Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Chcete-li dosáhnout nejlepšího výsledku, doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili nepřetržitou podporu, vykreslíme web bez stylů a JavaScriptu.
Těkavé a na organické látky bohaté asteroidy typu C mohou být jedním z hlavních zdrojů vody na Zemi.V současnosti dávají nejlepší představu o svém chemickém složení chondrity obsahující uhlík, ale informace o meteoritech jsou zkreslené: pouze ty nejodolnější typy přežijí vstup do atmosféry a následnou interakci se zemským prostředím.Zde uvádíme výsledky podrobné objemové a mikroanalytické studie primární částice Ryugu dodané na Zemi kosmickou lodí Hayabusa-2.Částice Ryugu vykazují svým složením blízkou shodu s chemicky nefrakcionovanými, ale vodou změněnými chondrity CI (typ Iwuna), které jsou široce používány jako indikátor celkového složení sluneční soustavy.Tento vzorek ukazuje komplexní prostorový vztah mezi bohatými alifatickými organickými látkami a vrstevnatými silikáty a ukazuje maximální teplotu kolem 30 °C během vodní eroze.Našli jsme hojnost deuteria a diazonia v souladu s extrasolárním původem.Částice Ryugu jsou nejvíce nekontaminovaným a neoddělitelným mimozemským materiálem, jaký byl kdy studován, a nejlépe odpovídají celkovému složení sluneční soustavy.
Od června 2018 do listopadu 2019 provedla sonda Hayabusa2 Japonské letecké agentury (JAXA) rozsáhlý vzdálený průzkum asteroidu Ryugu.Data z Near Infrared Spectrometer (NIRS3) na Hayabusa-2 naznačují, že Ryugu může být složen z materiálu podobného tepelně a/nebo šokově metamorfním uhlíkatým chondritům.Nejblíže se shoduje s CY chondrit (typ Yamato) 2. Nízké albedo Ryugu lze vysvětlit přítomností velkého počtu složek bohatých na uhlík, stejně jako velikostí částic, pórovitostí a efekty prostorového zvětrávání.Kosmická loď Hayabusa-2 provedla dvě přistání a odběr vzorků na Ryuga.Při prvním přistání 21. února 2019 byl získán povrchový materiál, který byl uložen v oddělení A návratové kapsle a při druhém přistání 11. července 2019 byl materiál shromážděn v blízkosti umělého kráteru tvořeného malým přenosným impaktorem.Tyto vzorky jsou uloženy na oddělení C. Počáteční nedestruktivní charakterizace částic ve fázi 1 ve speciálních, nekontaminovaných a čistým dusíkem naplněných komorách v zařízeních spravovaných JAXA ukázala, že částice Ryugu byly nejvíce podobné chondritům CI4 a vykazovaly „různé úrovně variací“3.Zdánlivě rozporuplnou klasifikaci Ryugu, podobně jako u CY nebo CI chondritů, lze vyřešit pouze podrobnou izotopickou, elementární a mineralogickou charakterizací částic Ryugu.Zde prezentované výsledky poskytují solidní základ pro určení, které z těchto dvou předběžných vysvětlení celkového složení asteroidu Ryugu je nejpravděpodobnější.
Osm pelet Ryugu (přibližně 60 mg celkem), čtyři z komory A a čtyři z komory C, byly přiděleny do fáze 2, aby řídily tým Kochi.Hlavním cílem studie je objasnit povahu, původ a evoluční historii asteroidu Ryugu a zdokumentovat podobnosti a rozdíly s jinými známými mimozemskými exempláři, jako jsou chondriti, meziplanetární prachové částice (IDP) a vracející se komety.Vzorky shromážděné misí NASA Stardust.
Podrobná mineralogická analýza pěti zrn Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) ukázala, že jsou složena převážně z jemnozrnných a hrubozrnných fylosilikátů (~64–88 obj. %; obr. 1a, b, doplňkový obr. 1).a dodatková tabulka 1).Hrubozrnné fylosilikáty se vyskytují jako zpeřené agregáty (velikost až desítky mikronů) v jemnozrnných matricích bohatých na fylosilikáty (o velikosti menší než několik mikronů).Vrstvené silikátové částice jsou hadcovo-saponitoví symbionti (obr. 1c).Mapa (Si + Al)-Mg-Fe také ukazuje, že objemová vrstvená silikátová matrice má střední složení mezi serpentinem a saponitem (obr. 2a, b).Fylosilikátová matrice obsahuje karbonátové minerály (~2–21 obj. %), sulfidové minerály (~2,4–5,5 obj. %) a magnetit (~3,6–6,8 obj. %).Jedna z částic zkoumaných v této studii (C0009) obsahovala malé množství (~0,5 % obj.) bezvodých křemičitanů (olivín a pyroxen), které mohou pomoci identifikovat zdrojový materiál, který tvoří surový kámen Ryugu5.Tento bezvodý křemičitan je v peletách Ryugu vzácný a byl pozitivně identifikován pouze v peletách C0009.Uhličitany jsou přítomny v matrici jako fragmenty (méně než několik set mikronů), většinou dolomit, s malým množstvím uhličitanu vápenatého a brinell.Magnetit se vyskytuje jako izolované částice, framboidy, plaky nebo sférické agregáty.Sulfidy jsou zastoupeny především pyrhotitem ve formě nepravidelných šestibokých hranolů/desek nebo lišt.Matrice obsahuje velké množství submikronového pentlanditu nebo v kombinaci s pyrhotitem. Fáze bohaté na uhlík (velikost <10 µm) se vyskytují všudypřítomně v matrici bohaté na fylosilikáty. Fáze bohaté na uhlík (velikost <10 µm) se vyskytují všudypřítomně v matrici bohaté na fylosilikáty. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в билосиликатаgle. Fáze bohaté na uhlík (velikost <10 µm) se vyskytují všudypřítomně v matrici bohaté na fylosilikáty.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 филлосиликатам V matrici bohaté na fylosilikáty převládají fáze bohaté na uhlík (velikost <10 µm).Další pomocné minerály jsou uvedeny v doplňkové tabulce 1. Seznam minerálů určený z rentgenového difrakčního vzoru směsi C0087 a A0029 a A0037 je velmi konzistentní se seznamem stanoveným v chondritu CI (Orgueil), ale značně se liší od chondritů CY a CM (typ Mighei) a rozšířených dat (obr. 21)Celkový obsah prvků v zrnech Ryugu (A0098, C0068) je také v souladu s chondritem 6 CI (rozšířená data, obr. 2 a doplňková tabulka 2).Naproti tomu CM chondrity jsou ochuzeny o středně a vysoce těkavé prvky, zejména Mn a Zn, a více o žáruvzdorné prvky7.Koncentrace některých prvků se velmi liší, což může být odrazem inherentní heterogenity vzorku v důsledku malé velikosti jednotlivých částic a výsledného vzorkování.Všechny petrologické, mineralogické a elementární charakteristiky naznačují, že zrna Ryugu jsou velmi podobná chondritům CI8,9,10.Pozoruhodnou výjimkou je nepřítomnost ferrihydritu a síranu v zrnech Ryugu, což naznačuje, že tyto minerály v chondritech CI byly vytvořeny pozemským zvětráváním.
