nekoliko mikrona).Slojevite silikatne čestice su serpentin-saponit simbionti (slika 1c).Mapa (Si + Al)-Mg-Fe također pokazuje da slojeviti silikatni matriks ima srednji sastav između serpentina i saponita (sl. 2a, b).Filosilikatni matriks sadrži karbonatne minerale (~2-21 vol.%), sulfidne minerale (~2.4-5.5 vol.%) i magnetit (~3.6-6.8 vol.%).Jedna od čestica ispitanih u ovoj studiji (C0009) sadržavala je malu količinu (~0,5 vol.%) bezvodnih silikata (olivin i piroksen), što može pomoći u identifikaciji izvornog materijala koji je činio sirovi Ryugu kamen5.Ovaj bezvodni silikat je rijedak u Ryugu peletima i samo je pozitivno identificiran u C0009 peletu.Karbonati su prisutni u matriksu kao fragmenti (manje od nekoliko stotina mikrona), uglavnom dolomit, sa malim količinama kalcijum karbonata i rasoline.Magnetit se javlja kao izolirane čestice, framboidi, plakovi ili sferni agregati.Sulfidi su uglavnom predstavljeni pirotitom u obliku nepravilnih heksagonalnih prizmi/ploča ili letvica.Matrica sadrži veliku količinu submikronskog pentlandita ili u kombinaciji sa pirotinom. Faze bogate ugljikom (<10 µm veličine) se pojavljuju svuda u matriksu bogatom filosilikatima. Faze bogate ugljikom (<10 µm veličine) se pojavljuju svuda u matriksu bogatom filosilikatima. Bogatye uglerodom faze (razmerom <10 mkm) se nalaze povsemesno u bogatoj filosilikatami matricama. Faze bogate ugljikom (<10 µm veličine) se pojavljuju svuda u matriksu bogatom filosilikatima.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 uglerodom fazay (razmerom <10 mkm) prevladavaju u bogatoj filosilikatami matricama. Faze bogate ugljikom (<10 µm veličine) dominiraju u matriksu bogatom filosilikatima.Ostali pomoćni minerali prikazani su u Dodatnoj tabeli 1. Lista minerala određena iz uzorka rendgenske difrakcije mješavine C0087 i A0029 i A0037 vrlo je konzistentna sa onim utvrđenim u CI (Orgueil) hondritu, ali se uvelike razlikuje od CY i CM (dopunski podaci tipa Mighei i slika 2).Ukupni sadržaj elemenata u Ryugu zrnima (A0098, C0068) je također u skladu sa hondritom 6 CI (prošireni podaci, slika 2 i dodatna tabela 2).Nasuprot tome, CM hondriti su osiromašeni umjereno i visoko hlapljivim elementima, posebno Mn i Zn, a više vatrostalnim elementima7.Koncentracije nekih elemenata uvelike variraju, što može biti odraz inherentne heterogenosti uzorka zbog male veličine pojedinačnih čestica i rezultirajuće pristranosti uzorkovanja.Sve petrološke, mineraloške i elementarne karakteristike ukazuju da su Ryugu zrna vrlo slična hondritima CI8,9,10.Značajan izuzetak je odsustvo ferihidrita i sulfata u Ryugu zrnima, što sugerira da su ovi minerali u CI hondritima nastali kopnenim trošenjem.
a, Kompozitni rendgenski snimak Mg Kα (crveni), Ca Kα (zeleni), Fe Kα (plavi) i S Kα (žuti) suvo polirani presjek C0068.Frakcija se sastoji od slojevitih silikata (crveno: ~88 vol%), karbonata (dolomit; svijetlozeleno: ~1,6 vol%), magnetita (plavo: ~5,3 vol%) i sulfida (žuto: sulfid = ~2,5% vol. esej. b, slika područja konture u povratno raspršenim elektronima; Dolf dolf dolf immature na a. juice – sapunica; Srp – serpentin c, transmisiona elektronska mikroskopija visoke rezolucije (TEM) slika tipičnog saponit-serpentinskog međurasta koji pokazuje serpentinske i saponitne rešetkaste trake od 0,7 nm i 1,1 nm, respektivno.
Sastav matrice i slojevitog silikata (at %) Ryugu A0037 (puni crveni krugovi) i C0068 (puni plavi krugovi) čestica prikazan je u (Si+Al)-Mg-Fe ternarnom sistemu.a, rezultati mikroanalize elektronske sonde (EPMA) ucrtani u odnosu na CI hondrite (Ivuna, Orgueil, Alais)16 prikazani sivom bojom za poređenje.b, Skenirajuća TEM (STEM) i energetska disperzivna rendgenska spektroskopija (EDS) prikazana za poređenje sa Orgueil9 i Murchison46 meteoritima i hidratisanim IDP47.Analizirani su filosilikati fino i krupnozrnati, izbjegavajući male čestice željeznog sulfida.Isprekidane linije u a i b pokazuju linije rastvaranja saponita i serpentina.Sastav bogat gvožđem u a može biti posledica submikronskih zrna gvožđe sulfida unutar slojevitih silikatnih zrna, što se ne može isključiti prostornom rezolucijom EPMA analize.Podaci sa većim sadržajem Si od saponita u b mogu biti uzrokovani prisustvom nanodimenzioniranog amorfnog materijala bogatog silicijumom u međuprostoru filosilikatnog sloja.Broj analiza: N=69 za A0037, N=68 za EPMA, N=68 za C0068, N=19 za A0037 i N=27 za C0068 za STEM-EDS.c, mapa izotopa trioksi čestice Ryugu C0014-4 u poređenju sa vrijednostima hondrita CI (Orgueil), CY (Y-82162) i literaturnim podacima (CM i C2-ung)41,48,49.Dobili smo podatke za meteorite Orgueil i Y-82162.CCAM je linija bezvodnih karbonskih minerala hondrita, TFL je linija razdvajanja zemljišta.d, Δ17O i δ18O mape Ryugu čestice C0014-4, CI hondrita (Orgueil) i CY hondrita (Y-82162) (ova studija).Δ17O_Ryugu: Vrijednost Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Prosječna vrijednost Δ17O za Orgueil.Δ17O_Y-82162: Prosječna vrijednost Δ17O za Y-82162.CI i CY podaci iz literature 41, 48, 49 su također prikazani za poređenje.
