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Volatile è riccu in materia urganica, l'asteroidi di tipu C pò esse una di e fonti principali d'acqua in a Terra.Attualmente, i condriti di carbone dannu a megliu idea di a so cumpusizioni chimica, ma l'infurmazioni nantu à i meteoriti sò distorti: solu i tipi più durable sopravvive entra in l'atmosfera è dopu interagisce cù l'ambiente di a terra.Quì avemu prisentatu i risultati di un studiu volumetricu è microanaliticu detallatu di a particella primaria Ryugu consegnata à a Terra da a nave spaziale Hayabusa-2.I particeddi di Ryugu mostranu un accordu strettu in a cumpusizioni à i condriti CI (tipu Iwuna) chì sò micca fraccionati chimicamente ma alterati in l'acqua, chì sò largamente usati com'è un indicatore di a cumpusizioni generale di u sistema sulari.Stu specimenu mostra una relazione spaziale cumplessa trà l'organici alifatici ricchi è i silicati stratificati è indica una temperatura massima di circa 30 ° C durante l'erosione di l'acqua.Avemu trovu una abbundanza di deuteriu è diazonium cunsistenti cù una origine extrasolare.I particeddi di Ryugu sò u materiale alienu più incontaminatu è inseparabile mai studiatu è si adattanu megliu à a cumpusizioni generale di u sistema solare.
Da ghjugnu 2018 à nuvembre 2019, a nave spaziale Hayabusa2 di l'Agenzia per l'Esplorazione Aerospaziale di u Giappone (JAXA) hà realizatu una vasta indagine remota di l'asteroide Ryugu.Dati da u Spettrometru Infrared Vicinu (NIRS3) à Hayabusa-2 suggerenu chì Ryugu pò esse cumpostu di un materiale simili à i condriti carboniosi termichi è / o metamorfichi di scossa.U partitu più vicinu hè CY chondrite (Tipu Yamato) 2. L'albedo bassu di Ryugu pò esse spiegatu da a prisenza di un gran numaru di cumpunenti ricchi di carbonu, è ancu da a dimensione di particella, a porosità è l'effetti di l'intemperia spaziale.A nave spaziale Hayabusa-2 hà fattu dui atterraggi è a raccolta di campioni nantu à Ryuga.Durante u primu sbarcu u 21 di ferraghju di u 2019, u materiale di a superficia hè stata ottenuta, chì hè stata guardata in u compartment A di a capsula di ritornu, è durante u sicondu sbarcu l'11 di lugliu di u 2019, u materiale hè stata cullata vicinu à un cratere artificiale furmatu da un picculu impactor portable.Questi campioni sò stati guardati in Ward C. A caratterizazioni iniziale non distruttiva di e particeddi in Stage 1 in camere speziali, senza contaminazione è puri di nitrogenu in e instalazioni gestite da JAXA indicanu chì i particeddi Ryugu eranu più simili à i condriti CI4 è mostranu "vari livelli di variazione"3.A classificazione apparentemente contraddittoria di Ryugu, simile à i chondrite CY o CI, pò esse risolta solu da una carattarizazione isotopica, elementale è mineralogica dettagliata di particeddi Ryugu.I risultati presentati quì furnisce una basa solida per determinà quale di sti dui spiegazioni preliminari per a cumpusizioni generale di l'asteroide Ryugu hè più prubabile.
Ottu pellets Ryugu (circa 60mg totale), quattru da a Camera A è quattru da a Camera C, sò stati assignati à a Fase 2 per gestisce a squadra Kochi.U scopu principale di u studiu hè di dilucidare a natura, l'origine è a storia evolutiva di l'asteroide Ryugu, è di documentà similitudini è differenze cù altri esemplari extraterrestri cunnisciuti cum'è condriti, particelle di polveri interplanetari (IDP) è comete di ritornu.Campioni raccolti da a missione Stardust di a NASA.
L'analisi mineralogicu detallatu di cinque grani Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 è C0068) hà dimustratu chì sò principarmenti cumposti da filosilicati di grana fina è grossa (~ 64-88 vol.%; Fig. 1a, b, Supplementary Fig. 1).è tavula addiziale 1).I fillosilicati di granu grossu si trovanu cum'è aggregati pinnati (finu à decine di microni in grandezza) in matrici di granu finitu, ricchi di filosilicati (menu di pochi microns in grandezza).I particelle di silicate stratificate sò simbionti serpentine-saponite (Fig. 1c).A mappa (Si + Al)-Mg-Fe mostra ancu chì a matrice di silicate stratificata in massa hà una cumpusizioni intermediate trà serpentina è saponite (Fig. 2a, b).A matrice phyllosilicate cuntene minerali carbonati (~ 2-21 vol.%), minerali sulfuri (~ 2.4-5.5 vol.%), è magnetite (~3.6-6.8 vol.%).Unu di i particeddi esaminati in stu studiu (C0009) cuntene una piccula quantità (~ 0,5 vol.%) di silicates anhydrous (olivine è pyroxene), chì pò aiutà à identificà u materiale fonte chì cumponenu a petra Ryugu cruda5.Stu silicatu anidru hè raru in pellets Ryugu è hè statu identificatu solu positivamente in pellet C0009.I carbonati sò prisenti in a matrice cum'è frammenti (menu di uni pochi centinaie di microni), soprattuttu dolomite, cù picculi quantità di carbonate di calcium è brinell.A magnetite si trova cum'è particelle isolate, framboidi, placche o aggregati sferichi.I sulfuri sò principarmenti rapprisintati da pirrotite in forma di prismi / piastre esagonali irregulari o latti.A matrice cuntene una grande quantità di pentlandite submicron o in cumbinazioni cù pirrotite. Fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) si verificanu ubiquitariamente in a matrice ricca di fillosilicati. Fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) si verificanu ubiquitariamente in a matrice ricca di fillosilicati. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликататар. Fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) si verificanu ubiquitariamente in a matrice ricca di fillosilicati.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. Fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) predominanu in a matrice ricca di fillosilicati.L'altri minerali supplementarii sò mostrati in a Tabella Supplementaria 1. A lista di i minerali determinate da u mudellu di diffrazione di raghji X di a mistura C0087 è A0029 è A0037 hè assai coherente cù quella determinata in a condrita CI (Orgueil), ma difiere assai da a CY è CM (Tipu Mighei) chondrites è Supplimenti di dati espansione (Figura 2).U cuntenutu di l'elementu tutale di i grani Ryugu (A0098, C0068) hè ancu coherente cù chondrite 6 CI (data expanded, Fig. 2 è Supplementary Table 2).In cuntrastu, i chondriti CM sò depleted in elementi moderatamente è altamente volatili, in particulare Mn è Zn, è più altu in elementi refrattari7.A cuncentrazione di certi elementi varieghja assai, chì pò esse un riflessu di l'eterogeneità inherente di a mostra per via di a piccula dimensione di particelle individuali è di u bias di campionamentu resultanti.Tutte e caratteristiche petrulogiche, mineralogiche è elementari indicanu chì i grani Ryugu sò assai simili à i chondrite CI8,9,10.Una eccezzioni notevuli hè l'absenza di ferrihydrite è sulfate in i grani di Ryugu, chì suggerenu chì sti minerali in i chondrite CI sò stati furmati da l'alterazione terrestre.