a, Kompozitní rentgenový snímek Mg Kα (červená), Ca Kα (zelená), Fe Kα (modrá) a S Kα (žlutá) za sucha leštěného řezu C0068.Frakce se skládá z vrstvených křemičitanů (červená: ~88 obj. %), uhličitanů (dolomit; světle zelená: ~1,6 obj. %), magnetitu (modrá: ~5,3 obj. %) a sulfidů (žlutá: sulfid = ~2,5 % obj. esej. b, obraz obrysové oblasti ve zpětně rozptýlených elektronech; – sulfid; do sulfidu – im Magg. mastek, Srp – serpentýn c, snímek typického srůstu saponit-serpentýn z transmisní elektronové mikroskopie (TEM) s vysokým rozlišením, který ukazuje hadovité a saponitové pruhy mřížky o 0,7 nm a 1,1 nm, v tomto pořadí.
Složení matrice a vrstveného silikátu (v %) částic Ryugu A0037 (plné červené kroužky) a C0068 (plné modré kroužky) je znázorněno v ternárním systému (Si+Al)-Mg-Fe.a, Výsledky mikroanalýzy elektronovou sondou (EPMA) vynesené proti CI chondritům (Ivuna, Orgueil, Alais)16 znázorněné šedě pro srovnání.b, Analýza skenováním TEM (STEM) a energeticky disperzní rentgenovou spektroskopií (EDS) ukázaná pro srovnání s meteority Orgueil9 a Murchison46 a hydratovaným IDP47.Byly analyzovány jemnozrnné a hrubozrnné fylosilikáty bez malých částic sulfidu železa.Tečkované čáry v aab znázorňují čáry rozpouštění saponitu a hadce.Složení bohaté na železo v a může být způsobeno submikronovými zrny sulfidu železa ve vrstvených silikátových zrnech, což nelze vyloučit prostorovým rozlišením analýzy EPMA.Datové body s vyšším obsahem Si než saponit v b mohou být způsobeny přítomností nanorozměrného amorfního materiálu bohatého na křemík v mezerách fylosilikátové vrstvy.Počet analýz: N=69 pro A0037, N=68 pro EPMA, N=68 pro C0068, N=19 pro A0037 a N=27 pro C0068 pro STEM-EDS.c, izotopová mapa trioxyčástice Ryugu C0014-4 ve srovnání s hodnotami chondritů CI (Orgueil), CY (Y-82162) a literárními údaji (CM a C2-ung)41,48,49.Získali jsme data pro meteority Orgueil a Y-82162.CCAM je řada bezvodých uhlíkatých chondritových minerálů, TFL je dělicí čára země.d, A17O a 518O mapy částice Ryugu C0014-4, CI chondrit (Orgueil) a CY chondrit (Y-82162) (tato studie).Δ17O_Ryugu: Hodnota Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Průměrná hodnota Δ17O pro Orgueil.Δ17O_Y-82162: Průměrná hodnota A17O pro Y-82162.Pro srovnání jsou také uvedeny údaje CI a CY z literatury 41, 48, 49.
Hmotnostní izotopová analýza kyslíku byla provedena na 1,83 mg vzorku materiálu extrahovaného z granulovaného C0014 laserovou fluorací (Metody).Pro srovnání jsme testovali sedm kopií Orgueil (CI) (celková hmotnost = 8,96 mg) a sedm kopií Y-82162 (CY) (celková hmotnost = 5,11 mg) (doplňková tabulka 3).
Na Obr.2d ukazuje jasnou separaci A170 a 5180 mezi hmotnostně průměrnými částicemi Orgueil a Ryugu ve srovnání s Y-82162.A17O částice Ryugu C0014-4 je vyšší než u částice Orgeil, navzdory překrytí na 2 sd.Částice Ryugu mají vyšší hodnoty Δ17O ve srovnání s Orgeilem, což může odrážet jeho pozemské znečištění od jeho pádu v roce 1864. Zvětrávání v pozemském prostředí11 nutně vede k inkorporaci atmosférického kyslíku, čímž se celková analýza přibližuje linii pozemské frakcionace (TFL).Tento závěr je v souladu s mineralogickými údaji (diskutovanými dříve), že zrna Ryugu neobsahují hydráty ani sírany, zatímco Orgeil ano.
Na základě výše uvedených mineralogických údajů tyto výsledky podporují asociaci mezi zrny Ryugu a CI chondrity, ale vylučují asociaci CY chondritů.Skutečnost, že zrna Ryugu nejsou spojena s CY chondrity, které vykazují jasné známky dehydratační mineralogie, je záhadná.Zdá se, že orbitální pozorování Ryugu naznačují, že prošel dehydratací, a proto se pravděpodobně skládá z materiálu CY.Důvody tohoto zjevného rozdílu zůstávají nejasné.Analýza izotopů kyslíku jiných částic Ryugu je uvedena v doprovodném článku 12. Výsledky tohoto rozšířeného souboru dat jsou však také v souladu s asociací mezi částicemi Ryugu a CI chondrity.