Masovna izotopska analiza kiseonika izvedena je na uzorku od 1,83 mg materijala ekstrahovanog iz granularnog C0014 laserskom fluoracijom (Metode).Za poređenje, testirali smo sedam kopija Orgueila (CI) (ukupna masa = 8,96 mg) i sedam kopija Y-82162 (CY) (ukupna masa = 5,11 mg) (dodatna tabela 3).
Na sl.2d pokazuje jasno razdvajanje Δ17O i δ18O između čestica prosečne težine Orgueila i Ryugua u poređenju sa Y-82162.Δ17O čestice Ryugu C0014-4 je veći od onog kod Orgeil čestice, uprkos preklapanju na 2 sd.Ryugu čestice imaju veće vrijednosti Δ17O u poređenju sa Orgeil-om, što može odražavati zagađenje potonjeg kopna od njegovog pada 1864. Vremenske prilike u zemaljskom okruženju11 nužno rezultiraju ugradnjom atmosferskog kisika, približavajući ukupnu analizu liniji terestričke TFL frakcije).Ovaj zaključak je u skladu s mineraloškim podacima (o kojima je ranije bilo riječi) da Ryugu zrna ne sadrže hidrate ili sulfate, dok Orgeil ima.
Na osnovu gore navedenih mineraloških podataka, ovi rezultati podržavaju povezanost između Ryugu zrna i CI hondrita, ali isključuju povezanost CY hondrita.Činjenica da Ryugu zrna nisu povezana sa CY hondritima, koji pokazuju jasne znakove mineralogije dehidracije, je zbunjujuća.Čini se da orbitalna posmatranja Ryugua ukazuju na to da je podvrgnut dehidraciji i da se stoga vjerovatno sastoji od CY materijala.Razlozi za ovu očiglednu razliku ostaju nejasni.Analiza izotopa kiseonika drugih Ryugu čestica predstavljena je u pratećem radu 12. Međutim, rezultati ovog proširenog skupa podataka su takođe u skladu sa vezom između Ryugu čestica i CI hondrita.
Koristeći koordinirane tehnike mikroanalize (dopunska slika 3), ispitali smo prostornu distribuciju organskog ugljika po cijeloj površini frakcije fokusiranog ionskog snopa (FIB) C0068.25 (slike 3a–f).Rendgenski apsorpcioni spektri ugljika (NEXAFS) na bližoj ivici u sekciji C0068.25 pokazuju nekoliko funkcionalnih grupa – aromatične ili C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) i C( =O)O (288,8) i C( =O)O (288,8) na slici 19 (slika 7) – slika 19 ab. 3a), što znači nizak stepen termičke varijacije.Snažan CH pik (287,5 eV) parcijalnih organskih spojeva C0068.25 razlikuje se od nerastvorljivih organskih materija prethodno proučavanih karbonskih hondrita i sličniji je IDP14 i kometnim česticama dobijenim misijom Stardust.Jak CH pik na 287,5 eV i vrlo slab aromatični ili C=C pik na 285,2 eV ukazuju na to da su organska jedinjenja bogata alifatskim jedinjenjima (Slika 3a i Dodatna slika 3a).Područja bogata alifatskim organskim spojevima lokalizirana su u krupnozrnim filosilikatima, kao iu područjima sa lošom aromatičnom (ili C=C) strukturom ugljika (sl. 3c,d).Nasuprot tome, A0037,22 (dopunska slika 3) djelimično je pokazao niži sadržaj alifatskih regija bogatih ugljikom.Osnovna mineralogija ovih zrna bogata je karbonatima, slično hondritu CI 16, što ukazuje na velike promjene izvorne vode (dopunska tabela 1).Uvjeti oksidacije će favorizirati veće koncentracije karbonilnih i karboksilnih funkcionalnih grupa u organskim spojevima povezanim s karbonatima.Submikronska distribucija organskih tvari sa alifatskom strukturom ugljika može biti vrlo različita od distribucije krupnozrnih slojevitih silikata.Naznake alifatskih organskih spojeva povezanih sa filosilikat-OH pronađeni su u meteoritu jezera Tagish.Koordinirani mikroanalitički podaci sugeriraju da organska tvar bogata alifatskim spojevima može biti široko rasprostranjena u asteroidima C-tipa i blisko povezana s filosilikatima.Ovaj zaključak je u skladu s prethodnim izvještajima o alifatskim/aromatičnim CH u Ryugu česticama koje je pokazao MicroOmega, blisko infracrveni hiperspektralni mikroskop.Važno i neriješeno pitanje je da li se jedinstvena svojstva alifatskih organskih spojeva bogatih ugljikom povezanih s krupnozrnim filosilikatima uočena u ovoj studiji nalaze samo na asteroidu Ryugu.
a, NEXAFS spektri ugljenika normalizovani na 292 eV u aromatičnom (C=C) bogatom regionu (crveno), u alifatičnom bogatom regionu (zeleno) i u matriksu (plavo).Siva linija je Murchison 13 nerastvorljivi organski spektar za poređenje.au, arbitražna jedinica.b, Skenirajuća transmisiona rendgenska mikroskopija (STXM) spektralna slika ugljične K-ivice koja pokazuje da u presjeku dominira ugljik.c, RGB kompozitni dijagram sa aromatičnim (C=C) bogatim regionima (crveno), alifatičkim bogatim regionima (zeleno) i matricom (plavo).d, organske tvari bogate alifatskim jedinjenjima koncentrisane su u krupnozrnom filosilikatu, područje je uvećano od bijelih tačkastih kutija u b i c.e, velike nanosfere (ng-1) u području uvećanom od bijele tačkaste kutije na b i c.Za: pirotit.Pn: nikl-kromit.f, Nanoska sekundarna ionska masena spektrometrija (NanoSIMS), slike elementa vodonika (1H), ugljika (12C) i dušika (12C14N), slike omjera elemenata 12C/1H i unakrsne slike δD, δ13C i δ15N izotopa bogatih izotopima – Sekcija PG-13 s eksplementarnim grafom-13 prespresom: ).
