Gràcies per visitar Nature.com.La versió del navegador que utilitzeu té un suport CSS limitat.Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).Mentrestant, per garantir un suport continuat, renderitzarem el lloc sense estils ni JavaScript.
Volàtils i rics en matèria orgànica, els asteroides de tipus C poden ser una de les principals fonts d'aigua a la Terra.Actualment, les condrites carbonitzades donen la millor idea de la seva composició química, però la informació sobre els meteorits està distorsionada: només els tipus més duradors sobreviuen entrant a l'atmosfera i després interactuant amb l'entorn terrestre.Aquí presentem els resultats d'un estudi volumètric i microanalític detallat de la partícula primària Ryugu lliurada a la Terra per la nau espacial Hayabusa-2.Les partícules Ryugu mostren una composició propera a les condrites CI (tipus Iwuna) no fraccionades químicament però alterades per l'aigua, que s'utilitzen àmpliament com a indicador de la composició global del sistema solar.Aquest exemplar mostra una relació espacial complexa entre orgànics alifàtics rics i silicats en capes i indica una temperatura màxima d'uns 30 °C durant l'erosió de l'aigua.Hem trobat una abundància de deuteri i diazoni compatible amb un origen extrasolar.Les partícules Ryugu són el material alienígena més incontaminat i inseparable que s'hagi estudiat mai i s'ajusten millor a la composició general del sistema solar.
Des del juny del 2018 fins al novembre del 2019, la nau espacial Hayabusa2 de l'Agència d'Exploració Aeroespacial del Japó (JAXA) va realitzar una extensa prospecció remota de l'asteroide Ryugu.Les dades de l'espectròmetre d'infrarojos propers (NIRS3) a Hayabusa-2 suggereixen que Ryugu pot estar compost d'un material similar a les condrites carbòniques metamòrfiques i/o metamòrfiques de xoc.La coincidència més propera és la condrita CY (tipus Yamato) 2. El baix albedo de Ryugu es pot explicar per la presència d'un gran nombre de components rics en carboni, així com per la mida de les partícules, la porositat i els efectes de la meteorització espacial.La nau espacial Hayabusa-2 va fer dos aterratges i va recollir mostres a Ryuga.Durant el primer aterratge, el 21 de febrer de 2019, es va obtenir material superficial, que es va emmagatzemar al compartiment A de la càpsula de retorn, i durant el segon aterratge de l'11 de juliol de 2019 es va recollir material prop d'un cràter artificial format per un petit impactador portàtil.Aquestes mostres s'emmagatzemen al Ward C. La caracterització no destructiva inicial de les partícules de l'etapa 1 en cambres especials, no contaminades i plenes de nitrogen pur a les instal·lacions gestionades per JAXA va indicar que les partícules Ryugu eren més semblants a les condrites CI4 i presentaven "diversos nivells de variació"3.La classificació aparentment contradictòria de Ryugu, similar a les condrites CY o CI, només es pot resoldre mitjançant una caracterització isotòpica, elemental i mineralògica detallada de les partícules Ryugu.Els resultats que es presenten aquí proporcionen una base sòlida per determinar quina d'aquestes dues explicacions preliminars per a la composició global de l'asteroide Ryugu és més probable.
Vuit pastilles Ryugu (uns 60 mg en total), quatre de la Cambra A i quatre de la Cambra C, es van assignar a la Fase 2 per gestionar l'equip de Kochi.L'objectiu principal de l'estudi és dilucidar la naturalesa, l'origen i la història evolutiva de l'asteroide Ryugu, i documentar les similituds i diferències amb altres exemplars extraterrestres coneguts com les condrites, les partícules de pols interplanetàries (IDP) i els cometes que retornen.Mostres recollides per la missió Stardust de la NASA.
L'anàlisi mineralògica detallada de cinc grans Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) va demostrar que es compon principalment de fil·losilicats de gra fi i gruixut (~ 64-88% vol.; Fig. 1a, b, Fig. 11 suplementària).i taula addicional 1).Els filosilicats de gra gruixut es produeixen com a agregats pinnats (fins a desenes de micres de mida) en matrius de gra fi i riques en fil·losilicats (menys d'unes poques micres de mida).Les partícules de silicat en capes són simbionts serpentina-saponita (Fig. 1c).El mapa (Si + Al)-Mg-Fe també mostra que la matriu de silicat en capes a granel té una composició intermèdia entre la serpentina i la saponita (Fig. 2a, b).La matriu de fil·losilicat conté minerals de carbonat (~2-21% vol.), minerals de sulfur (~2,4-5,5% vol.) i magnetita (~3,6-6,8% vol.).Una de les partícules examinades en aquest estudi (C0009) contenia una petita quantitat (~ 0,5 vol.%) de silicats anhidres (olivina i piroxè), que poden ajudar a identificar el material d'origen que formava la pedra Ryugu en brut5.Aquest silicat anhidre és rar als pellets Ryugu i només es va identificar positivament al pellet C0009.Els carbonats estan presents a la matriu com a fragments (menys d'uns pocs centenars de micres), majoritàriament dolomita, amb petites quantitats de carbonat de calci i brinell.La magnetita es presenta com a partícules aïllades, framboides, plaques o agregats esfèrics.Els sulfurs estan representats principalment per pirrotita en forma de prismes/plaques o llistons hexagonals irregulars.La matriu conté una gran quantitat de pentlandita submicronica o en combinació amb pirrotita. Les fases riques en carboni (<10 µm de mida) es produeixen de manera ubiqua a la matriu rica en fil·losilicats. Les fases riques en carboni (<10 µm de mida) es produeixen de manera ubiqua a la matriu rica en fil·losilicats. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатататрат. Les fases riques en carboni (<10 µm de mida) es produeixen de manera ubiqua a la matriu rica en fil·losilicats.富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) преобладают в богатой филлосиликатами матрице. Les fases riques en carboni (<10 µm de mida) predominen a la matriu rica en fil·losilicats.Altres minerals auxiliars es mostren a la taula suplementària 1. La llista de minerals determinats a partir del patró de difracció de raigs X de la barreja C0087 i A0029 i A0037 és molt coherent amb la determinada a la condrita CI (Orgueil), però difereix molt de les condrites CY i CM (tipus Mighei) i les condrites ampliades (Figura 2).El contingut total d'elements dels grans de Ryugu (A0098, C0068) també és coherent amb la condrita 6 CI (dades ampliades, figura 2 i taula suplementària 2).En canvi, les condrites CM s'esgoten en elements moderadament i altament volàtils, especialment Mn i Zn, i més en elements refractaris7.Les concentracions d'alguns elements varien molt, cosa que pot ser un reflex de l'heterogeneïtat inherent de la mostra a causa de la petita mida de les partícules individuals i el biaix de mostreig resultant.Totes les característiques petrològiques, mineralògiques i elementals indiquen que els grans de Ryugu són molt semblants a les condrites CI8,9,10.Una excepció notable és l'absència de ferrihidrita i sulfat als grans de Ryugu, cosa que suggereix que aquests minerals de les condrites CI es van formar per meteorització terrestre.