Pomocí technik koordinované mikroanalýzy (doplňkový obrázek 3) jsme zkoumali prostorovou distribuci organického uhlíku po celé ploše frakce fokusovaného iontového svazku (FIB) C0068.25 (obr. 3a–f).Rentgenová absorpční spektra uhlíku s jemnou strukturou (NEXAFS) na blízkém okraji v sekci C0068.25 ukazující několik funkčních skupin – aromatické nebo C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) a C(=O)O (288,8 eV), což znamená, že chybí struktura a19 Obr..3 na grafu stupeň teplotní variace.Silný vrchol CH (287,5 eV) částečných organických látek C0068.25 se liší od nerozpustných organických látek dříve studovaných uhlíkatých chondritů a je více podobný IDP14 a kometárním částicím získaným misí Stardust.Silný CH pík při 287,5 eV a velmi slabý aromatický nebo C=C pík při 285,2 eV naznačují, že organické sloučeniny jsou bohaté na alifatické sloučeniny (obr. 3a a doplňkový obr. 3a).Oblasti bohaté na alifatické organické sloučeniny jsou lokalizovány v hrubozrnných fylosilikátech a také v oblastech se špatnou aromatickou (nebo C=C) uhlíkovou strukturou (obr. 3c,d).Naproti tomu A0037,22 (doplňkový obr. 3) částečně vykazoval nižší obsah alifatických oblastí bohatých na uhlík.Podkladová mineralogie těchto zrn je bohatá na uhličitany, podobné chondritu CI 16, což naznačuje rozsáhlou změnu zdrojové vody (doplňková tabulka 1).Oxidační podmínky budou upřednostňovat vyšší koncentrace karbonylových a karboxylových funkčních skupin v organických sloučeninách spojených s uhličitany.Submikronové rozdělení organických látek s alifatickými uhlíkatými strukturami může být velmi odlišné od distribuce hrubozrnných vrstevnatých silikátů.Náznaky alifatických organických sloučenin spojených s fylosilikátem-OH byly nalezeny v meteoritu Tagish Lake.Koordinovaná mikroanalytická data naznačují, že organická hmota bohatá na alifatické sloučeniny může být rozšířena v asteroidech typu C a úzce souvisí s fylosilikáty.Tento závěr je v souladu s předchozími zprávami o alifatických/aromatických CH v částicích Ryugu, které prokázal MicroOmega, blízký infračervený hyperspektrální mikroskop.Důležitou a nevyřešenou otázkou je, zda se jedinečné vlastnosti alifatických organických sloučenin bohatých na uhlík související s hrubozrnnými fylosilikáty pozorované v této studii nacházejí pouze na asteroidu Ryugu.
a, uhlíková spektra NEXAFS normalizovaná na 292 eV v aromatické (C=C) bohaté oblasti (červená), v alifatické bohaté oblasti (zelená) a v matrici (modrá).Šedá čára je pro srovnání nerozpustné organické spektrum Murchison 13.au, rozhodčí jednotka.b, Skenovací transmisní rentgenová mikroskopie (STXM) spektrální snímek uhlíkové K-hrany ukazující, že v řezu dominuje uhlík.c, RGB kompozitní graf s aromatickými (C=C) bohatými oblastmi (červená), alifatickými bohatými oblastmi (zelená) a matricí (modrá).d, organické látky bohaté na alifatické sloučeniny jsou koncentrovány v hrubozrnném fylosilikátu, plocha je zvětšena z bílých tečkovaných rámečků v b a c.e, velké nanokuličky (ng-1) v oblasti zvětšené z bílého tečkovaného rámečku v bac.Pro: pyrhotit.Pn: nikl-chromit.f, hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů v nanoměřítku (NanoSIMS), vodíkové (1H), uhlíkové (12C) a dusíkové (12C14N) elementární snímky, snímky s poměrem elementů 12C/1H a křížové izotopové snímky δD, δ13C a δ15N – Sekce PG-1: Extrémní obohacení presolárního grafitu 14C (presolární grafit 13C).
Kinetické studie degradace organické hmoty v Murchisonových meteoritech mohou poskytnout důležité informace o heterogenní distribuci alifatické organické hmoty bohaté na zrna Ryugu.Tato studie ukazuje, že alifatické vazby CH v organické hmotě přetrvávají až do maximální teploty asi 30 °C na mateřské a/nebo se mění se vztahy mezi časem a teplotou (např. 200 let při 100 °C a 0 °C 100 milionů let)..Pokud se prekurzor nezahřívá na danou teplotu déle než určitou dobu, může být zachována původní distribuce alifatických organických látek bohatých na fylosilikát.Změny zdrojové horninové vody však mohou tuto interpretaci zkomplikovat, protože A0037 bohatá na uhličitan nevykazuje žádné alifatické oblasti bohaté na uhlík spojené s fylosilikáty.Tato nízká teplotní změna zhruba odpovídá přítomnosti kubického živce v zrnech Ryugu (doplňková tabulka 1) 20.
Frakce C0068.25 (ng-1; obr. 3a–c,e) obsahuje velkou nanosféru vykazující vysoce aromatická (nebo C=C), středně alifatická a slabá spektra C(=O)O a C=O..Signatura alifatického uhlíku se neshoduje se signaturou velkých nerozpustných organických látek a organických nanokuliček spojených s chondrity (obr. 3a) 17,21.Ramanova a infračervená spektroskopická analýza nanokuliček v jezeře Tagish ukázala, že se skládají z alifatických a oxidovaných organických sloučenin a neuspořádaných polycyklických aromatických organických sloučenin se složitou strukturou22,23.Protože okolní matrice obsahuje organické látky bohaté na alifatické sloučeniny, podpis alifatického uhlíku v ng-1 může být analytickým artefaktem.Zajímavé je, že ng-1 obsahuje vložené amorfní křemičitany (obr. 3e), texturu, která dosud nebyla popsána pro žádné mimozemské organické látky.Amorfní silikáty mohou být přírodními složkami ng-1 nebo mohou být výsledkem amorfizace vodných/bezvodých silikátů iontovým a/nebo elektronovým paprskem během analýzy.