Kinetička istraživanja degradacije organske materije u Murchisonovim meteoritima mogu pružiti važne informacije o heterogenoj distribuciji alifatske organske tvari bogate Ryugu zrnima.Ova studija pokazuje da alifatske CH veze u organskoj materiji opstaju do maksimalne temperature od oko 30°C na matičnoj površini i/ili se mijenjaju s odnosom vremena i temperature (npr. 200 godina na 100°C i 0°C 100 miliona godina)..Ako se prekursor ne zagrijava na određenoj temperaturi duže od određenog vremena, može se sačuvati izvorna distribucija alifatskih organskih tvari bogatih filosilikatom.Međutim, promjene vode u izvorišnim stijenama mogu zakomplicirati ovu interpretaciju, jer A0037 bogat karbonatima ne pokazuje nikakve alifatske regije bogate ugljikom povezane s filosilikatima.Ova promjena niske temperature otprilike odgovara prisutnosti kubičnog feldspata u Ryugu zrnima (dodatna tabela 1) 20.
Frakcija C0068.25 (ng-1; slike 3a–c,e) sadrži veliku nanosferu koja pokazuje visoko aromatične (ili C=C), umjereno alifatske i slabe spektre C(=O)O i C=O..Signatura alifatskog ugljika se ne poklapa sa potpisom nerastvorljivih organskih materija i organskih nanosfera povezanih sa hondritima (slika 3a) 17,21.Ramanska i infracrvena spektroskopska analiza nanosfera u jezeru Tagish pokazala je da se one sastoje od alifatskih i oksidiranih organskih spojeva i neuređenih policikličnih aromatičnih organskih spojeva složene strukture22,23.Budući da okolna matrica sadrži organske tvari bogate alifatskim spojevima, potpis alifatskog ugljika u ng-1 može biti analitički artefakt.Zanimljivo je da ng-1 sadrži ugrađene amorfne silikate (slika 3e), teksturu koja još nije prijavljena za bilo koje vanzemaljske organske tvari.Amorfni silikati mogu biti prirodne komponente ng-1 ili nastati kao rezultat amorfizacije vodenih/bezvodnih silikata jonskim i/ili elektronskim snopom tokom analize.
NanoSIMS jonske slike sekcije C0068.25 (slika 3f) pokazuju ujednačene promjene u δ13C i δ15N, osim za presolarna zrna sa velikim obogaćenjem 13C od 30,811‰ (PG-1 na slici δ13C na slici 3f) (dodatna tabela).Rentgenske slike elementarnih zrna i TEM slike visoke rezolucije pokazuju samo koncentraciju ugljika i udaljenost između bazalnih ravnina od 0,3 nm, što odgovara grafitu.Važno je napomenuti da su vrijednosti δD (841 ± 394‰) i δ15N (169 ± 95‰), obogaćene alifatskom organskom tvari povezanom s krupnozrnim filosilikatima, nešto veće od prosjeka za cijelu regiju C (δD ± 13 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) u C0068.25 (Dopunska tabela 4).Ovo zapažanje sugerira da alifatski bogati organski dijelovi u krupnozrnim filosilikatima mogu biti primitivniji od okolnih organskih tvari, budući da su potonje mogle biti podvrgnute izotopskoj razmjeni sa okolnom vodom u izvornom tijelu.Alternativno, ove izotopske promjene također mogu biti povezane s početnim procesom formiranja.Interpretirano je da su sitnozrnati slojeviti silikati u CI hondritima nastali kao rezultat kontinuirane izmjene izvornih krupnozrnih bezvodnih silikatnih klastera.Organska materija bogata alifatima možda je nastala od molekula prekursora u protoplanetarnom disku ili međuzvjezdanom mediju prije formiranja Sunčevog sistema, a zatim je bila malo izmijenjena tokom promjena vode u Ryugu (velikom) matičnom tijelu. Veličina (<1,0 km) Ryugua je premala da bi dovoljno održavala unutrašnju toplinu za vodenu promjenu da bi se formirali vodni minerali25. Veličina (<1,0 km) Ryugua je premala da bi održala dovoljno unutarnje topline za vodene promjene u formiranju vodnih minerala25. Veličina (<1,0 km) Previše mala, da bi se obezbedila dovoljna unutrašnja toplota za izmene vode sa obrazovanjem vodenih minerala25. Veličina (<1,0 km) Ryugu je premalen da bi održao dovoljnu unutrašnju toplinu za promjenu vode i formiranje vodenih minerala25. 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ア成含水 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ア成含水 Veličina Rjugu (<1,0 km) je dovoljno mala, za održavanje unutrašnje toplote za izmene vode sa obrazovanjem vodenih minerala25. Veličina Ryugua (<1,0 km) je premala da bi podržala unutrašnju toplinu da bi se voda promijenila u vodene minerale25.Stoga će možda biti potrebni prethodnici Ryugua veličine desetine kilometara.Organska tvar bogata alifatskim spojevima može zadržati svoje izvorne omjere izotopa zbog povezanosti s krupnozrnim filosilikatima.Međutim, tačna priroda izotopskih teških nosača ostaje neizvjesna zbog složenog i delikatnog miješanja različitih komponenti u ovim FIB frakcijama.To mogu biti organske tvari bogate alifatskim spojevima u Ryugu granulama ili grubi filosilikati koji ih okružuju.Imajte na umu da organska tvar u gotovo svim karbonskim hondritima (uključujući CI hondrite) ima tendenciju da bude bogatija D nego u filosilikatima, sa izuzetkom CM Paris 24, 26 meteorita.