a, Imatge de raigs X composta de Mg Kα (vermell), Ca Kα (verd), Fe Kα (blau) i S Kα (groc) secció polida en sec C0068.La fracció està formada per silicats en capes (vermell: ~88 vol%), carbonats (dolomita; verd clar: ~1,6 vol%), magnetita (blau: ~5,3 vol%) i sulfurs (groc: sulfur = ~2,5% vol. assaig. b, imatge de la regió del contorn en electrons retrodispersats sobre a. apstone; Srp - serpentina.c, imatge de microscòpia electrònica de transmissió (TEM) d'alta resolució d'un intercreixement típic de saponita-serpentina que mostra bandes de gelosia serpentina i saponita de 0,7 nm i 1,1 nm, respectivament.
La composició de la matriu i el silicat en capes (en %) de les partícules Ryugu A0037 (cercles vermells sòlids) i C0068 (cercles blaus sòlids) es mostra al sistema ternari (Si + Al)-Mg-Fe.a, Els resultats de la microanàlisi de la sonda d'electrons (EPMA) es representen contra les condrites CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 que es mostren en gris per a la seva comparació.b, anàlisi TEM d'escaneig (STEM) i espectroscòpia de raigs X amb dispersió d'energia (EDS) mostrada per a la seva comparació amb meteorits Orgueil9 i Murchison46 i IDP47 hidratat.Es van analitzar fil·losilicats de gra fi i de gra gruixut, evitant petites partícules de sulfur de ferro.Les línies de punts en a i b mostren les línies de dissolució de saponita i serpentina.La composició rica en ferro en un pot ser deguda a grans de sulfur de ferro submicrònics dins dels grans de silicat en capes, que no es poden excloure per la resolució espacial de l'anàlisi EPMA.Els punts de dades amb un contingut de Si més alt que la saponita a b poden ser causats per la presència de material ric en silici amorf de mida nanomètrica als intersticis de la capa de fil·silicat.Nombre d'anàlisis: N=69 per A0037, N=68 per EPMA, N=68 per C0068, N=19 per A0037 i N=27 per C0068 per STEM-EDS.c, mapa d'isòtops de la partícula trioxi Ryugu C0014-4 en comparació amb els valors de condrites CI (Orgueil), CY (Y-82162) i dades de la literatura (CM i C2-ung)41,48,49.Hem obtingut dades dels meteorits Orgueil i Y-82162.CCAM és una línia de minerals de condrites carbonàcies anhidres, TFL és una línia divisòria terrestre.d, mapes Δ17O i δ18O de la partícula Ryugu C0014-4, condrita CI (Orgueil) i condrita CY (Y-82162) (aquest estudi).Δ17O_Ryugu: el valor de Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: valor mitjà de Δ17O per a Orgueil.Δ17O_Y-82162: valor mitjà de Δ17O per a Y-82162.Les dades de CI i CY de la literatura 41, 48, 49 també es mostren per a la comparació.
L'anàlisi d'isòtops de massa d'oxigen es va realitzar en una mostra d'1, 83 mg de material extreta de C0014 granular mitjançant fluoració làser (Mètodes).Per comparar, vam executar set còpies d'Orgueil (CI) (massa total = 8,96 mg) i set còpies de Y-82162 (CY) (massa total = 5,11 mg) (Taula suplementària 3).
A la fig.La figura 2d mostra una clara separació de Δ17O i δ18O entre les partícules mitjanes en pes d'Orgueil i Ryugu en comparació amb Y-82162.El Δ17O de la partícula Ryugu C0014-4 és superior al de la partícula d'Orgeil, malgrat la superposició a 2 sd.Les partícules de Ryugu tenen valors de Δ17O més elevats en comparació amb Orgeil, cosa que pot reflectir la contaminació terrestre d'aquest últim des de la seva caiguda l'any 1864. La meteorització en el medi terrestre11 obliga necessàriament a la incorporació d'oxigen atmosfèric, apropant l'anàlisi global a la línia de fraccionament terrestre (TFL).Aquesta conclusió és coherent amb les dades mineralògiques (discutides anteriorment) que els grans de Ryugu no contenen hidrats ni sulfats, mentre que Orgeil sí.
A partir de les dades mineralògiques anteriors, aquests resultats donen suport a una associació entre els grans de Ryugu i les condrites CI, però descarten una associació de les condrites CY.El fet que els grans de Ryugu no estiguin associats amb les condrites CY, que mostren signes clars de mineralogia de deshidratació, és desconcertant.Les observacions orbitals de Ryugu semblen indicar que ha patit una deshidratació i, per tant, probablement està compost per material CY.Els motius d'aquesta aparent diferència encara no estan clars.En un document complementari 12 es presenta una anàlisi d'isòtops d'oxigen d'altres partícules Ryugu. Tanmateix, els resultats d'aquest conjunt de dades ampliat també són coherents amb l'associació entre les partícules Ryugu i les condrites CI.