a, Radiografia composita di Mg Kα (rosso), Ca Kα (verde), Fe Kα (blu) e S Kα (giallo) sezione lucida a secco C0068.A frazzioni hè custituita da silicati stratificati (rossu: ~ 88 vol%), carbonati (dolomite; verde chiaru: ~ 1,6 vol%), magnetite (blu: ~ 5,3 vol%) è sulfuri (giallo: sulfuru = ~ 2,5% vol. essay. b, image of the contour region in backscattered electrons on a. Bru - do Magro; apstone; Srp - serpentina. c, immagine di microscopia elettronica di trasmissione ad alta risoluzione (TEM) di una tipica intercrescita saponite-serpentina chì mostra bande di reticoli di serpentina è saponite di 0,7 nm è 1,1 nm, rispettivamente.
A cumpusizioni di a matrice è di silicate stratificati (à %) di Ryugu A0037 (cerchi rossi solidi) è C0068 (cerchi blu solidi) particeddi sò mostrati in u sistema ternariu (Si + Al) -Mg-Fe.a, i risultati di Electron Probe Microanalysis (EPMA) tracciati contr'à i condriti CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 mostrati in grisgiu per paragunà.b, Scanning TEM (STEM) è analisi di spettroscopia di raghji X (EDS) dispersiva d'energia mostrata per paragunà cù meteoriti Orgueil9 è Murchison46 è IDP47 idrati.I filosilicati di grana fina è grossa sò stati analizati, evitendu picculi particelle di sulfuru di ferru.E linee punteggiate in a è b mostranu e linee di dissoluzione di saponite è serpentina.A cumpusizioni ricca di ferru in un pò esse duvuta à i grani di sulfuru di ferru submicronu in i grani di silicate stratificati, chì ùn ponu micca esse esclusi da a risoluzione spaziale di l'analisi EPMA.I punti di dati cù un cuntenutu di Si più altu ch'è u saponite in b pò esse causatu da a prisenza di materiale riccu di siliciu amorfu nanosized in l'interstiziu di a capa di fillosilicatu.Numero di analisi: N=69 per A0037, N=68 per EPMA, N=68 per C0068, N=19 per A0037 è N=27 per C0068 per STEM-EDS.c, mappa isotopica di particella trioxy Ryugu C0014-4 cumparatu cù i valori di chondrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) è dati di letteratura (CM è C2-ung)41,48,49.Avemu ottenutu dati per i meteoriti Orgueil è Y-82162.CCAM hè una linea di minerali di condrite carbonaceous anidru, TFL hè una linea di divisione di terra.d, Δ17O è δ18O mappe di particella Ryugu C0014-4, CI chondrite (Orgueil) è CY chondrite (Y-82162) (questu studiu).Δ17O_Ryugu: U valore di Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil : Valeur moyenne de Δ17O pour Orgueil.Δ17O_Y-82162: Valore mediu Δ17O per Y-82162.I dati CI è CY da a literatura 41, 48, 49 sò ancu mostrati per paraguni.
L'analisi di l'isotopi di massa di l'ossigenu hè stata realizata nantu à una mostra di 1,83 mg di materiale estratto da C0014 granulare per fluorinazione laser (Metodi).Per paragone, avemu currettu sette copie di Orgueil (CI) (massa totale = 8.96 mg) è sette copie di Y-82162 (CY) (massa totale = 5.11 mg) (Tabella Supplementaria 3).
Nantu à fig.2d mostra una clara separazione di Δ17O è δ18O trà e particelle medii di u pesu di Orgueil è Ryugu paragunatu à Y-82162.U Δ17O di a particella Ryugu C0014-4 hè più altu ch'è quella di a particella Orgeil, malgradu a sovrapposizione à 2 sd.I particeddi Ryugu anu più altu valori di Δ17O paragunatu à Orgeil, chì ponu riflette a contaminazione terrestre di l'ultime da a so caduta in u 1864. L'intemperie in l'ambienti terrestri11 necessariamente risultati in l'incorporazione di l'ossigenu atmosfericu, chì avvicinanu l'analisi generale più vicinu à a linea di fraccionamentu terrestre (TFL).Questa cunclusione hè coherente cù e dati mineralogichi (discussu prima) chì i grani Ryugu ùn cuntenenu micca idratati o sulfati, mentri Orgeil.
Basatu nantu à i dati mineralogichi sopra, questi risultati sustenenu una associazione trà i grani Ryugu è i condriti CI, ma escludenu una associazione di condriti CY.U fattu chì i grani di Ryugu ùn sò micca assuciati cù i chondriti CY, chì mostranu segni chjaru di mineralogia di disidratazione, hè puzzling.L'osservazioni orbitali di Ryugu parenu indicà chì hà subitu disidratazione è hè dunque prubabilmente compostu di materiale CY.I mutivi di sta differenza apparente ùn sò micca chjaru.Un analisi isotopi di l'ossigenu di l'altri particeddi Ryugu hè prisentatu in un documentu di cumpagnie 12. In ogni casu, i risultati di stu settore di dati allargati sò ancu coherenti cù l'associu trà particeddi Ryugu è condriti CI.