Dijagrami zapremine δD i δ15N FIB rezova dobijeni za A0002.23 i A0002.26, A0037.22 i A0037.23 i C0068.23, C0068.25 i C0068.26 FIB rezova (ukupno sedam rezova od tri SI Ryu solarnog sistema za poređenje s drugim dijelovima solarnog sistema) je prikazano na sl.4 (Dopunska tabela 4)27,28.Promene zapremine δD i δ15N u profilima A0002, A0037 i C0068 su u skladu sa onima u IDP, ali su veće nego u CM i CI hondritima (slika 4).Imajte na umu da je raspon vrijednosti δD za uzorak kometa 29 (-240 do 1655‰) veći od onog za Ryugu.Zapremine δD i δ15N Ryukyu profila su, po pravilu, manje od proseka kometa Jupiterove porodice i Oortovog oblaka (slika 4).Niže vrijednosti δD CI hondrita mogu odražavati utjecaj kopnene kontaminacije u ovim uzorcima.S obzirom na sličnosti između Bellsa, jezera Tagish i IDP-a, velika heterogenost u vrijednostima δD i δN u Ryugu česticama može odražavati promjene u početnim izotopskim potpisima organskih i vodenih sastava u ranom Sunčevom sistemu.Slične izotopske promjene u δD i δN u Ryugu i IDP česticama sugeriraju da su obje mogle nastati iz materijala iz istog izvora.Veruje se da IRL potiču iz kometnih izvora 14 .Stoga Ryugu može sadržavati materijal sličan kometi i/ili barem vanjski solarni sistem.Međutim, ovo može biti teže nego što ovdje navodimo zbog (1) mješavine sferulitne i vode bogate D na matičnom tijelu 31 i (2) D/H odnosa komete kao funkcije kometne aktivnosti 32 .Međutim, razlozi za uočenu heterogenost izotopa vodonika i dušika u Ryugu česticama nisu u potpunosti shvaćeni, dijelom zbog ograničenog broja analiza koje su danas dostupne.Rezultati sistema izotopa vodonika i dušika još uvijek podižu mogućnost da Ryugu sadrži većinu materijala izvan Sunčevog sistema i stoga može pokazati određenu sličnost s kometama.Ryugu profil nije pokazao očiglednu korelaciju između δ13C i δ15N (dodatna tabela 4).
Ukupni H i N izotopski sastav Ryugu čestica (crveni krugovi: A0002, A0037; plavi krugovi: C0068) korelira sa solarnom magnitudom 27, Jupiterovom srednjom familijom (JFC27) i kometama Oortovog oblaka (OCC27), IDP28 i karbonskim hondrulama.Poređenje meteorita 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Izotopski sastav je dat u Dodatnoj tabeli 4. Isprekidane linije su vrijednosti zemaljskih izotopa za H i N.
Transport hlapljivih materija (npr. organske materije i vode) na Zemlju ostaje zabrinutost26,27,33.Submikronska organska materija povezana sa grubim filosilikatima u Ryugu česticama identifikovanim u ovoj studiji može biti važan izvor isparljivih materija.Organska tvar u krupnozrnim filosilikatima bolje je zaštićena od degradacije16,34 i propadanja35 nego organska tvar u filosilikatima.Teži izotopski sastav vodika u česticama znači da je malo vjerovatno da će one biti jedini izvor isparljivih tvari koje se prenose na ranu Zemlju.Mogu se miješati sa komponentama sa lakšim izotopskim sastavom vodonika, kao što je nedavno predloženo u hipotezi o prisutnosti vode koju pokreće solarni vjetar u silikatima.
U ovoj studiji pokazujemo da su CI meteoriti, uprkos njihovoj geohemijskoj važnosti kao predstavnici ukupnog sastava Sunčevog sistema,6,10 kopneni kontaminirani uzorci.Također pružamo direktne dokaze o interakcijama između bogate alifatske organske tvari i susjednih vodnih minerala i sugeriramo da Ryugu može sadržavati ekstrasolarni materijal37.Rezultati ove studije jasno pokazuju važnost direktnog uzorkovanja protoasteroida i potrebu transporta vraćenih uzoraka u potpuno inertnim i sterilnim uvjetima.Ovdje predstavljeni dokazi pokazuju da su Ryugu čestice nesumnjivo jedan od najnekontaminiranih materijala solarnog sistema koji su dostupni za laboratorijska istraživanja, a daljnje proučavanje ovih dragocjenih uzoraka će nesumnjivo proširiti naše razumijevanje ranih procesa u solarnom sistemu.Ryugu čestice su najbolji prikaz cjelokupnog sastava Sunčevog sistema.
Da bismo odredili složenu mikrostrukturu i hemijska svojstva uzoraka submikronske skale, koristili smo kompjuterizovanu tomografiju zasnovanu na sinhrotronskom zračenju (SR-XCT) i SR rendgensku difrakciju (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analizu.Bez degradacije, zagađenja zbog zemljine atmosfere i bez oštećenja od finih čestica ili mehaničkih uzoraka.U međuvremenu smo izvršili sistematsku volumetrijsku analizu korišćenjem skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentalne neutronske aktivacione analize (INAA) i opreme za lasersko fluorisanje izotopa kiseonika.Postupci analize prikazani su na dodatnoj slici 3, a svaki test je opisan u sljedećim odjeljcima.
Čestice sa asteroida Ryugu izvučene su iz modula za ponovno ulazak Hayabusa-2 i dopremljene u JAXA Control Center u Sagamihari, Japan, bez zagađivanja Zemljine atmosfere4.Nakon početne i nedestruktivne karakterizacije u postrojenju kojim upravlja JAXA, koristite kontejnere za prijenos između lokacija koje se mogu zatvoriti i vrećice za kapsule za uzorke (safirni kristal promjera 10 ili 15 mm i nehrđajući čelik, ovisno o veličini uzorka) kako biste izbjegli smetnje iz okoline.okruženje.y i/ili zagađivači iz zemlje (npr. vodena para, ugljovodonici, atmosferski gasovi i fine čestice) i unakrsna kontaminacija između uzoraka tokom pripreme uzoraka i transporta između instituta i univerziteta38.Kako bi se izbjegla degradacija i zagađenje zbog interakcije sa zemljinom atmosferom (vodena para i kisik), svi tipovi pripreme uzoraka (uključujući cijepanje tantalskim dlijetom, korištenjem balansirane dijamantske žičane pile (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) i sečenje epoksidne smole) pripreme za ugradnju) obavljeni su u pretincu za rukavice (pretinac za rukavice-de-de-w pod čistom tačkom N ~2 -0°C: 0° -2°C). ppm).Svi predmeti koji se ovdje koriste čiste se kombinacijom ultra čiste vode i etanola pomoću ultrazvučnih valova različitih frekvencija.