Utilitzant tècniques de microanàlisi coordinades (figura suplementària 3), vam examinar la distribució espacial del carboni orgànic a tota la superfície de la fracció de feix d'ions focalitzat (FIB) C0068.25 (Figs. 3a-f).Espectres d'absorció de raigs X d'estructura fina de carboni (NEXAFS) a la vora propera a la secció C0068.25 que mostren diversos grups funcionals: aromàtics o C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) i C (=O)O (288,8 eV) , que és absent a l'estructura de grafè 288,8 eV) . significa un baix grau de variació tèrmica.El fort pic de CH (287,5 eV) dels orgànics parcials de C0068,25 difereix dels orgànics insolubles de les condrites carbonàcies estudiades anteriorment i és més semblant a l'IDP14 i les partícules cometàries obtingudes per la missió Stardust.Un pic de CH fort a 287, 5 eV i un pic aromàtic molt feble o C = C a 285, 2 eV indiquen que els compostos orgànics són rics en compostos alifàtics (figura 3a i figura suplementària 3a).Les zones riques en compostos orgànics alifàtics es localitzen en fil·losilicats de gra gruixut, així com en zones amb una estructura de carboni aromàtica (o C=C) pobre (Fig. 3c, d).En canvi, A0037,22 (figura suplementària 3) va mostrar parcialment un contingut més baix de regions alifàtiques riques en carboni.La mineralogia subjacent d'aquests grans és rica en carbonats, similar a la condrita CI 16, cosa que suggereix una alteració extensa de l'aigua de la font (taula suplementària 1).Les condicions oxidants afavoriran concentracions més altes de grups funcionals carbonil i carboxil en compostos orgànics associats amb carbonats.La distribució submicronica dels orgànics amb estructures de carboni alifàtics pot ser molt diferent de la distribució dels silicats en capes de gra gruixut.Al meteorit del llac Tagish es van trobar pistes de compostos orgànics alifàtics associats amb fil·silicat-OH.Les dades microanalíticas coordinades suggereixen que la matèria orgànica rica en compostos alifàtics pot estar molt estesa als asteroides de tipus C i estretament associada amb els fil·losilicats.Aquesta conclusió és coherent amb els informes anteriors de CH alifàtics / aromàtics en partícules Ryugu demostrats per MicroOmega, un microscopi hiperespectral d'infraroig proper.Una qüestió important i no resolta és si les propietats úniques dels compostos orgànics alifàtics rics en carboni associats amb fil·losilicats de gra gruixut observats en aquest estudi només es troben a l'asteroide Ryugu.
a, espectres de carboni NEXAFS normalitzats a 292 eV a la regió rica aromàtica (C = C) (vermell), a la regió rica alifàtica (verd) i a la matriu (blau).La línia grisa és l'espectre orgànic insoluble de Murchison 13 per comparació.au, unitat d'arbitratge.b, Imatge espectral de microscòpia de raigs X de transmissió d'escaneig (STXM) d'una vora K de carboni que mostra que la secció està dominada per carboni.c, trama composta RGB amb regions riques aromàtiques (C = C) (vermell), regions riques alifàtiques (verd) i matriu (blau).d, els orgànics rics en compostos alifàtics es concentren en fil·losilicat de gra gruixut, l'àrea s'amplia a partir de les caixes de punts blancs a b i c.e, nanosferes grans (ng-1) a l'àrea ampliada a partir de la caixa de punts blancs a b i c.Per a: pirrotita.Pn: níquel-cromita.f, Espectrometria de masses d'ions secundaris a nanoescala (NanoSIMS), imatges elementals d'hidrogen (1H), carboni (12C) i nitrogen (12C14N), imatges de proporció d'elements 12C/1H i imatges d'isòtops creuats δD, δ13C i δ15N - Secció PG-1: grafit presolar extremadament ric en grafit 13C4.
Els estudis cinètics de la degradació de la matèria orgànica en meteorits de Murchison poden proporcionar informació important sobre la distribució heterogènia de la matèria orgànica alifàtica rica en grans Ryugu.Aquest estudi mostra que els enllaços CH alifàtics de la matèria orgànica persisteixen fins a una temperatura màxima d'uns 30 °C al progenitor i/o canvien amb les relacions temps-temperatura (per exemple, 200 anys a 100 °C i 0 °C 100 milions d'anys)..Si el precursor no s'escalfa a una temperatura determinada durant més d'un temps determinat, es pot conservar la distribució original dels orgànics alifàtics rics en filosilicat.Tanmateix, els canvis d'aigua de la roca font poden complicar aquesta interpretació, ja que l'A0037 ric en carbonat no mostra cap regió alifàtica ric en carboni associada als fil·losilicats.Aquest canvi de baixa temperatura correspon aproximadament a la presència de feldespat cúbic als grans de Ryugu (taula suplementària 1) 20.
La fracció C0068.25 (ng-1; Fig. 3a–c, e) conté una gran nanosfera que mostra espectres molt aromàtics (o C=C), moderadament alifàtics i febles de C(=O)O i C=O..La signatura del carboni alifàtic no coincideix amb la signatura dels orgànics insolubles a granel i les nanosferes orgàniques associades a les condrites (Fig. 3a) 17,21.L'anàlisi espectroscòpica Raman i infraroja de les nanosferes al llac Tagish va demostrar que consisteixen en compostos orgànics alifàtics i oxidats i compostos orgànics aromàtics policíclics desordenats amb una estructura complexa22,23.Com que la matriu circumdant conté orgànics rics en compostos alifàtics, la signatura del carboni alifàtic en ng-1 pot ser un artefacte analític.Curiosament, ng-1 conté silicats amorfs incrustats (Fig. 3e), una textura que encara no s'ha informat per a cap orgànic extraterrestre.Els silicats amorfs poden ser components naturals de ng-1 o resulten de l'amorfització de silicats aquosos/anhidros per feix d'ions i/o d'electrons durant l'anàlisi.