Utilizendu tecniche di microanalisi coordinate (Figura Supplementaria 3), avemu esaminatu a distribuzione spaziale di carbone organicu nantu à tutta a superficia di a frazione di fasciu di ioni focalizati (FIB) C0068.25 (Figs. 3a-f).Spettri di assorbimentu di raghji X di a struttura fine di carbonu (NEXAFS) à u bordu vicinu in a sezione C0068.25 chì mostra parechji gruppi funziunali - aromaticu o C = C (285.2 eV), C = O (286.5 eV), CH (287.5 eV) è C ( = O) O (288.8 eV 288.8 eV) , chì hè assente à a struttura 288.8 eV 29a. significa un bassu gradu di variazione termica.U piccu forte CH (287.5 eV) di l'organici parziali di C0068.25 difiere da l'organi insolubili di condriti carbonati studiati prima è hè più simili à IDP14 è particeddi cometarii ottenuti da a missione Stardust.Un piccu CH forte à 287.5 eV è un piccu aromaticu assai debbuli o C = C à 285.2 eV indicanu chì i composti urgànichi sò ricchi in composti alifatici (Fig. 3a è Supplementary Fig. 3a).I zoni ricchi di composti organici alifatici sò localizzati in filosilicati di granu grossu, è ancu in i zoni cù una struttura di carbonu aromaticu (o C = C) poviru (Fig. 3c, d).In cuntrastu, A0037,22 (Figura Supplementaria 3) parzialmente hà dimustratu un cuntenutu più bassu di regioni alifatiche ricche di carbone.A mineralogia sottostante di questi grani hè ricca in carbonati, simili à a chondrite CI 16, suggerendu una alterazione estensiva di l'acqua di fonte (Tabella Supplementaria 1).E cundizioni d'ossidazione favurizeranu cuncentrazioni più altu di gruppi funziunali di carbonyl è carboxyl in composti organici assuciati cù carbonati.A distribuzione submicronica di organi organici cù strutture di carbone alifatiche pò esse assai diffirenti da a distribuzione di silicati stratificati di granu grossu.Cunsiglii di cumposti organici alifatici assuciati à u fillosilicatu-OH sò stati truvati in u meteorite Tagish Lake.I dati microanalitici coordinati suggerenu chì a materia urganica ricca in composti alifatici pò esse diffusa in l'asteroidi di tipu C è strettamente assuciata à i filosilicati.Questa cunclusione hè coherente cù i rapporti precedenti di CH alifatici / aromatici in particelle Ryugu dimustrati da MicroOmega, un microscopiu iperspettrale vicinu à l'infrared.Una quistione impurtante è micca risolta hè se e proprietà uniche di cumposti organici alifatici ricchi di carbonu assuciati cù fillosilicati di granu grossu osservati in stu studiu sò truvati solu nantu à l'asteroide Ryugu.
a, spettri di carbone NEXAFS normalizzati à 292 eV in a regione ricca aromatica (C = C) (rossu), in a regione ricca alifatica (verde), è in a matrice (blu).A linea grisa hè u spettru organicu insoluble Murchison 13 per paragunà.au, unità arbitrale.b, Scanning transmission microscopy X-ray (STXM) immagine spettrale di un carbonu K-edge chì mostra chì a rùbbrica hè duminata da carbone.c, trama composta RGB cù regioni ricche aromatiche (C = C) (rossu), regioni ricche alifatiche (verde) è matrice (blu).d, organics riccu in cumposti aliphatic sò cuncintrati in phyllosilicate di grana grossa, l'area hè allargata da i scatuli bianchi punti in b è c.e, grandi nanosfere (ng-1) in l'area allargata da a casella di punti bianchi in b è c.Per: pirrotite.Pn: nichel-chromite.f, Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS), Hydrogen (1H), Carbon (12C), and Nitrogen (12C14N) images elementali, 12C/1H element ratio images, and cross δD, δ13C, and δ15N isotope images - Sezione PG-1: Presolar graphite en 1pp.
Studi cinetica di a degradazione di materia urganica in i meteoriti Murchison ponu furnisce infurmazioni impurtanti nantu à a distribuzione eterogenea di materia urganica alifatica ricca in grani Ryugu.Stu studiu mostra chì i ligami CH alifatici in materia urganica persistenu finu à una temperatura massima di circa 30 ° C à u genitore è / o cambianu cù relazioni tempu-temperatura (per esempiu 200 anni à 100 ° C è 0 ° C 100 milioni d'anni)..Se u precursore ùn hè micca calatu à una certa temperatura per più di un certu tempu, a distribuzione originale di l'organi alifatici ricchi in filosilicatu pò esse cunservatu.In ogni casu, i cambiamenti di l'acqua di a roccia fonte ponu complicà sta interpretazione, cum'è A0037 ricca di carbonate ùn mostra micca e regioni alifatiche ricche di carbone assuciate à i fillosilicati.Stu cambiamentu di temperatura bassa currisponde à pocu à a prisenza di feldspar cubicu in grani Ryugu (Tabella Supplementaria 1) 20.
Fraction C0068.25 (ng-1; Figs. 3a-c,e) cuntene una nanosfera grande chì mostra spettri assai aromaticu (o C=C), moderatamente alifaticu, è debuli di C (= O) O è C = O..A signatura di carbonu aliphatic ùn currisponde à a firma di l'organi insolubili di massa è nanosferi organici assuciati cù chondrite (Fig. 3a) 17,21.L'analisi spettroscòpica Raman è infrared di nanosfere in u Lavu Tagish hà dimustratu chì sò cumposti da composti organici alifatici è oxidati è composti organici aromatici policiclici disordinati cù una struttura cumplessa22,23.Perchè a matrice circundante cuntene organici ricchi in composti alifatici, a firma di carbone alifaticu in ng-1 pò esse un artefattu analiticu.Curiosamente, ng-1 cuntene silicati amorfi incrustati (Fig. 3e), una texture chì ùn hè micca statu ancu infurmatu per qualsiasi organicu extraterrestrial.I silicati amorfi ponu esse cumpunenti naturali di ng-1 o risultatu da l'amorfizazione di silicati acquosi / anidridi da ioni è / o fasci di elettroni durante l'analisi.