Iontové snímky NanoSIMS sekce C0068.25 (obr. 3f) ukazují jednotné změny v δ13C a δ15N, s výjimkou presolárních zrn s velkým obohacením 13C 30 811‰ (PG-1 na snímku δ13C na obr. 3f) (doplňková tabulka 4).Rentgenové snímky elementárních zrn a snímky TEM s vysokým rozlišením ukazují pouze koncentraci uhlíku a vzdálenost mezi základními rovinami 0,3 nm, což odpovídá grafitu.Je pozoruhodné, že hodnoty δD (841 ± 394‰) a δ15N (169 ± 95‰), obohacené o alifatické organické látky spojené s hrubozrnnými fylosilikáty, se ukázaly být mírně vyšší než průměr pro celou oblast C (δD = 529 ± 13‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) v C0068.25 (doplňková tabulka 4).Toto pozorování naznačuje, že organické látky bohaté na alifatické látky v hrubozrnných fylosilikátech mohou být primitivnější než okolní organické látky, protože ty mohly projít izotopovou výměnou s okolní vodou v původním tělese.Alternativně mohou tyto izotopové změny také souviset s procesem počáteční tvorby.Interpretuje se, že jemnozrnné vrstvené silikáty v CI chondritech vznikly jako výsledek kontinuální alterace původních hrubozrnných bezvodých silikátových shluků.Organická hmota bohatá na alifatické látky se mohla vytvořit z prekurzorových molekul v protoplanetárním disku nebo mezihvězdném médiu před vytvořením sluneční soustavy a poté byla mírně změněna během změn vody v mateřském tělese Ryugu (velké). Velikost (<1,0 km) Ryugu je příliš malá na to, aby dostatečně udržela vnitřní teplo pro přeměnu vody na vodnaté minerály25. Velikost (< 1,0 km) Ryugu je příliš malá na to, aby udržela dostatečné vnitřní teplo pro přeměnu vody na vodnaté minerály25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренопон внутренонене менения с образованием водных минералов25. Velikost (<1,0 km) Ryugu je příliš malý na to, aby udržoval dostatečné vnitřní teplo pro výměnu vody za vzniku vodních minerálů25. Ryugu 的尺寸（<1,0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水皀变形成吉水525 Ryugu 的尺寸（<1,0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水皀变形成吉水525 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тедпловзобемыни ованием водных минералов25. Velikost Ryugu (<1,0 km) je příliš malá na to, aby podporovala vnitřní teplo pro přeměnu vody na vodní minerály25.Proto mohou být vyžadováni předchůdci Ryugu o velikosti desítek kilometrů.Organická hmota bohatá na alifatické sloučeniny si může zachovat své původní izotopové poměry díky asociaci s hrubozrnnými fylosilikáty.Přesná povaha izotopových těžkých nosičů však zůstává nejistá kvůli složitému a jemnému míchání různých složek v těchto FIB frakcích.Mohou to být organické látky bohaté na alifatické sloučeniny v granulích Ryugu nebo hrubé fylosilikáty, které je obklopují.Všimněte si, že organická hmota v téměř všech uhlíkatých chondritech (včetně CI chondritů) má tendenci být bohatší na D než ve fylosilikátech, s výjimkou meteoritů CM Paris 24, 26.
Grafy objemu δD a δ15N řezů FIB získané pro A0002.23 a A0002.26, A0037.22 a A0037.23 a C0068.23, C0068.25 a C0068.26 FIB částice srovnání NaguMS celkem ze sedmi řezů FIB sluneční soustavy s jinými objekty FIB RysnoSI celkem ze sedmi řezů FIB znázorněno na Obr.4 (doplňková tabulka 4)27,28.Objemové změny v δD a δ15N v profilech A0002, A0037 a C0068 jsou v souladu se změnami v IDP, ale vyšší než u CM a CI chondritů (obr. 4).Všimněte si, že rozsah hodnot δD pro vzorek Komety 29 (-240 až 1655‰) je větší než u Ryugu.Objemy δD a δ15N profilů Ryukyu jsou zpravidla menší než průměr pro komety Jupiterovy rodiny a Oortův oblak (obr. 4).Nižší hodnoty δD chondritů CI mohou odrážet vliv pozemské kontaminace v těchto vzorcích.Vzhledem k podobnostem mezi Bells, Lake Tagish a IDP může velká heterogenita hodnot δD a δN ​​v částicích Ryugu odrážet změny v počátečních izotopových signaturách organických a vodných kompozic v rané sluneční soustavě.Podobné izotopové změny v δD a δN v částicích Ryugu a IDP naznačují, že obě mohly vzniknout z materiálu ze stejného zdroje.Předpokládá se, že IDP pocházejí z kometárních zdrojů 14 .Proto Ryugu může obsahovat materiál podobný kometě a/nebo alespoň vnější sluneční soustavu.To však může být obtížnější, než zde uvádíme kvůli (1) směsi sférolitické a na D-bohaté vody na mateřském tělese 31 a (2) poměru D/H komety jako funkce kometární aktivity 32 .Důvody pozorované heterogenity izotopů vodíku a dusíku v částicích Ryugu však nejsou zcela pochopeny, částečně kvůli omezenému počtu dnes dostupných analýz.Výsledky systémů izotopů vodíku a dusíku stále vyvolávají možnost, že Ryugu obsahuje většinu materiálu mimo Sluneční soustavu, a proto může vykazovat určitou podobnost s kometami.Profil Ryugu nevykazoval žádnou zjevnou korelaci mezi 513C a 515N (doplňková tabulka 4).
Celkové izotopové složení H a N částic Ryugu (červené kroužky: A0002, A0037; modré kroužky: C0068) koreluje se sluneční magnitudou 27, střední rodinou Jupitera (JFC27) a kometami Oortova oblaku (OCC27), IDP28 a uhlíkatými chondrulemi.Srovnání meteoritu 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Izotopové složení je uvedeno v doplňkové tabulce 4. Tečkované čáry představují hodnoty pozemských izotopů pro H a N.
Transport těkavých látek (např. organické hmoty a vody) na Zemi zůstává problémem26,27,33.Submikronová organická hmota spojená s hrubými fylosilikáty v částicích Ryugu identifikovaných v této studii může být důležitým zdrojem těkavých látek.Organická hmota v hrubozrnných fylosilikátech je lépe chráněna před degradací16,34 a rozpadem35 než organická hmota v jemnozrnných matricích.Těžší izotopové složení vodíku v částicích znamená, že je nepravděpodobné, že by byly jediným zdrojem těkavých látek nesených na ranou Zemi.Mohou být smíchány se složkami s lehčím izotopovým složením vodíku, jak bylo nedávno navrženo v hypotéze o přítomnosti vody poháněné slunečním větrem v silikátech.