Les imatges d'ions NanoSIMS de la secció C0068.25 (figura 3f) mostren canvis uniformes en δ13C i δ15N, excepte els grans presolars amb un gran enriquiment 13C de 30.811 ‰ (PG-1 a la imatge δ13C de la figura 3f) (Taula suplementària 4).Les imatges de gra elemental de raigs X i les imatges TEM d'alta resolució mostren només la concentració de carboni i la distància entre els plans basals de 0,3 nm, que correspon al grafit.Cal destacar que els valors de δD (841 ± 394‰) i δ15N (169 ± 95‰), enriquits en matèria orgànica alifàtica associada a fil·losilicats de gra gruixut, resulten lleugerament superiors a la mitjana de tota la regió C (δD = 1329‰± 539‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) en C0068.25 (Taula complementària 4).Aquesta observació suggereix que els orgànics rics en alifàtics dels fil·losilicats de gra gruixut poden ser més primitius que els orgànics circumdants, ja que aquests últims poden haver experimentat un intercanvi isotòpic amb l'aigua circumdant del cos original.Alternativament, aquests canvis isotòpics també poden estar relacionats amb el procés de formació inicial.S'interpreta que els silicats en capes de gra fi a les condrites CI es van formar com a resultat de l'alteració contínua dels grups originals de silicats anhidres de gra gruixut.La matèria orgànica rica en alifàtics es pot haver format a partir de molècules precursores del disc protoplanetari o del medi interestel·lar abans de la formació del sistema solar, i després es va alterar lleugerament durant els canvis d'aigua del cos progenitor Ryugu (gran). La mida (<1,0 km) de Ryugu és massa petita per mantenir suficientment la calor interna perquè l'alteració aquosa formi minerals hidratats25. La mida (<1,0 km) de Ryugu és massa petita per mantenir la calor interna suficient per a l'alteració aquosa per formar minerals hidratats25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло не тепло но для живать азованием водных минералов25. Mida (<1,0 km) Ryugu és massa petit per mantenir la calor interna suficient perquè l'aigua canviï per formar minerals d'aigua25. 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维维持内部热量以进行水蚀变形成含氩2矿氩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维维持内部热量以进行水蚀变形成含氩2矿氩25 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для измененения водынения воддерживать х минералов25. La mida de Ryugu (<1,0 km) és massa petita per suportar la calor interna per canviar l'aigua per formar minerals d'aigua25.Per tant, els predecessors Ryugu poden ser necessaris de desenes de quilòmetres de mida.La matèria orgànica rica en compostos alifàtics pot conservar les seves proporcions isòtopes originals a causa de l'associació amb fil·losilicats de gra gruixut.Tanmateix, la naturalesa exacta dels portadors pesats isotòpics segueix sent incerta a causa de la barreja complexa i delicada dels diferents components d'aquestes fraccions FIB.Aquestes poden ser substàncies orgàniques riques en compostos alifàtics en grànuls Ryugu o fil·losilicats gruixuts que els envolten.Tingueu en compte que la matèria orgànica en gairebé totes les condrites carbonàcies (incloses les condrites CI) tendeix a ser més rica en D que en fil·losilicats, amb l'excepció dels meteorits CM Paris 24, 26.
Gràfics de volum δD i δ15N de rodanxes FIB obtingudes per a llesques FIB A0002.23 i A0002.26, A0037.22 i A0037.23 i C0068.23, C0068.25 i C0068.26 FIB llesques (un total de tres partícules FIB en comparació amb altres partícules AMSSI d'altres set) s del sistema solar es mostra a la fig.4 (Taula complementària 4)27,28.Els canvis de volum en δD i δ15N als perfils A0002, A0037 i C0068 són coherents amb els de l'IDP, però superiors als de les condrites CM i CI (Fig. 4).Tingueu en compte que el rang de valors δD per a la mostra del cometa 29 (-240 a 1655‰) és més gran que el de Ryugu.Els volums δD i δ15N dels perfils Ryukyu són, per regla general, més petits que la mitjana dels cometes de la família de Júpiter i del núvol d'Oort (Fig. 4).Els valors δD més baixos de les condrites CI poden reflectir la influència de la contaminació terrestre en aquestes mostres.Donades les similituds entre Bells, Lake Tagish i IDP, la gran heterogeneïtat dels valors δD i δN de les partícules Ryugu pot reflectir canvis en les signatures isotòpiques inicials de les composicions orgàniques i aquoses del sistema solar primerenc.Els canvis isotòpics similars en δD i δN a les partícules Ryugu i IDP suggereixen que tots dos es podrien haver format a partir de material de la mateixa font.Es creu que els desplaçats interns provenen de fonts cometàries 14 .Per tant, Ryugu pot contenir material semblant a un cometa i/o almenys el sistema solar exterior.Tanmateix, això pot ser més difícil del que afirmem aquí a causa de (1) la barreja d'aigua esferulítica i rica en D al cos progenitor 31 i (2) la relació D/H del cometa en funció de l'activitat del cometa 32 .Tanmateix, les raons de l'heterogeneïtat observada dels isòtops d'hidrogen i nitrogen a les partícules de Ryugu no s'entenen del tot, en part a causa del nombre limitat d'anàlisis disponibles actualment.Els resultats dels sistemes d'isòtops d'hidrogen i nitrogen encara plantegen la possibilitat que Ryugu contingui la major part del material de fora del Sistema Solar i, per tant, pugui mostrar alguna similitud amb els cometes.El perfil Ryugu no va mostrar cap correlació aparent entre δ13C i δ15N (taula suplementària 4).
La composició isotòpica global d'H i N de les partícules Ryugu (cercles vermells: A0002, A0037; cercles blaus: C0068) es correlaciona amb la magnitud solar 27, la família mitjana de Júpiter (JFC27) i els cometes del núvol d'Oort (OCC27), IDP28 i els còndruls carbonics.Comparació del meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung).La composició isotòpica es mostra a la taula complementària 4. Les línies de punts són els valors d'isòtops terrestres per a H i N.
El transport de substàncies volàtils (per exemple, matèria orgànica i aigua) a la Terra continua sent una preocupació26,27,33.La matèria orgànica submicrònica associada a fil·losilicats gruixuts a les partícules Ryugu identificades en aquest estudi pot ser una font important de volàtils.La matèria orgànica dels fil·losilicats de gra gruixut està millor protegida de la degradació16,34 i la descomposició35 que la matèria orgànica de les matrius de gra fi.La composició isotòpica més pesada de l'hidrogen a les partícules significa que és poc probable que siguin l'única font de volàtils transportades a la Terra primitiva.Es poden barrejar amb components amb una composició isotòpica d'hidrogen més lleugera, com es va proposar recentment en la hipòtesi de la presència d'aigua impulsada pel vent solar en els silicats.
En aquest estudi, mostrem que els meteorits CI, malgrat la seva importància geoquímica com a representants de la composició global del sistema solar,6,10 són mostres contaminades terrestres.També proporcionem proves directes de les interaccions entre la matèria orgànica alifàtica rica i els minerals hidratats veïns i suggereixen que Ryugu pot contenir material extrasolar37.Els resultats d'aquest estudi demostren clarament la importància del mostreig directe de protoasteroides i la necessitat de transportar les mostres retornades en condicions completament inerts i estèrils.L'evidència presentada aquí mostra que les partícules Ryugu són, sens dubte, un dels materials del sistema solar més no contaminats disponibles per a la investigació de laboratori, i un estudi addicional d'aquestes precioses mostres, sens dubte, ampliarà la nostra comprensió dels primers processos del sistema solar.Les partícules Ryugu són la millor representació de la composició global del sistema solar.