Ovdje proučavamo kolekciju meteorita Nacionalnog polarnog istraživačkog instituta (NIPR) Antarktičkog centra za istraživanje meteorita (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 i CY: Y 980115).
Za prijenos između instrumenata za SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS i TEM analizu koristili smo univerzalni ultratanki držač uzorka opisan u prethodnim studijama38.
SR-XCT analiza Ryugu uzoraka izvedena je korištenjem BL20XU/SPring-8 integrisanog CT sistema.Integrisani CT sistem se sastoji od različitih režima merenja: širokog vidnog polja i režima niske rezolucije (WL) za snimanje cele strukture uzorka, uskog vidnog polja i režima visoke rezolucije (NH) za precizno merenje površine uzorka.kamate i radiografiju kako bi se dobio difrakcijski uzorak volumena uzorka i izvršio XRD-CT za dobijanje 2D dijagrama mineralnih faza u horizontalnoj ravni u uzorku.Imajte na umu da se sva mjerenja mogu izvesti bez korištenja ugrađenog sistema za uklanjanje držača uzorka sa baze, što omogućava precizna CT i XRD-CT mjerenja.Detektor rendgenskih zraka u WL modu (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) bio je opremljen dodatnom kamerom od 4608 × 4608 piksela metal-oksid-semiprovodnik (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) sa scintilatorom koji se sastoji od 10 lutecijuma lutecijuma debljine 10 µC. i relejno sočivo.Veličina piksela u WL modu je oko 0,848 µm.Dakle, vidno polje (FOV) u WL modu je približno 6 mm u offset CT modu.Rendgenski detektor NH moda (BM AA50; Hamamatsu Photonics) bio je opremljen scintilatorom gadolinijum-aluminijum-galijum (Gd3Al2Ga3O12) debljine 20 µm, CMOS kamerom (C11440-22CU) rezolucije 20488 piksela;Hamamatsu Photonics) i ×20 objektiv.Veličina piksela u NH modu je ~0,25 µm, a vidno polje je ~0,5 mm.Detektor za XRD način rada (BM AA60; Hamamatsu Photonics) bio je opremljen scintilatorom koji se sastoji od 50 µm debljine P43 (Gd2O2S:Tb) praškastog ekrana, CMOS kamere rezolucije 2304 × 2304 piksela (C15440-20nic; Hamamatsu).Detektor ima efektivnu veličinu piksela od 19,05 µm i vidno polje od 43,9 mm2.Da bismo povećali FOV, primijenili smo ofsetnu CT proceduru u WL modu.Prenesena svjetlosna slika za CT rekonstrukciju sastoji se od slike u rasponu od 180° do 360° reflektirane horizontalno oko ose rotacije i slike u rasponu od 0° do 180°.
U XRD modu, snop rendgenskih zraka se fokusira pomoću Fresnel zonske ploče.U ovom režimu, detektor je postavljen 110 mm iza uzorka, a graničnik snopa je 3 mm ispred detektora.Difrakcijske slike u opsegu 2θ od 1,43° do 18,00° (razina rešetke d = 16,6–1,32 Å) su dobijene sa rendgenskom tačkom fokusiranom na dnu vidnog polja detektora.Uzorak se pomiče okomito u pravilnim intervalima, sa pola okreta za svaki korak okomitog skeniranja.Ako mineralne čestice zadovolje Braggov uslov kada se rotiraju za 180°, moguće je dobiti difrakciju mineralnih čestica u horizontalnoj ravni.Difrakcijske slike su zatim kombinovane u jednu sliku za svaki korak vertikalnog skeniranja.Uslovi SR-XRD-CT testa su skoro isti kao oni za SR-XRD test.U XRD-CT modu, detektor je pozicioniran 69 mm iza uzorka.Difrakcijske slike u opsegu 2θ kreću se od 1,2° do 17,68° (d = 19,73 do 1,35 Å), pri čemu su i snop rendgenskih zraka i graničnik snopa u liniji sa centrom vidnog polja detektora.Skenirajte uzorak horizontalno i zarotirajte uzorak za 180°.SR-XRD-CT slike su rekonstruisane sa vršnim mineralnim intenzitetima kao vrednostima piksela.Kod horizontalnog skeniranja, uzorak se obično skenira u 500-1000 koraka.
Za sve eksperimente, energija rendgenskog zraka bila je fiksirana na 30 keV, jer je to donja granica prodiranja rendgenskih zraka u meteorite promjera oko 6 mm.Broj slika dobijenih za sva CT mjerenja tokom rotacije od 180° bio je 1800 (3600 za offset CT program), a vrijeme ekspozicije za slike je bilo 100 ms za WL mod, 300 ms za NH mod, 500 ms za XRD i 50 ms .ms za XRD-CT ms.Tipično vrijeme skeniranja uzorka je oko 10 minuta u WL modu, 15 minuta u NH modu, 3 sata za XRD i 8 sati za SR-XRD-CT.
CT slike su rekonstruisane konvolucionom pozadinskom projekcijom i normalizovane za linearni koeficijent slabljenja od 0 do 80 cm-1.Za analizu 3D podataka korišten je softver Slice, a za analizu XRD podataka korišten je softver muXRD.