V této studii ukazujeme, že meteority CI, navzdory jejich geochemickému významu jako reprezentantů celkového složení Sluneční soustavy,6,10 jsou vzorky kontaminované zemským povrchem.Poskytujeme také přímé důkazy o interakcích mezi bohatou alifatickou organickou hmotou a sousedními vodnými minerály a navrhujeme, že Ryugu může obsahovat extrasolární materiál37.Výsledky této studie jasně demonstrují důležitost přímého vzorkování protoasteroidů a nutnost transportu vrácených vzorků za zcela inertních a sterilních podmínek.Zde prezentované důkazy ukazují, že částice Ryugu jsou bezpochyby jedním z nejvíce nekontaminovaných materiálů sluneční soustavy dostupných pro laboratorní výzkum a další studium těchto vzácných vzorků nepochybně rozšíří naše chápání raných procesů sluneční soustavy.Částice Ryugu nejlépe reprezentují celkové složení sluneční soustavy.
Ke stanovení komplexní mikrostruktury a chemických vlastností vzorků v submikronovém měřítku jsme použili počítačovou tomografii na bázi synchrotronového záření (SR-XCT) a SR rentgenovou difrakční (XRD)-CT, analýzu FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Žádná degradace, znečištění v důsledku zemské atmosféry a žádné poškození jemnými částicemi nebo mechanickými vzorky.Mezitím jsme provedli systematickou volumetrickou analýzu pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentální neutronové aktivační analýzy (INAA) a laserového zařízení na fluoraci izotopů kyslíku.Postupy testu jsou znázorněny na doplňkovém obrázku 3 a každý test je popsán v následujících částech.
Částice z asteroidu Ryugu byly získány z reentry modulu Hayabusa-2 a doručeny do řídicího centra JAXA v Sagamihara v Japonsku, aniž by došlo ke znečištění zemské atmosféry4.Po počáteční a nedestruktivní charakterizaci v zařízení spravovaném společností JAXA použijte uzavíratelné mezimístní přepravní kontejnery a sáčky na kapsle na vzorky (safírové sklíčko o průměru 10 nebo 15 mm a nerezová ocel, v závislosti na velikosti vzorku), abyste zabránili rušení prostředí.životní prostředí.y a/nebo půdní kontaminanty (např. vodní pára, uhlovodíky, atmosférické plyny a jemné částice) a křížová kontaminace mezi vzorky během přípravy vzorků a přepravy mezi ústavy a univerzitami38.Aby se zabránilo degradaci a znečištění v důsledku interakce se zemskou atmosférou (vodní pára a kyslík), byly všechny typy přípravy vzorků (včetně sekání tantalovým dlátem, použitím vyvážené diamantové drátové pily (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) a příprava řezání epoxidu) prováděny v rukavicovém boxu pod čistým suchým N2 (rosný bod: -80 až -260 mC, 0 ppm, -150 °C).Všechny předměty zde používané jsou čištěny kombinací ultračisté vody a etanolu pomocí ultrazvukových vln různých frekvencí.
Zde studujeme sbírku meteoritů National Polar Research Institute (NIPR) Centra pro výzkum meteoritů v Antarktidě (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 a CY: Y 980115).
Pro přenos mezi přístroji pro SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS a TEM analýzu jsme použili univerzální ultratenký držák vzorku popsaný v předchozích studiích38.
SR-XCT analýza vzorků Ryugu byla provedena pomocí integrovaného CT systému BL20XU/SPring-8.Integrovaný CT systém se skládá z různých režimů měření: režim širokého zorného pole a režim s nízkým rozlišením (WL) pro zachycení celé struktury vzorku, úzké zorné pole a režim s vysokým rozlišením (NH) pro přesné měření plochy vzorku.zájmu a rentgenových snímků pro získání difrakčního obrazce objemu vzorku a provedení XRD-CT pro získání 2D diagramu horizontálních rovinných minerálních fází ve vzorku.Všimněte si, že všechna měření lze provádět bez použití vestavěného systému k odstranění držáku vzorku ze základny, což umožňuje přesná měření CT a XRD-CT.Rentgenový detektor v režimu WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) byl vybaven další 4608 × 4608 pixelovou metal-oxid-semiconductor (CMOS) kamerou (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) se scintilátorem sestávajícím z 10µCAlgarnetového krystalu lutetium: lenu12 tloušťky hliníku. s.Velikost pixelu v režimu WL je asi 0,848 µm.Zorné pole (FOV) v režimu WL je tedy přibližně 6 mm v režimu offsetového CT.Rentgenový detektor v režimu NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) byl vybaven scintilátorem gadolinium-hliník-galliový granát (Gd3Al2Ga3O12) o tloušťce 20 µm, CMOS kamerou (C11440-22CU) s rozlišením 20048 pixelů;Hamamatsu Photonics) a objektiv ×20.Velikost pixelu v režimu NH je ~0,25 µm a zorné pole je ~0,5 mm.Detektor pro režim XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) byl vybaven scintilátorem sestávajícím z práškové obrazovky P43 (Gd2O2S:Tb) o tloušťce 50 µm, CMOS kamery s rozlišením 2304 × 2304 pixelů (C15440-20UP; Hamamatsu Photo lens).Detektor má efektivní velikost pixelu 19,05 µm a zorné pole 43,9 mm2.Abychom zvýšili FOV, použili jsme proceduru ofsetového CT v režimu WL.Obraz v procházejícím světle pro CT rekonstrukci se skládá z obrazu v rozsahu 180° až 360° odraženého horizontálně kolem osy rotace a obrazu v rozsahu 0° až 180°.
V režimu XRD je rentgenový paprsek zaostřen Fresnelovou zónovou destičkou.V tomto režimu je detektor umístěn 110 mm za vzorkem a doraz paprsku je 3 mm před detektorem.Difrakční snímky v rozsahu 29 od 1,43° do 18,00° (rozteč mřížky d = 16,6–1,32 Á) byly získány s rentgenovou skvrnou zaostřenou ve spodní části zorného pole detektoru.Vzorek se pohybuje vertikálně v pravidelných intervalech, s poloviční otáčkou pro každý krok vertikálního skenování.Pokud minerální částice splňují Braggovu podmínku při otočení o 180°, je možné získat difrakci minerálních částic v horizontální rovině.Difrakční obrazy byly poté spojeny do jednoho obrazu pro každý krok vertikálního skenování.Podmínky testu SR-XRD-CT jsou téměř stejné jako podmínky testu SR-XRD.V režimu XRD-CT je detektor umístěn 69 mm za vzorkem.Difrakční snímky v rozsahu 2θ se pohybují od 1,2° do 17,68° (d = 19,73 až 1,35 Á), kde jak rentgenový paprsek, tak omezovač paprsku jsou v ose se středem zorného pole detektoru.Naskenujte vzorek vodorovně a otočte vzorek o 180°.Snímky SR-XRD-CT byly rekonstruovány s maximálními minerálními intenzitami jako hodnotami pixelů.Při horizontálním skenování je vzorek obvykle skenován v 500–1000 krocích.