L'imaghjini ioni NanoSIMS di a sezione C0068.25 (Fig. 3f) mostranu cambiamenti uniformi in δ13C è δ15N, eccettu per i grani presolari cù un grande arricchimentu 13C di 30,811 ‰ (PG-1 in l'imaghjina δ13C in Fig. 3f) (Supplementary Table 4).L'imaghjini di granu elementari di raghji X è l'imaghjini TEM d'alta risoluzione mostranu solu a cuncentrazione di carbone è a distanza trà i piani basali di 0,3 nm, chì currisponde à grafite.Il est à noter que les valeurs de δD (841 ± 394‰) et de δ15N (169 ± 95‰), enrichies en matière organique alifatique associée à des phyllosilicates à grain grossier, s'avèrent légèrement plus élevées que la moyenne de l'ensemble de la région C (δD = 5329 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) in C0068.25 (Table Supplementary 4).Questa osservazione suggerisce chì l'organici ricchi di alifatiche in i filosilicati di granu grossu pò esse più primitivu chì l'organici circundanti, postu chì l'ultime anu pussutu scambià isotopichi cù l'acqua circundante in u corpu originale.In alternativa, sti cambiamenti isotopichi ponu ancu esse ligati à u prucessu di furmazione iniziale.Hè interpretatu chì i silicati stratificati di grana fina in i condriti CI sò stati furmati per u risultatu di l'alterazione cuntinua di i clusters originali di silicati anidru di granu grossu.A materia urganica ricca in alifatica pò esse furmatu da molécule precursori in u discu protoplanetariu o mediu interstellare prima di a furmazione di u sistema sulari, è dopu sò stati ligeramente alterati durante i cambiamenti d'acqua di u corpu parentale Ryugu (grande). A dimensione (<1,0 km) di Ryugu hè troppu chjuca per mantene abbastanza u calore internu per l'alterazione aquosa per furmà minerali idrati25. A dimensione (<1,0 km) di Ryugu hè troppu chjuca per mantene abbastanza calore internu per l'alterazione aquosa per furmà minerali idrati25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренне тепло дли но для живать азованием водных минералов25. Taglia (<1,0 km) Ryugu hè troppu chjucu per mantene un calore internu abbastanza per cambià l'acqua per furmà minerali d'acqua25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含氩25含氩 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含氩25含氩 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воддерживать х минералов25. A dimensione di Ryugu (<1,0 km) hè troppu chjucu per sustene u calore internu per cambià l'acqua per furmà minerali d'acqua25.Dunque, i predecessori di Ryugu ponu esse dumandati decine di chilometri.A materia urganica ricca in composti alifatici pò mantene a so proporzioni isotopi originali per via di l'associazione cù fillosilicati di granu grossu.Tuttavia, a natura esatta di i trasportatori isotopichi pisanti resta incerta per via di u mischju cumplessu è delicatu di i diversi cumpunenti in queste frazioni FIB.Quessi ponu esse sustanzi organici ricchi di cumposti alifatici in granuli Ryugu o filosilicati grossi chì li circundanu.Nota chì a materia urganica in guasi tutti i chondrites carbonaceous (cumpresi chondrites CI) tende à esse più riccu in D cà in phyllosilicates, cù l'eccezzioni di CM Paris 24, 26 meteorites.
Grafici di volume δD e δ15N di fette FIB ottenute per A0002.23 e A0002.26, A0037.22 e A0037.23 e C0068.23, C0068.25 e C0068.26 FIB fette (un totale di tre particelle di FIB SI confronto con altre particelle di A0002. s di u sistema sulari hè mostratu in fig.4 (Table Supplementary 4) 27,28.I cambiamenti di u voluminu in δD è δ15N in i profili A0002, A0037 è C0068 sò cunsistenti cù quelli in l'IDP, ma più altu ch'è in i chondriti CM è CI (Fig. 4).Nota chì a gamma di valori δD per a mostra Comet 29 (-240 à 1655‰) hè più grande di quella di Ryugu.I volumi δD è δ15N di i profili Ryukyu sò, in regula, più chjuchi di a media per i cometi di a famiglia di Jupiter è u nuvulu Oort (Fig. 4).I valori più bassi di δD di i condriti CI ponu riflette l'influenza di a contaminazione terrestre in questi campioni.Data e similitudini trà Bells, Lake Tagish, è IDP, a grande eterogeneità in i valori δD è δN in particelle di Ryugu pò riflette cambiamenti in e signature isotopiche iniziali di cumpusizioni organiche è acquose in u primu sistema solare.Les changements isotopiques similaires dans δD et δN dans les particules Ryugu et IDP suggèrent que les deux auraient pu être formés à partir de matériaux provenant de la même source.Hè cresce chì l'IDP urighjini da fonti cometarii 14 .Dunque, Ryugu pò cuntene materiale cum'è cometa è / o almenu u sistema solare esterno.In ogni casu, questu pò esse più difficiuli di ciò chì dicemu quì per via di (1) a mistura di l'acqua spherulitic è D-riccu nantu à u corpu parentale 31 è (2) u rapportu D / H di u cometa in funzione di l'attività cometary 32 .Tuttavia, i ragiuni di l'eterogeneità osservata di l'isotopi di l'idrogenu è di l'azotu in particeddi Ryugu ùn sò micca capitu cumplettamente, in parte per via di u numeru limitatu di analisi dispunibili oghje.I risultati di i sistemi isotopi di l'idrogenu è di l'azotu ponu sempre a pussibilità chì Ryugu cuntene a maiò parte di u materiale da l'esternu di u Sistema Solare è cusì ponu vede una certa similitudine à i cometi.U prufilu Ryugu ùn mostrava alcuna correlazione apparente trà δ13C è δ15N (Tabella supplementaria 4).
A cumpusizioni isotopica H è N generale di particelle Ryugu (cerchi rossi: A0002, A0037; circles blu: C0068) correlate cù a magnitudine solare 27, a famiglia media di Jupiter (JFC27), è i comete di nuvola di Oort (OCC27), IDP28, è cundruli carbonati.Comparazione di meteorite 27 (CI, CM, CR, C2-ung).A cumpusizioni isotopica hè datu in a Tabella Supplementaria 4. I linii puntelli sò i valori isotopi terrestri per H è N.
U trasportu di volatili (per esempiu, materia urganica è acqua) à a Terra ferma una preoccupazione26,27,33.A materia urganica submicronica assuciata à i filosilicati grossi in particeddi Ryugu identificati in stu studiu pò esse una fonte impurtante di volatili.A materia urganica in i filosilicati di granu grossu hè megliu prutetta da a degradazione16,34 è a decadenza35 cà a materia urganica in matrici di grana fina.A cumpusizioni isotopica più pesante di l'idrogenu in i particeddi significa chì sò improbabile di esse l'unica fonte di volatili purtati à a Terra prima.Puderanu esse mischiati cù cumpunenti cù una cumpusizioni isotopica di l'idrogenu più ligera, cum'è hè statu prupostu recentemente in l'ipotesi di a prisenza di l'acqua di u ventu solare in silicati.
In stu studiu, ci mostra chì i meteorite CI, malgradu a so impurtanza geochimica cum'è rapprisintanti di a cumpusizioni generale di u sistema sulari,6,10 sò campioni cuntaminati terrestrial.Avemu ancu furnisce evidenza diretta per l'interazzione trà a materia urganica alifatica ricca è i minerali idrosi vicini è suggerisce chì Ryugu pò cuntene materiale extrasolar37.I risultati di stu studiu dimustranu chjaramente l'impurtanza di u campionamentu direttu di protoasteroidi è a necessità di trasportà i campioni restituiti in cundizioni completamente inerti è sterili.L'evidenza presentata quì mostra chì i particeddi Ryugu sò senza dubbitu unu di i materiali di u sistema solare più incontaminati dispunibuli per a ricerca di u laboratoriu, è più studiu di sti preziosi campioni senza dubbitu espansione a nostra cunniscenza di i primi prucessi di u sistema solare.I particeddi Ryugu sò a megliu rapprisentazione di a cumpusizioni generale di u sistema solare.