Ryugu čestice fiksirane epoksidom (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) su postepeno polirane na površini do nivoa 0,5 µm (3M) dijamantskog filma za prelivanje u suvim uslovima, izbegavajući da materijal dođe u kontakt sa površinom tokom procesa poliranja.Polirana površina svakog uzorka je prvo ispitana svjetlosnom mikroskopijom, a zatim povratno raspršenim elektronima kako bi se dobile slike mineralogije i teksture (BSE) uzoraka i kvalitativnih NIPR elemenata pomoću JEOL JSM-7100F SEM opremljenog spektrometrom za disperziju energije (AZtec).energije) sliku.Za svaki uzorak analiziran je sadržaj glavnih i sporednih elemenata pomoću mikroanalizatora elektronske sonde (EPMA, JEOL JXA-8200).Analizirajte filosilikatne i karbonatne čestice na 5 nA, prirodne i sintetičke standarde na 15 keV, sulfide, magnetit, olivin i piroksen na 30 nA.Modalne ocjene su izračunate iz mapa elemenata i BSE slika korištenjem softvera ImageJ 1.53 sa odgovarajućim pragovima proizvoljno postavljenim za svaki mineral.
Analiza izotopa kiseonika izvršena je na Otvorenom univerzitetu (Milton Kejns, UK) korišćenjem infracrvenog laserskog sistema za fluorisanje.Uzorci Hayabusa2 dostavljeni su Otvorenom univerzitetu 38 u posudama punjenim azotom za prijenos između objekata.
Punjenje uzorka je obavljeno u azotnoj kutiji za rukavice sa praćenim nivoom kiseonika ispod 0,1%.Za Hayabusa2 analitički rad proizveden je novi držač uzorka Ni, koji se sastoji od samo dvije rupe za uzorke (prečnik 2,5 mm, dubina 5 mm), jedan za Hayabusa2 čestice i drugi za interni standard opsidijana.Tokom analize, bunar za uzorke koji je sadržavao Hayabusa2 materijal prekriven je unutrašnjim prozorom BaF2 debljine približno 1 mm i prečnika 3 mm kako bi se uzorak držao tokom laserske reakcije.Protok BrF5 do uzorka održavan je kanalom za miješanje plina koji je urezan u držaču Ni uzorka.Komora za uzorke je također rekonfigurirana tako da se može ukloniti sa linije za vakuumsko fluoriranje i zatim otvoriti u pretincu za rukavice ispunjenom dušikom.Dvodijelna komora je zapečaćena bakrenom kompresijskom brtvom i EVAC Quick Release CeFIX 38 stezaljkom za lanac.BaF2 prozor debljine 3 mm na vrhu komore omogućava istovremeno posmatranje uzorka i lasersko zagrevanje.Nakon punjenja uzorka, ponovo stegnite komoru i ponovo spojite na fluorirani vod.Prije analize, komora za uzorke je zagrijana u vakuumu na oko 95°C preko noći da bi se uklonila sva adsorbirana vlaga.Nakon zagrijavanja preko noći, komora je ostavljena da se ohladi na sobnu temperaturu, a zatim je dio izložen atmosferi tokom prijenosa uzorka pročišćen sa tri alikvota BrF5 da bi se uklonila vlaga.Ovi postupci osiguravaju da uzorak Hayabusa 2 nije izložen atmosferi i da nije kontaminiran vlagom iz dijela fluorovane linije koji se ispušta u atmosferu tokom punjenja uzorka.
Uzorci čestica Ryugu C0014-4 i Orgueil (CI) analizirani su u modificiranom “single” modu42, dok je Y-82162 (CY) analiza izvedena na jednoj posudi sa više jažica za uzorke41.Zbog njihovog bezvodnog sastava, nije potrebno koristiti jednu metodu za CY hondrite.Uzorci su zagrijani pomoću infracrvenog CO2 lasera Photon Machines Inc.snage 50 W (10,6 µm) montiran na XYZ portal u prisustvu BrF5.Ugrađeni video sistem prati tok reakcije.Nakon fluoriranja, oslobođeni O2 je pročišćen korištenjem dvije kriogene zamke dušika i zagrijanog sloja KBr kako bi se uklonio višak fluora.Izotopski sastav pročišćenog kiseonika je analiziran na Thermo Fisher MAT 253 dvokanalnom masenom spektrometru sa masenom rezolucijom od oko 200.
U nekim slučajevima, količina gasovitog O2 oslobođenog tokom reakcije uzorka bila je manja od 140 µg, što je približna granica upotrebe uređaja sa mehom na masenom spektrometru MAT 253.U tim slučajevima koristite mikrovolume za analizu.Nakon analize Hayabusa2 čestica, unutrašnji standard opsidijana je fluoriran i određen je njegov sastav izotopa kisika.
Joni NF+ NF3+ fragmenta interferiraju sa snopom mase 33 (16O17O).Kako bi se eliminirao ovaj potencijalni problem, većina uzoraka se obrađuje korištenjem procedura kriogenog odvajanja.Ovo se može učiniti u smjeru naprijed prije analize MAT 253 ili kao druga analiza vraćanjem analiziranog plina natrag u posebno molekularno sito i ponovnim propuštanjem nakon kriogenog odvajanja.Kriogena separacija uključuje dovod plina u molekularno sito na temperaturi tekućeg dušika, a zatim ga ispuštanje u primarno molekularno sito na temperaturi od -130°C.Opsežna ispitivanja su pokazala da NF+ ostaje na prvom molekularnom situ i da se ovim metodom ne događa značajnije frakcioniranje.
Na osnovu ponovljenih analiza naših internih standarda opsidijana, ukupna tačnost sistema u režimu mehova je: ±0,053‰ za δ17O, ±0,095‰ za δ18O, ±0,018‰ za Δ17O (2 sd).Analiza izotopa kiseonika data je u standardnoj delta notaciji, gde se delta18O izračunava kao:
Također koristite omjer 17O/16O za δ17O.VSMOW je međunarodni standard za bečki standard za srednju morsku vodu.Δ17O predstavlja odstupanje od linije frakcionisanja zemlje, a formula za proračun je: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Svi podaci predstavljeni u Dodatnoj tabeli 3 su prilagođeni prazninama.