Pro všechny experimenty byla energie rentgenového záření fixována na 30 keV, protože to je spodní hranice pronikání rentgenového záření do meteoritů o průměru asi 6 mm.Počet snímků pořízených pro všechna CT měření během 180° rotace byl 1800 (3600 pro offsetový CT program) a expoziční čas pro snímky byl 100 ms pro WL režim, 300 ms pro NH režim, 500 ms pro XRD a 50 ms.ms pro XRD-CT ms.Typická doba skenování vzorku je asi 10 minut v režimu WL, 15 minut v režimu NH, 3 hodiny pro XRD a 8 hodin pro SR-XRD-CT.
CT snímky byly rekonstruovány pomocí konvoluční zpětné projekce a normalizovány pro lineární útlumový koeficient od 0 do 80 cm-1.K analýze 3D dat byl použit software Slice a k analýze XRD dat byl použit software muXRD.
Epoxidem fixované částice Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) byly postupně leštěny na povrchu na úroveň 0,5 µm (3M) diamantového lapovacího filmu za sucha, aby se zabránilo kontaktu materiálu s povrchem během procesu leštění.Leštěný povrch každého vzorku byl nejprve zkoumán světelnou mikroskopií a poté zpětně odraženými elektrony, aby se získaly mineralogické a texturní obrazy (BSE) vzorků a kvalitativních prvků NIPR pomocí JEOL JSM-7100F SEM vybaveného energeticky disperzním spektrometrem (AZtec).energie) obrázek.U každého vzorku byl analyzován obsah hlavních a vedlejších prvků pomocí mikroanalyzátoru elektronové sondy (EPMA, JEOL JXA-8200).Analyzujte částice fylosilikátu a uhličitanu při 5 nA, přírodní a syntetické standardy při 15 keV, sulfidy, magnetit, olivín a pyroxen při 30 nA.Modální stupně byly vypočteny z map prvků a snímků BSE pomocí softwaru ImageJ 1.53 s vhodnými prahovými hodnotami libovolně nastavenými pro každý minerál.
Analýza izotopů kyslíku byla provedena na Open University (Milton Keynes, UK) za použití infračerveného laserového fluoračního systému.Vzorky Hayabusa2 byly doručeny do Open University 38 v nádobách naplněných dusíkem pro přenos mezi zařízeními.
Nakládání vzorků bylo provedeno v dusíkovém rukavicovém boxu s monitorovanou hladinou kyslíku pod 0,1 %.Pro analytickou práci Hayabusa2 byl vyroben nový držák vzorku Ni, sestávající pouze ze dvou otvorů pro vzorky (průměr 2,5 mm, hloubka 5 mm), jeden pro částice Hayabusa2 a druhý pro vnitřní standard obsidiánu.Během analýzy byla vzorková jamka obsahující materiál Hayabusa2 zakryta vnitřním okénkem BaF2 o tloušťce přibližně 1 mm a průměru 3 mm, aby udrželo vzorek během laserové reakce.Průtok BrF5 do vzorku byl udržován kanálem pro směšování plynu vyříznutým v držáku vzorku Ni.Vzorková komora byla také překonfigurována tak, aby mohla být vyjmuta z vakuové fluorační linky a poté otevřena v dusíkem naplněném rukavicovém boxu.Dvoudílná komora byla utěsněna měděným kompresním těsněním a řetězovou svorkou EVAC Quick Release CeFIX 38.Okénko BaF2 o tloušťce 3 mm v horní části komory umožňuje současné pozorování vzorku a ohřev laserem.Po vložení vzorku komoru opět upněte a znovu připojte k fluorovanému vedení.Před analýzou byla vzorková komora zahřívána ve vakuu na přibližně 95 °C přes noc, aby se odstranila jakákoli adsorbovaná vlhkost.Po zahřívání přes noc se komora nechala ochladit na teplotu místnosti a pak se část vystavená atmosféře během přenosu vzorku propláchla třemi alikvoty BrF5, aby se odstranila vlhkost.Tyto postupy zajišťují, že vzorek Hayabusa 2 není vystaven atmosféře a není kontaminován vlhkostí z části fluorovaného potrubí, která je odvětrávána do atmosféry během plnění vzorku.
Vzorky částic Ryugu C0014-4 a Orgueil (CI) byly analyzovány v modifikovaném „jednom“ režimu42, zatímco analýza Y-82162 (CY) byla provedena na jediném tácu s více jamkami na vzorky41.Vzhledem k jejich bezvodému složení není nutné pro CY chondrity používat jedinou metodu.Vzorky byly zahřívány pomocí infračerveného CO2 laseru Photon Machines Inc.výkon 50 W (10,6 µm) namontovaný na portál XYZ v přítomnosti BrF5.Vestavěný videosystém sleduje průběh reakce.Po fluoraci byl uvolněný O2 promyt pomocí dvou kryogenních lapačů dusíku a vyhřívaného lože KBr, aby se odstranil veškerý přebytek fluoru.Izotopové složení čištěného kyslíku bylo analyzováno na dvoukanálovém hmotnostním spektrometru Thermo Fisher MAT 253 s hmotnostním rozlišením asi 200.
V některých případech bylo množství plynného O2 uvolněného během reakce vzorku menší než 140 µg, což je přibližný limit použití vlnovcového zařízení na hmotnostním spektrometru MAT 253.V těchto případech použijte pro analýzu mikroobjemy.Po analýze částic Hayabusa2 byl vnitřní standard obsidiánu fluorován a bylo stanoveno jeho izotopové složení kyslíku.
Ionty fragmentu NF+ NF3+ interferují s paprskem o hmotnosti 33 (16O17O).K odstranění tohoto potenciálního problému se většina vzorků zpracovává pomocí postupů kryogenní separace.To lze provést v dopředném směru před analýzou MAT 253 nebo jako druhou analýzu vrácením analyzovaného plynu zpět do speciálního molekulárního síta a jeho opětovným průchodem po kryogenní separaci.Kryogenní separace zahrnuje přivádění plynu do molekulárního síta při teplotě kapalného dusíku a jeho následné vypouštění do primárního molekulárního síta při teplotě -130 °C.Rozsáhlé testování ukázalo, že NF+ zůstává na prvním molekulovém sítu a při použití této metody nedochází k žádné významné frakcionaci.