Per determinar la microestructura complexa i les propietats químiques de mostres a escala submicromàtica, hem utilitzat anàlisis de tomografia computada basada en radiació de sincrotró (SR-XCT) i SR de difracció de raigs X (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Sense degradació, contaminació a causa de l'atmosfera terrestre i cap dany per partícules fines o mostres mecàniques.Mentrestant, hem dut a terme una anàlisi volumètrica sistemàtica mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig (SEM)-EDS, EPMA, XRD, anàlisi instrumental d'activació de neutrons (INAA) i equips de fluoració d'isòtops d'oxigen làser.Els procediments d'assaig es mostren a la figura suplementària 3 i cada assaig es descriu a les seccions següents.
Les partícules de l'asteroide Ryugu es van recuperar del mòdul de reentrada Hayabusa-2 i es van lliurar al Centre de control JAXA a Sagamihara, Japó, sense contaminar l'atmosfera terrestre4.Després de la caracterització inicial i no destructiva en una instal·lació gestionada per JAXA, utilitzeu contenidors de transferència entre llocs segellables i bosses de càpsules de mostres (cristall de safir de 10 o 15 mm de diàmetre i acer inoxidable, depenent de la mida de la mostra) per evitar interferències ambientals.medi ambient.i/o contaminants del sòl (per exemple, vapor d'aigua, hidrocarburs, gasos atmosfèrics i partícules fines) i contaminació creuada entre mostres durant la preparació de mostres i el transport entre instituts i universitats38.Per evitar la degradació i la contaminació a causa de la interacció amb l'atmosfera terrestre (vapor d'aigua i oxigen), es va realitzar tot tipus de preparació de mostres (incloent-hi l'estellat amb un cisell de tàntal, amb una serra de fil de diamant equilibrada (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) i la preparació de tall epoxi) per a la instal·lació) en guantera sota un punt net de N2, -200 sec sec.Tots els articles utilitzats aquí es netegen amb una combinació d'aigua ultrapura i etanol mitjançant ones ultrasòniques de diferents freqüències.
Aquí estudiem la col·lecció de meteorits de l'Institut Nacional d'Investigació Polar (NIPR) del Centre de Recerca de Meteorits Antàrtics (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 i CY: Y 980115).
Per a la transferència entre instruments per a anàlisis SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS i TEM, hem utilitzat el suport de mostres ultrafina universal descrit en estudis anteriors38.
L'anàlisi SR-XCT de mostres de Ryugu es va realitzar mitjançant el sistema CT integrat BL20XU/SPring-8.El sistema TC integrat consta de diversos modes de mesura: camp de visió ampli i mode de baixa resolució (WL) per capturar tota l'estructura de la mostra, camp de visió estret i mode d'alta resolució (NH) per mesurar amb precisió l'àrea de mostra.interès i radiografies per obtenir un patró de difracció del volum de la mostra, i realitzar XRD-TC per obtenir un diagrama 2D de les fases minerals del pla horitzontal de la mostra.Tingueu en compte que totes les mesures es poden realitzar sense utilitzar el sistema integrat per treure el suport de la mostra de la base, permetent mesures precises de TC i XRD-CT.El detector de raigs X en mode WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) estava equipat amb una càmera addicional de 4608 × 4608 píxels de semiconductor d'òxid metàl·lic (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) amb un centelleador que constava de 10 relés de luteci d'alumini i 10 relès de luteci d'alumini: gruix de granat únic lC 2 µO s.La mida del píxel en mode WL és d'uns 0,848 µm.Així, el camp de visió (FOV) en mode WL és d'aproximadament 6 mm en mode CT desplaçat.El detector de raigs X en mode NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) estava equipat amb un centelleador de gadolini-alumini-galli (Gd3Al2Ga3O12) de 20 µm de gruix, una càmera CMOS (C11440-22CU) amb una resolució de 2048 × 2048 píxels;Hamamatsu Photonics) i una lent ×20.La mida del píxel en mode NH és d'~0,25 µm i el camp de visió és d'~0,5 mm.El detector per al mode XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) estava equipat amb un centelleador que constava d'una pantalla de pols P43 (Gd2O2S:Tb) de 50 µm de gruix, una càmera CMOS de resolució de 2304 × 2304 píxels (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) i un relay len.El detector té una mida efectiva de píxel de 19,05 µm i un camp de visió de 43,9 mm2.Per augmentar el FOV, vam aplicar un procediment de compensació CT en mode WL.La imatge de llum transmesa per a la reconstrucció de TC consisteix en una imatge en el rang de 180 ° a 360 ° reflectida horitzontalment al voltant de l'eix de rotació i una imatge en el rang de 0 ° a 180 °.
En el mode XRD, el feix de raigs X està enfocat per una placa de zona de Fresnel.En aquest mode, el detector es col·loca 110 mm darrere de la mostra i la parada del feix es troba 3 mm per davant del detector.Les imatges de difracció en el rang 2θ d'1,43 ° a 18,00 ° (pas de reixeta d = 16,6–1,32 Å) es van obtenir amb el punt de raigs X enfocat a la part inferior del camp de visió del detector.La mostra es mou verticalment a intervals regulars, amb mitja volta per a cada pas d'exploració vertical.Si les partícules minerals compleixen la condició de Bragg quan es giren 180°, és possible obtenir la difracció de les partícules minerals en el pla horitzontal.A continuació, les imatges de difracció es van combinar en una imatge per a cada pas d'exploració vertical.Les condicions de l'assaig SR-XRD-CT són gairebé les mateixes que les de l'assaig SR-XRD.En mode XRD-CT, el detector es col·loca 69 mm darrere de la mostra.Les imatges de difracció en el rang 2θ oscil·len entre 1,2 ° i 17,68 ° (d = 19,73 a 1,35 Å), on tant el feix de raigs X com el limitador de feix estan en línia amb el centre del camp de visió del detector.Escaneja la mostra horitzontalment i gira-la 180°.Les imatges SR-XRD-CT es van reconstruir amb intensitats minerals màximes com a valors de píxels.Amb l'escaneig horitzontal, la mostra normalment s'escaneja en 500-1000 passos.