Sekcije debljine približno 150 do 200 nm ekstrahovane su iz Ryugu čestica pomoću Hitachi High Tech SMI4050 FIB instrumenta u JAMSTEC-u, Institutu za uzorkovanje jezgra Kochi.Imajte na umu da su svi dijelovi FIB-a izvučeni iz neobrađenih fragmenata neobrađenih čestica nakon uklanjanja iz posuda napunjenih N2 plinom za prijenos između objekata.Ovi fragmenti nisu izmjereni SR-CT, već su obrađeni uz minimalno izlaganje zemljinoj atmosferi kako bi se izbjegla potencijalna oštećenja i kontaminacija koja bi mogla utjecati na spektar ugljičnog K-ivice.Nakon nanošenja zaštitnog sloja od volframa, područje od interesa (do 25 × 25 μm2) je izrezano i istanjeno snopom Ga+ jona pri ubrzavajućem naponu od 30 kV, zatim pri 5 kV i struji sonde od 40 pA kako bi se minimizirala površinska oštećenja.Ultratanke sekcije su zatim postavljene na uvećanu bakarnu mrežu (Kochi mesh) 39 pomoću mikromanipulatora opremljenog FIB-om.
Ryugu A0098 (1,6303 mg) i C0068 (0,6483 mg) pelete su dva puta zatvorene u čiste polietilenske listove visoke čistoće u pretincu za rukavice punjene čistim dušikom na SPring-8 bez ikakve interakcije sa Zemljinom atmosferom.Priprema uzorka za JB-1 (geološka referentna stijena koju je izdao Geološki zavod Japana) obavljena je na Tokyo Metropolitan University.
INAA se održava na Institutu za integrisano zračenje i nuklearne nauke Univerziteta Kjoto.Uzorci su dva puta ozračeni različitim ciklusima zračenja odabranim prema poluživotu nuklida koji se koristi za kvantitaciju elemenata.Prvo je uzorak zračen u pneumatskoj cijevi za zračenje 30 sekundi.Tokovi toplinskih i brzih neutrona na sl.3 su 4,6 × 1012 i 9,6 × 1011 cm-2 s-1, respektivno, za određivanje sadržaja Mg, Al, Ca, Ti, V i Mn.Hemikalije kao što su MgO (99,99% čistoće, Soekawa Chemical), Al (99,9% čistoće, Soekawa Chemical) i metal Si (99,999% čistoće, FUJIFILM Wako Pure Chemical) su također ozračene radi korekcije interferencije nuklearnih reakcija kao što su (n, n).Uzorak je također ozračen natrijum hloridom (99,99% čistoće; MANAC) kako bi se ispravile promjene u neutronskom fluksu.
Nakon neutronskog zračenja, vanjski polietilenski sloj je zamijenjen novim, a gama zračenje koje emituje uzorak i referenca odmah je izmjereno Ge detektorom.Isti uzorci su ponovo zračeni 4 sata u pneumatskoj cijevi za zračenje.2 ima fluks topline i brzih neutrona od 5,6 1012 i 1,2 1012 cm-2 s-1, respektivno, za određivanje Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, sadržaja Se, Sb, Os, Ir i Au.Kontrolni uzorci Ga, As, Se, Sb, Os, Ir i Au su zračeni nanošenjem odgovarajućih količina (od 10 do 50 μg) standardnih rastvora poznatih koncentracija ovih elemenata na dva komada filter papira, nakon čega je usledilo zračenje uzoraka.Brojanje gama zraka obavljeno je na Institutu za integrisano zračenje i nuklearne nauke Univerziteta u Kjotu i RI istraživačkom centru Tokijskog Metropolitan univerziteta.Analitički postupci i referentni materijali za kvantitativno određivanje INAA elemenata su isti kao oni opisani u našem prethodnom radu.
Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) je korišten za prikupljanje uzoraka difrakcije Ryugu uzoraka A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) na NIPR. Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) je korišten za prikupljanje uzoraka difrakcije Ryugu uzoraka A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) na NIPR. Rentgenovski difraktometar (Rigaku SmartLab) koristio je za prikupljanje difrakcionih slika slika Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) u NIPR. Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) je korišten za prikupljanje uzoraka difrakcije Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) uzoraka u NIPR.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 皰使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 皰 Difraktogramski obrazci Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) i C0087 (<1 mg) su dobijeni u NIPR pomoću rentgenskog difraktometra (Rigaku SmartLab). Obrasci difrakcije rendgenskih zraka uzoraka Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) i C0087 (<1 mg) dobijeni su na NIPR-u pomoću rendgenskog difraktometra (Rigaku SmartLab).Svi uzorci su mljeveni u fini prah na silikonskoj nereflektirajućoj pločici pomoću ploče od safirnog stakla, a zatim ravnomjerno naneseni na silikonsku nereflektirajuću pločicu bez ikakve tekućine (vode ili alkohola).Uslovi merenja su sledeći: Cu Kα rendgensko zračenje se generiše pri naponu cevi od 40 kV i struji cevi od 40 mA, granična dužina proreza je 10 mm, ugao divergencije je (1/6)°, brzina rotacije u ravni je 20 rpm, a opseg je 23θ do 8 sati, a analiza traje oko 23θ (ugl)0°.Korištena je optika Bragg Brentano.Detektor je jednodimenzionalni silicijumski poluprovodnički detektor (D/teX Ultra 250).X-zraci Cu Kβ su uklonjeni pomoću Ni filtera.Koristeći dostupne uzorke, upoređena su mjerenja sintetičkog magnezijskog saponita (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentina (list serpentina, Miyazu, Nikka) i pirotita (monoklinika 4C, Chihua, Mexico Watts) kako bi se identificirali vrhovi i koristili podaci o prahu iz datoteke podataka o prahu iz Međunarodnog centra Diffra0 Diff. 71-1662) i magnetit (PDF 00-019-0629).Podaci o difrakciji iz Ryugua su također upoređeni sa podacima o hidropromijenjenim karbonskim hondritima, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 i Y 980115 CY (faza zagrijavanja III, 500–750°C).Poređenje je pokazalo sličnosti sa Orgueilom, ali ne i sa Y-791198 i Y 980115.