Per determinà a microstruttura cumplessa è e proprietà chimiche di i campioni di scala submicronica, avemu usatu a tomografia computerizzata basata in radiazione di sincrotrone (SR-XCT) è l'analisi SR X-ray diffraction (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Nisuna degradazione, contaminazione per l'atmosfera di a terra, è senza danni da particelle fini o campioni meccanichi.Intantu, avemu realizatu analisi volumetriche sistematiche utilizendu microscopia elettronica a scansione (SEM) -EDS, EPMA, XRD, analisi strumentale di attivazione di neutroni (INAA) è equipaghji di fluorurazione isotopi di l'ossigenu laser.E prucedure di analisi sò mostrate in a Figura Supplementaria 3 è ogni analisi hè descritta in e sezioni seguenti.
Particelle di l'asteroide Ryugu sò state recuperate da u modulu di rientrata Hayabusa-2 è mandate à u Centru di Control JAXA in Sagamihara, Giappone, senza contaminazione di l'atmosfera di a Terra4.Dopu a carattarizazione iniziale è micca distruttiva in un stabilimentu gestitu da JAXA, aduprate cuntenituri di trasferimentu inter-situ sigillati è sacchetti di capsule di campionu (cristalli di zaffiro di 10 o 15 mm di diametru è acciaio inox, secondu a dimensione di mostra) per evità interferenze ambientali.ambiente.y e / o cuntaminanti di terra (per esempiu, vapore d'acqua, idrocarburi, gasi atmosferichi è particeddi fini) è cuntaminazione cruciata trà campioni durante a preparazione di campioni è u trasportu trà istituti è università38.Per evità a degradazione è a contaminazione dovuta à l'interazzione cù l'atmosfera di a terra (vapore d'acqua è ossigenu), tutti i tipi di preparazione di campioni (cumpresu sbucciatura cù un scalpellu di tantalu, utilizendu una sega à filu di diamante equilibratu (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) è preparazione epossidica di taglio per a stallazione) sò stati realizati in una guantera sottu pulita secca N2, -60 °C, -60 °C, -60 °C (puntu di rugiada).Tutti l'articuli usati quì sò puliti cù una cumminazione d'acqua ultrapura è etanolu cù onde ultrasoniche di frequenze diverse.
Quì studiemu a cullizzioni di meteorite National Polar Research Institute (NIPR) di u Centru di Ricerca Meteorite Antarticu (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 è CY: Y 980115).
Per u trasferimentu trà strumenti per l'analisi SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS è TEM, avemu usatu u supportu universale di campioni ultrasottili descritti in studii precedenti38.
L'analisi SR-XCT di campioni Ryugu hè stata realizata cù u sistema CT integratu BL20XU/SPring-8.U sistema CT integratu hè custituitu da diversi modi di misurazione: un largu campu di vista è un modu di bassa risoluzione (WL) per catturà tutta a struttura di a mostra, un campu di vista strettu è un modu d'alta risoluzione (NH) per una misurazione precisa di l'area di mostra.interessu è radiugrafii per ottene un mudellu di diffrazione di u voluminu di a mostra, è eseguisce XRD-CT per ottene un diagramma 2D di e fasi minerali di u pianu horizontale in a mostra.Nota chì tutte e misurazioni ponu esse realizate senza usà u sistema integratu per caccià u supportu di mostra da a basa, chì permette misure CT è XRD-CT precise.U rivelatore di raghji X in modalità WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) era equipatu di una camera supplementare di 4608 × 4608 pixel metal-oxide-semiconductor (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) cù un scintillatore custituitu da 10 lutetium aluminium garnet singles (Lutetium aluminium thickness: l5µOm): s.A dimensione di pixel in u modu WL hè di circa 0.848 µm.Cusì, u campu di vista (FOV) in u modu WL hè di circa 6 mm in u modu offset CT.U detector di raghji X in modalità NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) era equipatu di un scintillatore di gadolinium-aluminium-gallium granat (Gd3Al2Ga3O12) di 20 µm di spessore, una camera CMOS (C11440-22CU) cù una risoluzione di 2048 × 2048 pixels;Hamamatsu Photonics) è una lente ×20.A dimensione di pixel in u modu NH hè ~ 0.25 µm è u campu di vista hè ~ 0.5 mm.U detector per u modu XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) era equipatu di un scintillatore custituitu da una schermu in polvere P43 (Gd2O2S:Tb) di 50 µm di spessore, una camera CMOS di risoluzione di 2304 × 2304 pixel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) è un relay len.U detector hà una dimensione di pixel efficace di 19,05 µm è un campu di vista di 43,9 mm2.Per aumentà u FOV, avemu applicatu una prucedura CT offset in modu WL.L'immagine di luce trasmessa per a ricustruzzione CT hè custituita da una maghjina in a gamma di 180 ° à 360 ° riflessa horizontalmente intornu à l'assi di rotazione, è una maghjina in a gamma di 0 ° à 180 °.
In u modu XRD, u fasciu di raghji X hè focalizatu da una piastra di zona di Fresnel.In questu modu, u detector hè piazzatu 110 mm daretu à u sample è a stoppa di fasciu hè 3 mm davanti à u detector.L'imaghjini di diffrazione in a gamma 2θ da 1,43 ° à 18,00 ° (pitch di griglia d = 16,6–1,32 Å) sò stati ottenuti cù u puntu di raghji X focalizatu à u fondu di u campu di vista di u detector.A mostra si move verticalmente à intervalli regulari, cù una meza volta per ogni passu di scansione verticale.Se i particeddi minerali satisfacenu a cundizione Bragg quandu sò rotati da 180 °, hè pussibule ottene diffrazione di e particelle minerali in u pianu horizontale.L'imaghjini di diffrazione sò stati allora cumminati in una maghjina per ogni passu di scansione verticale.I cundizioni di l'analisi SR-XRD-CT sò quasi listessi di quelli per u test SR-XRD.In u modu XRD-CT, u detector hè posizionatu 69 mm daretu à a mostra.L'imaghjini di diffrazione in a gamma 2θ varienu da 1,2 ° à 17,68 ° (d = 19,73 à 1,35 Å), induve u fasciu di raghji X è u limitatore di fasciu sò in linea cù u centru di u campu di vista di u detector.Scansate a mostra orizzontalmente è girate a mostra 180 °.L'imaghjini SR-XRD-CT sò stati ricostruiti cù intensità minerale di punta cum'è valori di pixel.Cù scanning horizontale, a mostra hè tipicamente scannata in 500-1000 passi.