Per a tots els experiments, l'energia de raigs X es va fixar en 30 keV, ja que aquest és el límit inferior de penetració de raigs X en meteorits amb un diàmetre d'uns 6 mm.El nombre d'imatges adquirides per a totes les mesures de TC durant la rotació de 180 ° va ser de 1800 (3600 per al programa de TC offset) i el temps d'exposició de les imatges va ser de 100 ms per al mode WL, 300 ms per al mode NH, 500 ms per XRD i 50 ms.ms per XRD-CT ms.El temps típic d'exploració de mostres és d'uns 10 minuts en mode WL, 15 minuts en mode NH, 3 hores per XRD i 8 hores per SR-XRD-CT.
Les imatges de TC es van reconstruir mitjançant projecció posterior convolucional i es van normalitzar per a un coeficient d'atenuació lineal de 0 a 80 cm-1.Es va utilitzar el programari Slice per analitzar les dades 3D i el programari muXRD per analitzar les dades XRD.
Les partícules Ryugu fixades amb epoxi (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) es van polir gradualment a la superfície fins al nivell d'una pel·lícula de lligadura de diamant de 0,5 µm (3M) en condicions seques, evitant que el material entri en contacte amb la superfície durant el procés de poliment.La superfície polida de cada mostra es va examinar primer mitjançant microscòpia de llum i després es van retrodispersar electrons per obtenir imatges de mineralogia i textura (BSE) de les mostres i elements qualitatius NIPR mitjançant un SEM JEOL JSM-7100F equipat amb un espectròmetre dispersiu d'energia (AZtec).energia) imatge.Per a cada mostra, es va analitzar el contingut dels elements principals i menors mitjançant un microanalitzador de sonda electrònica (EPMA, JEOL JXA-8200).Analitzar partícules de fil·losilicat i carbonat a 5 nA, estàndards naturals i sintètics a 15 keV, sulfurs, magnetita, olivina i piroxè a 30 nA.Els graus modals es van calcular a partir de mapes d'elements i imatges d'ESB mitjançant el programari ImageJ 1.53 amb els llindars adequats establerts arbitràriament per a cada mineral.
L'anàlisi d'isòtops d'oxigen es va realitzar a la Universitat Oberta (Milton Keynes, Regne Unit) mitjançant un sistema de fluoració làser infraroig.Les mostres de Hayabusa2 es van lliurar a l'Open University 38 en contenidors plens de nitrogen per a la transferència entre instal·lacions.
La càrrega de la mostra es va realitzar en una guantera de nitrogen amb un nivell d'oxigen controlat per sota del 0,1%.Per al treball analític Hayabusa2, es va fabricar un nou suport de mostres de Ni, format només per dos forats de mostra (2,5 mm de diàmetre, 5 mm de profunditat), un per a partícules Hayabusa2 i l'altre per a l'estàndard intern d'obsidiana.Durant l'anàlisi, el pou de mostra que contenia el material Hayabusa2 es va cobrir amb una finestra interna de BaF2 d'aproximadament 1 mm de gruix i 3 mm de diàmetre per contenir la mostra durant la reacció làser.El flux de BrF5 a la mostra es va mantenir mitjançant un canal de mescla de gas tallat al suport de la mostra de Ni.La cambra de mostra també es va reconfigurar perquè es pogués treure de la línia de fluoració al buit i després obrir-la en una guantera plena de nitrogen.La cambra de dues peces es va segellar amb un segell de compressió amb junta de coure i una pinça de cadena EVAC Quick Release CeFIX 38.Una finestra BaF2 de 3 mm de gruix a la part superior de la cambra permet l'observació simultània de la mostra i l'escalfament làser.Després de carregar la mostra, torneu a subjectar la cambra i torneu a connectar-vos a la línia fluorada.Abans de l'anàlisi, la cambra de mostra es va escalfar al buit a uns 95 ° C durant la nit per eliminar la humitat adsorbida.Després d'escalfar durant la nit, es va deixar refredar la cambra a temperatura ambient i després es va purgar la porció exposada a l'atmosfera durant la transferència de la mostra amb tres alíquotes de BrF5 per eliminar la humitat.Aquests procediments asseguren que la mostra de Hayabusa 2 no estigui exposada a l'atmosfera i que no estigui contaminada per la humitat de la part de la línia fluorada que es ventila a l'atmosfera durant la càrrega de la mostra.
Les mostres de partícules Ryugu C0014-4 i Orgueil (CI) es van analitzar en un mode "únic" modificat42, mentre que l'anàlisi Y-82162 (CY) es va realitzar en una sola safata amb múltiples pous de mostra41.A causa de la seva composició anhidra, no és necessari utilitzar un únic mètode per a les condrites CY.Les mostres es van escalfar mitjançant un làser de CO2 infrarojo de Photon Machines Inc.potència de 50 W (10,6 µm) muntada al pòrtic XYZ en presència de BrF5.El sistema de vídeo integrat controla el curs de la reacció.Després de la fluoració, l'O2 alliberat es va netejar mitjançant dues trampes de nitrogen criogènic i un llit escalfat de KBr per eliminar l'excés de fluor.La composició isotòpica de l'oxigen purificat es va analitzar en un espectròmetre de masses de doble canal Thermo Fisher MAT 253 amb una resolució de massa d'uns 200.
En alguns casos, la quantitat d'O2 gasós alliberat durant la reacció de la mostra va ser inferior a 140 µg, que és el límit aproximat d'utilitzar el dispositiu de manxa a l'espectròmetre de masses MAT 253.En aquests casos, utilitzeu microvolums per a l'anàlisi.Després d'analitzar les partícules Hayabusa2, es va fluorar l'estàndard intern d'obsidiana i es va determinar la seva composició d'isòtops d'oxigen.
Els ions del fragment NF+ NF3+ interfereixen amb el feix de massa 33 (16O17O).Per eliminar aquest problema potencial, la majoria de mostres es processen mitjançant procediments de separació criogènica.Això es pot fer en la direcció cap endavant abans de l'anàlisi MAT 253 o com a segona anàlisi tornant el gas analitzat al tamís molecular especial i tornant-lo a passar després de la separació criogènica.La separació criogènica consisteix a subministrar gas a un tamís molecular a temperatura de nitrogen líquid i després descarregar-lo a un tamís molecular primari a una temperatura de -130 °C.Les proves exhaustives han demostrat que NF+ roman al primer tamís molecular i no es produeix cap fraccionament significatiu amb aquest mètode.