NEXAFS spektri sa ugljeničnim rubom K ultratankih preseka uzoraka napravljenih od FIB-a mereni su korišćenjem kanala STXM BL4U u UVSOR sinhrotronskom postrojenju na Institutu za molekularne nauke (Okazaki, Japan).Veličina tačke snopa optički fokusiranog sa pločom Fresnel zone je približno 50 nm.Korak energije je 0,1 eV za finu strukturu regiona bliže ivice (283,6–292,0 eV) i 0,5 eV (280,0–283,5 eV i 292,5–300,0 eV) za regione prednje i zadnje fronte.vrijeme za svaki piksel slike je postavljeno na 2 ms.Nakon evakuacije, STXM analitička komora je napunjena helijumom pod pritiskom od oko 20 mbar.Ovo pomaže da se minimizira termalni pomak opreme rendgenske optike u komori i držaču uzorka, kao i da se smanji oštećenje uzorka i/ili oksidacija.NEXAFS K-edge ugljenični spektri su generisani iz naslaganih podataka korišćenjem aXis2000 softvera i vlasničkog softvera za obradu podataka STXM.Imajte na umu da se kutija za prijenos uzoraka i pretinac za rukavice koriste kako bi se izbjegla oksidacija i kontaminacija uzorka.
Nakon STXM-NEXAFS analize, izotopski sastav vodonika, ugljika i dušika Ryugu FIB rezova je analiziran korištenjem snimanja izotopa sa JAMSTEC NanoSIMS 50L.Fokusirani primarni snop Cs+ od oko 2 pA za analizu izotopa ugljika i dušika i oko 13 pA za analizu izotopa vodika rasterizira se na površini od oko 24 × 24 µm2 do 30 × 30 µm2 na uzorku.Nakon 3-minutnog prethodnog prskanja pri relativno jakoj struji primarnog snopa, svaka analiza je započeta nakon stabilizacije intenziteta sekundarnog snopa.Za analizu izotopa ugljika i dušika, slike 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– i 12C15N– istovremeno su dobijene korištenjem multipleks detekcije sa sedam elektronskih multiplikatora s masenom rezolucijom od približno 9000, što je dovoljno za odvajanje svih relevantnih izotopskih spojeva.smetnje (tj. 12C1H na 13C i 13C14N na 12C15N).Za analizu izotopa vodonika, 1H-, 2D- i 12C- slike su dobijene sa masovnom rezolucijom od približno 3000 uz višestruku detekciju pomoću tri elektronska množitelja.Svaka analiza se sastoji od 30 skeniranih slika istog područja, pri čemu se jedna slika sastoji od 256 × 256 piksela za analizu izotopa ugljika i dušika i 128 × 128 piksela za analizu izotopa vodika.Vrijeme kašnjenja je 3000 µs po pikselu za analizu izotopa ugljika i dušika i 5000 µs po pikselu za analizu izotopa vodika.Koristili smo 1-hidroksibenzotriazol hidrat kao standarde izotopa vodika, ugljika i dušika za kalibraciju instrumentalne frakcionacije mase45.
Za određivanje izotopskog sastava silicijuma presolarnog grafita u FIB C0068-25 profilu, koristili smo šest elektronskih množitelja s masenom rezolucijom od oko 9000. Slike se sastoje od 256 × 256 piksela sa vremenom kašnjenja od 3000 µs po pikselu.Kalibrirali smo instrument za frakcioniranje mase koristeći silikonske pločice kao standarde vodonika, ugljika i silicijumskih izotopa.
Slike izotopa su obrađene pomoću NASA-inog softvera za snimanje NanoSIMS45.Podaci su korigovani za mrtvo vreme elektronskog množitelja (44 ns) i kvazi-simultane efekte dolaska.Različito poravnanje skeniranja za svaku sliku radi ispravljanja pomaka slike tokom snimanja.Konačna slika izotopa se stvara dodavanjem sekundarnih jona sa svake slike za svaki piksel skeniranja.
Nakon analize STXM-NEXAFS i NanoSIMS, iste FIB sekcije su ispitane pomoću transmisionog elektronskog mikroskopa (JEOL JEM-ARM200F) na ubrzavajućem naponu od 200 kV u Kochi, JAMSTEC.Mikrostruktura je promatrana korištenjem TEM svijetlog polja i TEM skeniranja visokog ugla u tamnom polju.Mineralne faze su identifikovane tačkom difrakcijom elektrona i snimanjem trake rešetke, a hemijska analiza je izvršena pomoću EDS-a sa detektorom silikonskog drifta od 100 mm2 i softverom JEOL Analysis Station 4.30.Za kvantitativnu analizu, karakteristični intenzitet rendgenskog zračenja za svaki element mjeren je u TEM modu skeniranja s fiksnim vremenom prikupljanja podataka od 30 s, površinom skeniranja zraka od ~100 × 100 nm2 i strujom snopa od 50 pA.Odnos (Si + Al)-Mg-Fe u slojevitim silikatima određen je pomoću eksperimentalnog koeficijenta k, korigovanog za debljinu, dobijenog iz standarda prirodnog piropagarneta.
Sve slike i analize korištene u ovoj studiji dostupne su na JAXA sistemu za arhiviranje i komunikaciju (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Ovaj članak daje originalne podatke.
Kitari, K. et al.Sastav površine asteroida 162173 Ryugu posmatran instrumentom Hayabusa2 NIRS3.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Ugljični hondriti tipa Yamato (CY): analozi površine asteroida Ryugu?Geohemija 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Prva kompoziciona analiza Ryugu uzoraka izvršena je pomoću MicroOmega hiperspektralnog mikroskopa.National Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Preliminarna analiza uzorka Hyabusa2 vraćenog sa asteroida C-tipa Ryugu.National Astron.6, 214–220 (2021).