Per tutti l'esperimenti, l'energia di raghji X hè stata fissata à 30 keV, postu chì questu hè u limitu più bassu di penetrazione di raghji X in meteoriti cù un diametru di circa 6 mm.U numaru d'imaghjini acquistati per tutte e misurazioni CT durante a rotazione di 180 ° era 1800 (3600 per u prugramma CT offset), è u tempu di esposizione per l'imaghjini era 100 ms per u modu WL, 300 ms per u modu NH, 500 ms per XRD è 50 ms.ms per XRD-CT ms.U tempu tipicu di scansione di mostra hè di circa 10 minuti in modalità WL, 15 minuti in modalità NH, 3 ore per XRD, è 8 ore per SR-XRD-CT.
L'imaghjini di CT sò stati ricostruiti da a projezzione posteriore convoluzionale è nurmalizzati per un coefficient d'attenuazione lineare da 0 à 80 cm-1.U software Slice hè stata utilizata per analizà e dati 3D è u software muXRD hè stata utilizata per analizà e dati XRD.
E particelle di Ryugu fissate in epossidichi (A0029, A0037, C0009, C0014 è C0068) sò state gradualmente lucidate nantu à a superficia à u livellu di un film di diamante di 0,5 µm (3M) in cundizioni secche, evitendu chì u materiale entra in cuntattu cù a superficia durante u prucessu di lucidatura.A superficia pulita di ogni mostra hè stata prima esaminata da a microscopia luminosa è dopu l'elettroni retrodispersi per ottene l'imaghjini di mineralogia è texture (BSE) di i campioni è elementi qualitativi NIPR utilizendu un JEOL JSM-7100F SEM equipatu di un spettrometru di dispersione di energia (AZtec).energia) stampa.Per ogni mostra, u cuntenutu di l'elementi maiori è minori hè statu analizatu cù un microanalizzatore di sonda elettronica (EPMA, JEOL JXA-8200).Analizà e particelle di fillosilicatu è carbonate à 5 nA, standard naturali è sintetici à 15 keV, sulfuri, magnetite, olivina è pirossenu à 30 nA.I gradi modali sò stati calculati da e carte d'elementu è l'imaghjini di BSE utilizendu u software ImageJ 1.53 cù soglie adatti arbitrariamente stabiliti per ogni minerale.
L'analisi di l'isotopi di l'ossigenu hè stata realizata à l'Università Open (Milton Keynes, UK) cù un sistema di fluorurazione laser infrared.I campioni di Hayabusa2 sò stati consegnati à l'Università Open 38 in cuntenituri pieni di nitrogenu per u trasferimentu trà e facilità.
A carica di mostra hè stata realizata in una scatula di guanti di nitrogenu cun un livellu di ossigenu monitoratu sottu à 0,1%.Per u travagliu analiticu Hayabusa2, hè statu fabbricatu un novu porta campionu Ni, custituitu da solu dui fori di mostra (diametru 2,5 mm, prufundità 5 mm), unu per particelle Hayabusa2 è l'altru per standard internu di ossidiana.Durante l'analisi, u pozzu di mostra chì cuntene u materiale Hayabusa2 hè stata cuperta cù una finestra interna BaF2 di circa 1 mm di spessore è 3 mm di diametru per mantene a mostra durante a reazione laser.U flussu di BrF5 à a mostra hè stata mantinuta da un canale di mischju di gas cut in u supportu di mostra Ni.A camera di mostra hè stata cunfigurata ancu in modu chì puderia esse sguassatu da a linea di fluorinazione di vacuum è dopu apertu in una guantera di nitrogenu.A camera di dui pezzi hè stata sigillata cù un sigillu di compressione guarnita di rame è una pinza di catena EVAC Quick Release CeFIX 38.Una finestra BaF2 di 3 mm di spessore nantu à a cima di a camera permette l'osservazione simultanea di a mostra è u riscaldamentu laser.Dopu a carica di a mostra, clamp the camera again and reconnect to the line fluorinated.Prima di l'analisi, a camera di mostra hè stata riscaldata sottu vacuum à circa 95 ° C durante a notte per sguassà l'umidità adsorbita.Dopu riscaldamentu per a notte, a camera hè stata permessa di rinfriscà à a temperatura di l'ambienti è dopu a parte esposta à l'atmosfera durante u trasferimentu di mostra hè stata purgata cù trè aliquots di BrF5 per sguassà l'umidità.Queste prucedure assicuranu chì a mostra di Hayabusa 2 ùn hè micca esposta à l'atmosfera è ùn hè micca contaminata da l'umidità da a parte di a linea fluorurata chì hè ventilata à l'atmosfera durante a carica di mostra.
I campioni di particelle Ryugu C0014-4 è Orgueil (CI) sò stati analizati in un modu mudificatu "single"42, mentri l'analisi Y-82162 (CY) hè stata realizata nantu à una sola tavola cù parechje pozzi di mostra41.A causa di a so cumpusizioni anhydrous, ùn hè micca necessariu di utilizà un solu metudu per CY chondrites.I campioni sò stati riscaldati cù un laser CO2 infrared Photon Machines Inc.potenza di 50 W (10,6 µm) montata sul gantry XYZ in presenza di BrF5.U sistema video integratu monitorizza u cursu di a reazione.Dopu a fluorinazione, l'O2 liberatu hè stata lavata cù dui trappule di nitrogenu criogenicu è un lettu cale di KBr per sguassà l'eccessu di fluoru.A cumpusizioni isotopica di l'ossigenu purificatu hè stata analizata nantu à un spettrometru di massa à doppia canale Thermo Fisher MAT 253 cù una risoluzione di massa di circa 200.
In certi casi, a quantità di O2 gassosa liberata durante a reazione di a mostra era menu di 140 µg, chì hè u limitu apprussimativu di l'usu di l'apparechju à soffiu nantu à u spettrometru di massa MAT 253.In questi casi, utilizate microvolumi per l'analisi.Dopu l'analisi di e particelle di Hayabusa2, u standard internu di l'ossidiana hè statu fluoruratu è a so cumpusizioni isotopi di l'ossigenu hè stata determinata.
Ioni di u frammentu NF + NF3 + interferiscenu cù u fasciu cù massa 33 (16O17O).Per eliminà stu prublema potenziale, a maiò parte di i campioni sò processati cù e prucedure di separazione criogenica.Questu pò esse fattu in a direzzione avanti prima di l'analisi MAT 253 o cum'è una seconda analisi rinviendu u gasu analizatu torna à u tagliu molekulari speciale è ripassendu dopu à a separazione criogenica.A separazione criogenica implica l'approvvigionamentu di gas à un tagliu moleculare à a temperatura di l'azotu liquidu è poi u scaricamentu in un tagliu moleculare primariu à una temperatura di -130 ° C.Testi estensivi anu dimustratu chì NF + ferma nantu à u primu tagliu moleculare è ùn si faci micca fraccionamentu significativu cù stu metudu.