Na základě opakovaných analýz našich vnitřních obsidiánových standardů je celková přesnost systému v vlnovcovém režimu: ±0,053‰ pro δ17O, ±0,095‰ pro δ18O, ±0,018‰ pro Δ17O (2 sd).Analýza izotopů kyslíku je uvedena ve standardní delta notaci, kde delta18O se vypočítá jako:
Pro δ17O použijte také poměr 17O/16O.VSMOW je mezinárodní standard pro standard Vienna Mean Sea Water Standard.Δ17O představuje odchylku od zemské frakcionační linie a vzorec pro výpočet je: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Všechny údaje uvedené v doplňkové tabulce 3 byly upraveny o mezeru.
Řezy o tloušťce přibližně 150 až 200 nm byly extrahovány z částic Ryugu pomocí přístroje Hitachi High Tech SMI4050 FIB v JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Všimněte si, že všechny FIB řezy byly získány z nezpracovaných fragmentů nezpracovaných částic poté, co byly odstraněny z nádob naplněných plynem N2 pro meziobjektový přenos.Tyto fragmenty nebyly měřeny pomocí SR-CT, ale byly zpracovány s minimálním vystavením zemské atmosféře, aby se zabránilo potenciálnímu poškození a kontaminaci, která by mohla ovlivnit uhlíkové spektrum K-hrana.Po nanesení wolframové ochranné vrstvy byla oblast zájmu (do 25 × 25 μm2) vyříznuta a ztenčena paprskem iontů Ga+ při urychlovacím napětí 30 kV, poté při 5 kV a proudu sondy 40 pA, aby se minimalizovalo poškození povrchu.Ultratenké řezy byly poté umístěny na zvětšenou měděnou síť (Kochi mesh) 39 pomocí mikromanipulátoru vybaveného FIB.
Pelety Ryugu A0098 (1,6303 mg) a C0068 (0,6483 mg) byly dvakrát uzavřeny v čistých polyetylenových fóliích v čistém dusíku naplněném rukavicovém boxu na SPring-8 bez jakékoli interakce se zemskou atmosférou.Příprava vzorku pro JB-1 (geologická referenční hornina vydaná organizací Geological Survey of Japan) byla provedena na Tokyo Metropolitan University.
INAA se koná v Institutu pro integrované radiační a jaderné vědy, Kyoto University.Vzorky byly ozářeny dvakrát různými cykly ozařování zvolenými podle poločasu rozpadu nuklidu použitého pro kvantifikaci prvku.Nejprve byl vzorek ozařován v pneumatické ozařovací trubici po dobu 30 sekund.Toky tepelných a rychlých neutronů na Obr.3 jsou 4,6 x 1012 a 9,6 x 1011 cm-2 s-1, v tomto pořadí, pro stanovení obsahů Mg, Al, Ca, Ti, V a Mn.Chemikálie jako MgO (99,99% čistota, Soekawa Chemical), Al (99,9% čistota, Soekawa Chemical) a Si kov (99,999% čistota, FUJIFILM Wako Pure Chemical) byly také ozářeny pro korekci rušivých jaderných reakcí jako (n, n).Vzorek byl také ozářen chloridem sodným (99,99% čistota; MANAC) pro korekci změn toku neutronů.
Po ozáření neutrony byla vnější polyetylenová fólie nahrazena novou a gama záření emitované vzorkem a referencí bylo okamžitě měřeno Ge detektorem.Stejné vzorky byly znovu ozařovány po dobu 4 hodin v pneumatické ozařovací trubici.2 má tepelné a rychlé neutronové toky 5,6 1012 a 1,2 1012 cm-2 s-1, v tomto pořadí, pro stanovení Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Obsah Se, Sb, Os, Ir a Au.Kontrolní vzorky Ga, As, Se, Sb, Os, Ir a Au byly ozářeny nanesením vhodného množství (od 10 do 50 μg) standardních roztoků o známých koncentracích těchto prvků na dva kusy filtračního papíru s následným ozářením vzorků.Počítání gama záření bylo provedeno v Institutu integrovaných radiačních a jaderných věd, Kyoto University a RI Research Center, Tokyo Metropolitan University.Analytické postupy a referenční materiály pro kvantitativní stanovení prvků INAA jsou stejné jako ty popsané v naší předchozí práci.
Pro sběr difrakčních obrazců vzorků Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (>1 mg) a C0087 (<1 mg) na NIPR byl použit rentgenový difraktometr (Rigaku SmartLab). Pro sběr difrakčních obrazců vzorků Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (>1 mg) a C0087 (<1 mg) na NIPR byl použit rentgenový difraktometr (Rigaku SmartLab). Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картизфракционных картин 9gu<0вартин оІо10ра0 037 (≪1 мг) a C0087 (<1 мг) v NIPR. Pro sběr difrakčních obrazců vzorků Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (-1 mg) a C0087 (<1 mg) v NIPR byl použit rentgenový difraktometr (Rigaku SmartLab).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) 焚衰奰儚衡〛愚使用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) 焚衰奰儚衡〛愚 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) a C0087 (<1 мг) были полученсова в на нтгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). Rentgenové difrakční obrazce vzorků Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) a C0087 (<1 mg) byly získány na NIPR za použití rentgenového difraktometru (Rigaku SmartLab).Všechny vzorky byly rozemlety na jemný prášek na křemíkové nereflexní destičce pomocí safírové skleněné destičky a poté rovnoměrně rozprostřeny na křemíkové nereflexní destičce bez jakékoliv kapaliny (vody nebo alkoholu).Podmínky měření jsou následující: Cu Kα rentgenové záření je generováno při napětí elektronky 40 kV a proudu elektronky 40 mA, mezní délka štěrbiny je 10 mm, úhel divergence je (1/6)°, rychlost rotace v rovině je 20 ot./min a rozsah je 2θ (dvojitý Braggův úhel 00°) trvá asi 3 hodiny.Byla použita optika Bragg Brentano.Detektor je jednorozměrný křemíkový polovodičový detektor (D/teX Ultra 250).Rentgenové záření Cu Kp bylo odstraněno pomocí Ni filtru.Pomocí dostupných vzorků byla porovnána měření syntetického magnesiového saponitu (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentinu (listový serpentýn, Miyazu, Nikka) a pyrrhotitu (monoklinická 4C, Chihua, Mexiko Watts) za účelem identifikace píků a použití dat práškového souboru z datového souboru difrakce Mezinárodního centra-07P-10D z dat z difrakce D10D10 662) a magnetit (PDF 00-019-0629).Difrakční údaje z Ryugu byly také porovnány s údaji o hydroalterovaných uhlíkatých chondritech, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 a Y 980115 CY (etapa ohřevu III, 500–750 °C).Srovnání ukázalo podobnosti s Orgueil, ale ne s Y-791198 a Y 980115.