A partir d'anàlisis repetides dels nostres estàndards interns d'obsidiana, la precisió global del sistema en mode de manxa és: ± 0,053 ‰ per a δ17O, ±0,095 ‰ per a δ18O, ±0,018 ‰ per a Δ17O (2 sd).L'anàlisi dels isòtops d'oxigen es dóna en la notació delta estàndard, on delta18O es calcula com:
Utilitzeu també la relació 17O/16O per a δ17O.VSMOW és l'estàndard internacional per a l'estàndard de l'aigua del mar mitjà de Viena.Δ17O representa la desviació de la línia de fraccionament de la terra, i la fórmula de càlcul és: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Totes les dades que es presenten a la taula complementària 3 s'han ajustat a la bretxa.
Es van extreure seccions d'aproximadament 150 a 200 nm de gruix de partícules Ryugu mitjançant un instrument Hitachi High Tech SMI4050 FIB a JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Tingueu en compte que totes les seccions FIB es van recuperar de fragments no processats de partícules no processades després de ser extretes dels recipients plens de gas N2 per a la transferència entre objectes.Aquests fragments no es van mesurar per SR-CT, sinó que es van processar amb una exposició mínima a l'atmosfera terrestre per evitar possibles danys i contaminacions que podrien afectar l'espectre de la vora K del carboni.Després de la deposició d'una capa protectora de tungstè, la regió d'interès (fins a 25 × 25 μm2) es va tallar i es va aprimar amb un feix d'ions Ga + a una tensió acceleradora de 30 kV, després a 5 kV i un corrent de sonda de 40 pA per minimitzar els danys a la superfície.A continuació, les seccions ultrafines es van col·locar sobre una malla de coure ampliada (malla Kochi) 39 mitjançant un micromanipulador equipat amb FIB.
Els pellets Ryugu A0098 (1,6303mg) i C0068 (0,6483mg) es van segellar dues vegades en làmines de polietilè d'alta puresa en una guantera plena de nitrogen pur al SPring-8 sense cap interacció amb l'atmosfera terrestre.La preparació de mostres per a JB-1 (una roca de referència geològica emesa pel Geological Survey of Japan) es va dur a terme a la Universitat Metropolitana de Tòquio.
L'INAA es realitza a l'Institut de Radiació Integrada i Ciències Nuclears de la Universitat de Kyoto.Les mostres es van irradiar dues vegades amb diferents cicles d'irradiació escollits segons la vida mitjana del nuclid utilitzat per a la quantificació dels elements.Primer, la mostra es va irradiar en un tub d'irradiació pneumàtic durant 30 segons.Fluxos de neutrons tèrmics i ràpids a la fig.3 són 4,6 × 1012 i 9,6 × 1011 cm-2 s-1, respectivament, per determinar els continguts de Mg, Al, Ca, Ti, V i Mn.Productes químics com ara MgO (99,99% de puresa, Soekawa Chemical), Al (99,9% de puresa, Soekawa Chemical) i metall Si (99,999% de puresa, FUJIFILM Wako Pure Chemical) també es van irradiar per corregir les reaccions nuclears interferents com (n, n).La mostra també es va irradiar amb clorur de sodi (puresa del 99, 99%; MANAC) per corregir els canvis en el flux de neutrons.
Després de la irradiació de neutrons, la làmina de polietilè exterior es va substituir per una de nova i es va mesurar immediatament la radiació gamma emesa per la mostra i la referència amb un detector de Ge.Les mateixes mostres es van tornar a irradiar durant 4 hores en un tub d'irradiació pneumàtic.2 té fluxos de neutrons tèrmics i ràpids de 5,6 1012 i 1,2 1012 cm-2 s-1, respectivament, per determinar Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Contingut Se, Sb, Os, Ir i Au.Es van irradiar mostres de control de Ga, As, Se, Sb, Os, Ir i Au aplicant quantitats adequades (de 10 a 50 μg) de solucions estàndard de concentracions conegudes d'aquests elements a dos trossos de paper de filtre, seguit de la irradiació de les mostres.El recompte de raigs gamma es va realitzar a l'Institut de Radiació Integrada i Ciències Nuclears de la Universitat de Kyoto i al Centre de Recerca RI de la Universitat Metropolitana de Tòquio.Els procediments analítics i els materials de referència per a la determinació quantitativa dels elements INAA són els mateixos que els descrits en el nostre treball anterior.
Es va utilitzar un difractòmetre de raigs X (Rigaku SmartLab) per recollir els patrons de difracció de les mostres Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) a NIPR. Es va utilitzar un difractòmetre de raigs X (Rigaku SmartLab) per recollir els patrons de difracció de les mostres Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) a NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образ02, (A0029) ≪1 мг) i C0087 (<1 мг) amb NIPR. Es va utilitzar un difractòmetre de raigs X (Rigaku SmartLab) per recollir patrons de difracció de mostres de Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) a 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) 和C0087 (<1 mg) 的品样品使用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) 和C0087 (<1 mg) 的品样品 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) i C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с с ис мг) го дифрактометра (Rigaku SmartLab). Els patrons de difracció de raigs X de les mostres Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) i C0087 (<1 mg) es van obtenir a NIPR mitjançant un difractòmetre de raigs X (Rigaku SmartLab).Totes les mostres es van triturar en una pols fina en una hòstia no reflectant de silici mitjançant una placa de vidre de safir i després es van estendre uniformement a l'hòstia no reflectant de silici sense cap líquid (aigua o alcohol).Les condicions de mesura són les següents: La radiació de raigs X Cu Kα es genera a una tensió del tub de 40 kV i un corrent del tub de 40 mA, la longitud limitadora de la ranura és de 10 mm, l'angle de divergència és de (1/6)°, la velocitat de rotació en el pla és de 20 rpm i el rang és de 2θ i triga aproximadament el doble d'angle de Bragg a 3-10°.Es va utilitzar l'òptica Bragg Brentano.El detector és un detector de semiconductors de silici unidimensional (D/teX Ultra 250).Els raigs X de Cu Kβ es van eliminar mitjançant un filtre Ni.Utilitzant mostres disponibles, es van comparar les mesures de saponita de magnesi sintètica (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentina (serpentina de fulles, Miyazu, Nikka) i pirrotita (monoclínica 4C, Chihua, Mexico Watts) per identificar pics i utilitzar dades de difracció de dades de fitxers en pols per a les dades de difracció del fitxer de pols del Centre Internacional de Dades de Diffraction (PDF, 2012). i magnetita (PDF 00-019-0629).Les dades de difracció de Ryugu també es van comparar amb dades de condrites carbonàcies hidroalterades, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 i Y 980115 CY (etapa d'escalfament III, 500-750 ° C).La comparació va mostrar similituds amb Orgueil, però no amb Y-791198 i Y 980115.