Basatu annantu à l'analisi ripetute di i nostri standard di ossidiana interna, a precisione generale di u sistema in u modu di soffiu hè: ± 0,053 ‰ per δ17O, ± 0,095 ‰ per δ18O, ± 0,018 ‰ per Δ17O (2 sd).L'analisi di l'isotopi di l'ossigenu hè datu in a notazione standard di delta, induve delta18O hè calculatu cum'è:
Aduprate ancu u rapportu 17O/16O per δ17O.VSMOW hè u standard internaziunale per u standard di l'acqua di mare di Vienna.Δ17O rapprisenta a deviazione da a linea di fraccionamentu di a terra, è a formula di calculu hè: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Tutti i dati presentati in a Tabella Supplementaria 3 sò stati aghjustati per gap.
Sezioni di circa 150 à 200 nm di spessore sò state estratte da particelle Ryugu cù un strumentu Hitachi High Tech SMI4050 FIB à JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Nota chì tutte e rùbbriche FIB sò state recuperate da frammenti micca processati di particeddi micca processati dopu avè stati eliminati da i navi pieni di gas N2 per u trasferimentu interoggettu.Questi frammenti ùn sò micca misurati da SR-CT, ma sò stati processati cù una esposizione minima à l'atmosfera di a terra per evità u dannu potenziale è a contaminazione chì puderia influenzà u spettru di u carbonu K-edge.Dopu a deposizione di una capa protettiva di tungstenu, a regione d'interessu (finu à 25 × 25 μm2) hè stata tagliata è diluita cù un fasciu di ioni Ga + à una tensione accelerata di 30 kV, dopu à 5 kV è una corrente di sonda di 40 pA per minimizzà i danni di a superficia.I sezzioni ultrathin sò stati poi posti nantu à una maglia di cobre allargata (Kochi mesh) 39 cù un micromanipulatore equipatu di FIB.
Ryugu A0098 (1.6303mg) è C0068 (0.6483mg) pellets sò stati sigillati duie volte in fogli di polietilene puri d'alta purezza in una cassetta di guanti pienu di nitrogenu puru nantu à u SPring-8 senza alcuna interazzione cù l'atmosfera di a terra.A preparazione di campioni per JB-1 (una roccia di riferimentu geologicu emessu da u Geological Survey of Japan) hè stata realizata in l'Università Metropolitana di Tokyo.
L'INAA hè tenutu à l'Istitutu per a Radiazione Integrata è Scienze Nucleari, Università di Kyoto.I campioni sò stati irradiati duie volte cù ciculi d'irradiazione diffirenti scelti secondu a mità di a vita di u nuclide utilizatu per a quantificazione di l'elementu.Prima, a mostra hè stata irradiata in un tubu di irradiazione pneumatica per 30 seconde.Flussi di neutroni termichi è veloci in fig.3 sò 4,6 × 1012 è 9,6 × 1011 cm-2 s-1, rispettivamente, per determinà u cuntenutu di Mg, Al, Ca, Ti, V è Mn.I chimichi cum'è MgO (purità 99,99%, Soekawa Chemical), Al (purità 99,9%, Soekawa Chemical), è metalli Si (purità 99,999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) sò stati ancu irradiati per correggerà reazzioni nucleari interferenti cum'è (n, n).A mostra hè stata ancu irradiata cù u cloru di sodiu (purità 99,99%; MANAC) per correggerà i cambiamenti in u flussu di neutroni.
Dopu à l'irradiazione di neutroni, u fogliu di polietilene esternu hè statu rimpiazzatu cù un novu, è a radiazione gamma emessa da a mostra è a riferenza hè stata immediatamente misurata cù un detector Ge.I stessi campioni sò stati re-irradiati per 4 ore in un tubu di irradiazione pneumatica.2 hà flussi neutroni termichi è viloci di 5,6 1012 è 1,2 1012 cm-2 s-1, rispettivamente, per a determinazione di Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Content Se, Sb, Os, Ir è Au.I campioni di cuntrollu di Ga, As, Se, Sb, Os, Ir è Au sò stati irradiati appiendu quantità appropritate (da 10 à 50 μg) di suluzioni standard di cuncentrazione cunnisciuta di questi elementi nantu à dui pezzi di carta di filtru, seguita da l'irradiazione di i campioni.U conte gamma hè statu realizatu à l'Istitutu di Radiazione Integrata è Scienze Nucleari, Università di Kyoto è u Centru di Ricerca RI, Università Metropolitana di Tokyo.I prucedure analitiche è i materiali di riferimentu per a determinazione quantitativa di elementi INAA sò listessi cum'è quelli descritti in u nostru travagliu precedente.
Un diffrattometru di raghji X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per cullà i mudelli di diffrazione di campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) à NIPR. Un diffrattometru di raghji X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per cullà i mudelli di diffrazione di campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) à NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин обо0ваз0, (A0029) ≪1 мг) è C0087 (<1 мг) в NIPR. Un diffrattometru di raghji X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per raccoglie mudelli di diffrazione di campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) in 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) 的品氡品使用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) 的品氡品 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с с ис польнок го дифрактометра (Rigaku SmartLab). I mudelli di diffrazione di raghji X di campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) è C0087 (<1 mg) sò stati ottenuti à NIPR cù un diffrattometru di raghji X (Rigaku SmartLab).Tutti i campioni sò stati macinati in una polvera fina nantu à una wafer non-riflettente di siliciu utilizendu una piastra di vetru di zaffiro è poi spargugliate uniformemente nantu à l'ostia non riflettente di silicone senza liquidu (acqua o alcool).E cundizioni di misurazione sò i seguenti: a radiazione di raghji X Cu Kα hè generata à una tensione di tubu di 40 kV è una corrente di tubu di 40 mA, a lunghezza limitante di slit hè 10 mm, l'angolo di divergenza hè (1/6) °, a velocità di rotazione in-plane hè 20 rpm, è a gamma hè 2θ) è analisi 2 θ 2 8-10 è circa 2 3-10 ore.L'ottica Bragg Brentano hè stata utilizata.U detector hè un detector unidimensionale di semiconductor di siliciu (D/teX Ultra 250).I raggi X di Cu Kβ sò stati rimossi cù un filtru Ni.Utilizendu campioni dispunibuli, e misurazioni di saponite di magnesia sintetica (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentina (serpentina di foglia, Miyazu, Nikka) è pirrotita (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) sò state paragunate per identificà picchi è aduprà dati di dati in polvere di diffrazione di dati di diffrazione (PDF International Data Center) è magnetite (PDF 00-019-0629).I dati di diffrazione da Ryugu sò stati paragunati ancu cù e dati nantu à i chondriti carbonati idroalterati, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, è Y 980115 CY (stadiu di riscaldamentu III, 500-750 ° C).A paraguna mostra similitudini cù Orgueil, ma micca cù Y-791198 è Y 980115.