Spektra NEXAFS s uhlíkovou hranou K ultratenkých sekcí vzorků vyrobených z FIB byla měřena pomocí kanálu STXM BL4U na synchrotronovém zařízení UVSOR v Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japonsko).Velikost bodu paprsku opticky zaostřeného pomocí Fresnelovy zónové destičky je přibližně 50 nm.Energetický krok je 0,1 eV pro jemnou strukturu oblasti blízkého okraje (283,6–292,0 eV) a 0,5 eV (280,0–283,5 eV a 292,5–300,0 eV) pro přední a zadní přední oblasti.čas pro každý obrazový pixel byl nastaven na 2 ms.Po evakuaci byla analytická komora STXM naplněna heliem při tlaku asi 20 mbar.To pomáhá minimalizovat tepelný drift zařízení rentgenové optiky v komoře a držáku vzorku a také snížit poškození a/nebo oxidaci vzorku.NEXAFS K-edge uhlíková spektra byla generována z naskládaných dat pomocí softwaru aXis2000 a proprietárního softwaru pro zpracování dat STXM.Všimněte si, že pouzdro na přenos vzorků a schránka v přístrojové desce slouží k zamezení oxidace a kontaminace vzorku.
Po analýze STXM-NEXAFS bylo izotopové složení vodíku, uhlíku a dusíku řezů Ryugu FIB analyzováno pomocí izotopového zobrazování pomocí JAMSTEC NanoSIMS 50L.Fokusovaný primární paprsek Cs+ asi 2 pA pro analýzu izotopů uhlíku a dusíku a asi 13 pA pro analýzu izotopů vodíku je rastrován na ploše asi 24 × 24 µm2 až 30 × 30 µm2 na vzorku.Po 3minutovém předběžném nástřiku při relativně silném proudu primárního paprsku byla každá analýza zahájena po stabilizaci intenzity sekundárního paprsku.Pro analýzu izotopů uhlíku a dusíku byly současně získány obrazy 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– a 12C15N– pomocí multiplexní detekce sedmi elektronovým multiplikátorem s hmotnostním rozlišením přibližně 9000, což je dostatečné pro separaci všech relevantních izotopových sloučenin.interference (tj. 12C1H na 13C a 13C14N na 12C15N).Pro analýzu izotopů vodíku byly získány 1H-, 2D- a 12C- obrazy s hmotnostním rozlišením přibližně 3000 s vícenásobnou detekcí pomocí tří elektronových multiplikátorů.Každá analýza se skládá z 30 naskenovaných snímků stejné oblasti, přičemž jeden snímek se skládá z 256 × 256 pixelů pro analýzu izotopů uhlíku a dusíku a 128 × 128 pixelů pro analýzu izotopů vodíku.Doba zpoždění je 3000 µs na pixel pro analýzu izotopů uhlíku a dusíku a 5000 µs na pixel pro analýzu izotopů vodíku.Ke kalibraci instrumentální hmotnostní frakcionace jsme použili hydrát 1-hydroxybenzotriazolu jako standardy izotopů vodíku, uhlíku a dusíku45.
Pro stanovení izotopového složení křemíku presolárního grafitu v profilu FIB C0068-25 jsme použili šest elektronových multiplikátorů s hmotnostním rozlišením cca 9000. Snímky se skládají z 256 × 256 pixelů se zpožděním 3000 µs na pixel.Kalibrovali jsme přístroj pro hmotnostní frakcionaci pomocí křemíkových plátků jako standardů vodíku, uhlíku a izotopů křemíku.
Izotopové snímky byly zpracovány pomocí zobrazovacího softwaru NASA NanoSIMS45.Data byla korigována na mrtvý čas elektronového multiplikátoru (44 ns) a kvazi-simultánní efekty příchodu.Různé zarovnání skenování pro každý obrázek pro korekci posunu obrazu během pořizování.Konečný izotopový obraz je vytvořen přidáním sekundárních iontů z každého obrazu pro každý snímaný pixel.
Po analýze STXM-NEXAFS a NanoSIMS byly stejné řezy FIB zkoumány pomocí transmisního elektronového mikroskopu (JEOL JEM-ARM200F) při urychlovacím napětí 200 kV v Kochi, JAMSTEC.Mikrostruktura byla pozorována pomocí TEM ve světlém poli a TEM s vysokým úhlem skenování v tmavém poli.Minerální fáze byly identifikovány bodovou elektronovou difrakcí a mřížkovým pásmovým zobrazováním a chemická analýza byla provedena pomocí EDS se 100 mm2 křemíkovým driftovým detektorem a softwarem JEOL Analysis Station 4.30.Pro kvantitativní analýzu byla charakteristická intenzita rentgenového záření pro každý prvek měřena v režimu skenování TEM s pevnou dobou získávání dat 30 s, skenovací plochou paprsku ~ 100 × 100 nm2 a proudem paprsku 50 pA.Poměr (Si + Al)-Mg-Fe ve vrstvených silikátech byl stanoven pomocí experimentálního koeficientu k, korigovaného na tloušťku, získaného ze standardu přírodního pyropagarnetu.
Všechny snímky a analýzy použité v této studii jsou k dispozici na JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Tento článek poskytuje původní data.
Kitari, K. a kol.Složení povrchu asteroidu 162173 Ryugu pozorované přístrojem Hayabusa2 NIRS3.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Uhlíkaté chondrity typu Yamato (CY): analogy povrchu asteroidu Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. a kol.První analýza složení vzorků Ryugu byla provedena pomocí hyperspektrálního mikroskopu MicroOmega.Národní Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. a kol.Předběžná analýza vzorku Hyabusa2 vráceného z asteroidu typu C Ryugu.Národní Astron.6, 214–220 (2021).