Els espectres NEXAFS amb la vora K de carboni de seccions ultrafines de mostres fetes amb FIB es van mesurar mitjançant el canal STXM BL4U a la instal·lació de sincrotró UVSOR de l'Institut de Ciències Moleculars (Okazaki, Japó).La mida del punt d'un feix enfocat òpticament amb una placa de zona de Fresnel és d'aproximadament 50 nm.El pas d'energia és de 0,1 eV per a l'estructura fina de la regió de vora propera (283,6–292,0 eV) i 0,5 eV (280,0–283,5 eV i 292,5–300,0 eV) per a les regions frontals i posteriors.el temps per a cada píxel de la imatge es va establir en 2 ms.Després de l'evacuació, la cambra analítica STXM es va omplir d'heli a una pressió d'uns 20 mbar.Això ajuda a minimitzar la deriva tèrmica de l'equip d'òptica de raigs X a la cambra i al suport de la mostra, així com a reduir el dany i/o l'oxidació de la mostra.Els espectres de carboni NEXAFS K-edge es van generar a partir de dades apilades mitjançant el programari aXis2000 i el programari propietari de processament de dades STXM.Tingueu en compte que la caixa de transferència de mostres i la guantera s'utilitzen per evitar l'oxidació i la contaminació de la mostra.
Després de l'anàlisi STXM-NEXAFS, es va analitzar la composició isotòpica d'hidrogen, carboni i nitrogen de les rodanxes Ryugu FIB mitjançant imatges d'isòtops amb un JAMSTEC NanoSIMS 50L.Un feix primari Cs+ enfocat d'uns 2 pA per a l'anàlisi d'isòtops de carboni i nitrogen i d'uns 13 pA per a l'anàlisi d'isòtops d'hidrogen es rasteritza sobre una àrea d'uns 24 × 24 µm2 a 30 × 30 µm2 a la mostra.Després d'una polvorització prèvia de 3 minuts a un corrent de feix primari relativament fort, es va iniciar cada anàlisi després de l'estabilització de la intensitat del feix secundari.Per a l'anàlisi dels isòtops de carboni i nitrogen, es van obtenir imatges de 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– i 12C15N– simultàniament mitjançant detecció múltiple de set multiplicadors d'electrons amb una resolució de massa d'aproximadament 9000, que és suficient per separar tots els compostos isotòpics rellevants.interferència (és a dir, 12C1H a 13C i 13C14N a 12C15N).Per a l'anàlisi d'isòtops d'hidrogen, es van obtenir imatges 1H-, 2D- i 12C- amb una resolució massiva d'aproximadament 3000 amb detecció múltiple mitjançant tres multiplicadors d'electrons.Cada anàlisi consta de 30 imatges escanejades de la mateixa àrea, amb una imatge que consta de 256 × 256 píxels per a l'anàlisi d'isòtops de carboni i nitrogen i 128 × 128 píxels per a l'anàlisi d'isòtops d'hidrogen.El temps de retard és de 3000 µs per píxel per a l'anàlisi d'isòtops de carboni i nitrogen i de 5000 µs per píxel per a l'anàlisi d'isòtops d'hidrogen.Hem utilitzat l'hidrat d'1-hidroxibenzotriazol com a estàndards d'isòtops d'hidrogen, carboni i nitrogen per calibrar el fraccionament de massa instrumental45.
Per determinar la composició isotòpica de silici del grafit presolar al perfil FIB C0068-25, hem utilitzat sis multiplicadors d'electrons amb una resolució de massa d'uns 9000. Les imatges consten de 256 × 256 píxels amb un temps de retard de 3000 µs per píxel.Hem calibrat un instrument de fraccionament de massa utilitzant hòsties de silici com a estàndards d'hidrogen, carboni i isòtops de silici.
Les imatges d'isòtops es van processar mitjançant el programari d'imatge NanoSIMS45 de la NASA.Les dades es van corregir pel temps mort del multiplicador d'electrons (44 ns) i els efectes d'arribada quasi simultànies.Alineació d'escaneig diferent per a cada imatge per corregir la deriva de la imatge durant l'adquisició.La imatge isòtop final es crea afegint ions secundaris de cada imatge per a cada píxel d'escaneig.
Després de l'anàlisi STXM-NEXAFS i NanoSIMS, es van examinar les mateixes seccions FIB mitjançant un microscopi electrònic de transmissió (JEOL JEM-ARM200F) a una tensió d'acceleració de 200 kV a Kochi, JAMSTEC.La microestructura es va observar mitjançant un TEM de camp brillant i un TEM d'escaneig d'angle alt en un camp fosc.Les fases minerals es van identificar mitjançant la difracció d'electrons puntuals i la imatge de la banda de gelosia, i l'anàlisi química es va realitzar mitjançant EDS amb un detector de deriva de silici de 100 mm2 i el programari JEOL Analysis Station 4.30.Per a l'anàlisi quantitativa, la intensitat de raigs X característica de cada element es va mesurar en el mode d'escaneig TEM amb un temps d'adquisició de dades fix de 30 s, una àrea d'exploració del feix de ~ 100 × 100 nm2 i un corrent de feix de 50 pA.La relació (Si + Al)-Mg-Fe en silicats en capes es va determinar mitjançant el coeficient experimental k, corregit pel gruix, obtingut a partir d'un estàndard de piropagarnet natural.
Totes les imatges i anàlisis utilitzades en aquest estudi estan disponibles al sistema d'arxiu i comunicació de dades de JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Aquest article proporciona les dades originals.
Kitari, K. et al.Composició superficial de l'asteroide 162173 Ryugu observat per l'instrument Hayabusa2 NIRS3.Ciència 364, 272–275.
Kim, AJ Condrites carbonàcies de tipus Yamato (CY): anàlegs de la superfície de l'asteroide Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.La primera anàlisi de la composició de mostres de Ryugu es va realitzar mitjançant un microscopi hiperespectral MicroOmega.Astron Nacional.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Anàlisi preliminar de la mostra Hyabusa2 retornada de l'asteroide de tipus C Ryugu.Astron Nacional.6, 214–220 (2021).