I spettri NEXAFS cù u bordu di carbone K di sezioni ultrasottili di campioni fatti da FIB sò stati misurati cù u canali STXM BL4U à a facilità di sincrotron UVSOR in l'Istitutu di Scienze Moleculari (Okazaki, Giappone).A dimensione spot di un fasciu focalizatu otticu cù una piastra di zona di Fresnel hè di circa 50 nm.U passu di l'energia hè 0.1 eV per a struttura fine di a regione vicinu à u bordu (283.6-292.0 eV) è 0.5 eV (280.0-283.5 eV è 292.5-300.0 eV) per i fronti fronti è posteriori di e regioni.u tempu per ogni pixel di l'imaghjini hè statu stabilitu à 2 ms.Dopu l'evacuazione, a camara analitica STXM hè stata piena d'heliu à una pressione di circa 20 mbar.Questu aiuta à minimizzà a deriva termica di l'attrezzatura di l'ottica di raghji X in a camera è u supportu di mostra, è ancu per riduce u dannu è / o l'ossidazione di mostra.I spettri di carbonu NEXAFS K-edge sò stati generati da dati accatastati cù u software aXis2000 è u software proprietariu di trattamentu di dati STXM.Nota chì u casu di trasferimentu di mostra è a cassetta di guanti sò usati per evità l'ossidazione è a contaminazione di mostra.
Dopu à l'analisi STXM-NEXAFS, a cumpusizioni isotopica di l'idrogenu, u carbonu è l'azotu di e fette Ryugu FIB hè stata analizata cù l'imaghjini isotopi cù un JAMSTEC NanoSIMS 50L.Un fasciu primariu Cs+ focalizatu di circa 2 pA per l'analisi di l'isotopi di carbone è di nitrogenu è di circa 13 pA per l'analisi di isotopi di l'idrogenu hè rasterizatu nantu à una zona di circa 24 × 24 µm2 à 30 × 30 µm2 nantu à u campione.Dopu un prespray di 3 minuti à un currente di fasciu primariu relativamente forte, ogni analisi hè stata cuminciata dopu a stabilizazione di l'intensità di u fasciu secundariu.Per l'analisi di isotopi di carbonu è nitrogenu, l'imaghjini di 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– è 12C15N– sò stati ottenuti simultaneamente utilizendu sette multiplicatori di elettroni multiplici di rilevazione cù una risoluzione di massa di circa 9000, chì hè abbastanza per separà tutti i composti isotopichi pertinenti.interferenza (vale à dì 12C1H nantu à 13C è 13C14N nantu à 12C15N).Per l'analisi di l'isotopi di l'idrogenu, l'imaghjini 1H-, 2D- è 12C- sò stati ottenuti cù una risoluzione di massa di circa 3000 cù rilevazione multipla cù trè multiplicatori elettroni.Ogni analisi hè custituita da 30 imaghjini scansati di a stessa zona, cù una maghjina custituita da 256 × 256 pixel per l'analisi isotopi di carbonu è nitrogenu è 128 × 128 pixel per analisi isotopi di l'idrogenu.U tempu di ritardu hè 3000 µs per pixel per l'analisi isotopi di carbonu è nitrogenu è 5000 µs per pixel per l'analisi isotopi di l'idrogenu.Avemu usatu 1-hydroxybenzotriazole hydrate cum'è standard isotopi di l'idrogenu, u carbonu è l'azotu per calibre a fraccionazione di massa strumentale45.
Per determinà a cumpusizioni isotopica di siliciu di grafite presolar in u prufilu FIB C0068-25, avemu usatu sei multiplicatori elettroni cù una risuluzione di massa di circa 9000. L'imaghjini sò 256 × 256 pixels cù un tempu di ritardu di 3000 µs per pixel.Avemu calibratu un strumentu di fraccionamentu di massa utilizendu wafers di siliciu cum'è standard di isotopi di l'idrogenu, di carbone è di siliciu.
L'imaghjini isotopi sò stati trattati cù u software di imaging NanoSIMS45 di a NASA.I dati sò stati curretti per u tempu mortu di multiplicatore d'elettroni (44 ns) è effetti d'arrivu quasi-simultaneous.Allineamentu di scansione sfarente per ogni maghjina per correggerà a deriva di l'imagine durante l'acquisizione.L'imaghjini isotopi finali hè creatu aghjustendu ioni secundarii da ogni imagine per ogni píxel di scansione.
Dopu l'analisi STXM-NEXAFS è NanoSIMS, e stesse sezioni FIB sò state esaminate cù un microscopiu elettronicu di trasmissione (JEOL JEM-ARM200F) à una tensione accelerata di 200 kV à Kochi, JAMSTEC.A microstruttura hè stata osservata aduprendu un TEM di campu luminoso è un TEM di scanning high-angle in un campu scuru.E fasi minerali sò state identificate da a diffrazione di l'elettroni spot è l'imaghjini di a banda di lattice, è l'analisi chimica hè stata realizata da EDS cun un detector di deriva di siliciu 100 mm2 è u software JEOL Analysis Station 4.30.Per l'analisi quantitativa, l'intensità di raghji X caratteristica per ogni elementu hè stata misurata in u modu di scansione TEM cun un tempu d'acquisizione di dati fissu di 30 s, una zona di scansione di fasciu di ~ 100 × 100 nm2, è una corrente di fasciu di 50 pA.U rapportu (Si + Al)-Mg-Fe in silicati stratificati hè statu determinatu cù u coefficient sperimentale k, currettu per u grossu, ottenutu da un standard di piropagarnet naturali.
Tutte l'imaghjini è l'analisi utilizati in stu studiu sò dispunibuli nantu à u JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Questu articulu furnisce i dati originali.
Kitari, K. et al.A cumpusizioni di a superficia di l'asteroide 162173 Ryugu cum'è osservatu da l'instrumentu Hayabusa2 NIRS3.Scienza 364, 272-275.
Kim, AJ Condriti carbonati di tipu Yamato (CY): analoghi di a superficia di l'asteroide Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.A prima analisi di cumpusizioni di i campioni Ryugu hè stata realizata cù un microscopiu iperspettrale MicroOmega.Astron Naziunale.6, 221-225 (2021).
Yada, T. et al.L'analisi preliminare di a mostra di Hyabusa2 hè tornata da l'asteroide Ryugu di tipu C.Astron Naziunale.6, 214-220 (2021).