Diolch i chi am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu'n analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn rendro'r wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn anwadal ac yn gyfoethog mewn mater organig, mae'n bosibl mai asteroidau math-C yw un o brif ffynonellau dŵr ar y Ddaear. Ar hyn o bryd, mae chondritau sy'n dwyn carbon yn rhoi'r syniad gorau o'u cyfansoddiad cemegol, ond mae gwybodaeth am feteorynnau wedi'i hystumio: dim ond y mathau mwyaf gwydn sy'n goroesi wrth fynd i mewn i'r atmosffer ac yna rhyngweithio ag amgylchedd y ddaear. Yma rydym yn cyflwyno canlyniadau astudiaeth folwmetrig a microdadansoddol fanwl o'r gronyn Ryugu cynradd a ddanfonwyd i'r Ddaear gan y llong ofod Hayabusa-2. Mae gronynnau Ryugu yn dangos cyfatebiaeth agos o ran cyfansoddiad i chondritau CI (math Iwuna) heb eu ffracsiynu'n gemegol ond wedi'u newid gan ddŵr, a ddefnyddir yn helaeth fel dangosydd o gyfansoddiad cyffredinol y system solar. Mae'r sbesimen hwn yn dangos perthynas ofodol gymhleth rhwng organigau aliffatig cyfoethog a silicatau haenog ac yn nodi tymheredd uchaf o tua 30 °C yn ystod erydiad dŵr. Gwelsom ddigonedd o ddewteriwm a diasoniwm yn gyson â tharddiad all-heulol. Gronynnau Ryugu yw'r deunydd estron mwyaf dihalogedig ac anwahanadwy a astudiwyd erioed ac maent yn gweddu orau i gyfansoddiad cyffredinol system yr haul.
O fis Mehefin 2018 i fis Tachwedd 2019, cynhaliodd llong ofod Hayabusa2 Asiantaeth Archwilio Awyrofod Japan (JAXA) arolwg helaeth o bell o'r asteroid Ryugu. Mae data o'r Sbectromedr Is-goch Agos (NIRS3) yn Hayabusa-2 yn awgrymu y gallai Ryugu fod wedi'i gyfansoddi o ddeunydd tebyg i gondritau carbonaidd metamorffig thermol a/neu sioc. Y cyfatebiaeth agosaf yw chondrit CY (math Yamato) 2. Gellir esbonio albedo isel Ryugu gan bresenoldeb nifer fawr o gydrannau cyfoethog o garbon, yn ogystal â maint gronynnau, mandylledd, ac effeithiau tywydd gofodol. Gwnaeth y llong ofod Hayabusa-2 ddau laniad a chasglwyd samplau ar Ryuga. Yn ystod y glaniad cyntaf ar Chwefror 21, 2019, cafwyd deunydd arwyneb, a storiwyd yn adran A o'r capsiwl dychwelyd, ac yn ystod yr ail laniad ar Orffennaf 11, 2019, casglwyd deunydd ger crater artiffisial a ffurfiwyd gan wrthdrawiad cludadwy bach. Mae'r samplau hyn wedi'u storio yn Ward C. Dangosodd nodweddiad cychwynnol annistrywiol y gronynnau yng Ngham 1 mewn siambrau arbennig, heb eu halogi a'u llenwi â nitrogen pur mewn cyfleusterau a reolir gan JAXA fod gronynnau Ryugu yn fwyaf tebyg i gondritau CI4 ac yn arddangos "lefelau amrywiol o amrywiad"3. Dim ond trwy nodweddiad isotopig, elfennol a mwynau manwl o ronynnau Ryugu y gellir datrys dosbarthiad ymddangosiadol groes i'w gilydd Ryugu, sy'n debyg i gondritau CY neu CI. Mae'r canlyniadau a gyflwynir yma yn darparu sail gadarn ar gyfer penderfynu pa un o'r ddau esboniad rhagarweiniol hyn ar gyfer cyfansoddiad cyffredinol yr asteroid Ryugu sydd fwyaf tebygol.
Neilltuwyd wyth pelen Ryugu (tua 60mg i gyd), pedwar o Siambr A a phedair o Siambr C, i Gam 2 i reoli tîm Kochi. Prif nod yr astudiaeth yw egluro natur, tarddiad a hanes esblygiadol yr asteroid Ryugu, a dogfennu tebygrwyddau a gwahaniaethau â sbesimenau allfydol hysbys eraill fel chondritau, gronynnau llwch rhyngblanedol (IDPs) a chomedau sy'n dychwelyd. Samplau a gasglwyd gan genhadaeth Stardust NASA.
Dangosodd dadansoddiad mwynau manwl o bum gronyn Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) eu bod yn cynnwys yn bennaf ffylosilicadau mân a bras (~64–88 cyf.%; Ffig. 1a, b, Ffig. Atodol 1). a thabl ychwanegol 1). Mae ffylosilicadau bras yn digwydd fel agregau pinnaidd (hyd at ddegau o ficron o ran maint) mewn matricsau mân, cyfoethog mewn ffylosilicadau (llai nag ychydig ficron o ran maint). Mae gronynnau silicad haenog yn symbiontau serpentin-saponit (Ffig. 1c). Mae'r map (Si + Al)-Mg-Fe hefyd yn dangos bod gan y matrics silicad haenog swmp gyfansoddiad canolradd rhwng serpentin a saponit (Ffig. 2a, b). Mae'r matrics ffylosilicad yn cynnwys mwynau carbonad (~2–21 cyf.%), mwynau sylffid (~2.4–5.5 cyf.%), a magnetit (~3.6–6.8 cyf.%). Roedd un o'r gronynnau a archwiliwyd yn yr astudiaeth hon (C0009) yn cynnwys swm bach (~0.5 cyf.%) o silicatau anhydrus (olifin a pyroxen), a all helpu i nodi'r deunydd ffynhonnell a ffurfiodd garreg amrwd Ryugu5. Mae'r silicat anhydrus hwn yn brin mewn pelenni Ryugu a dim ond mewn pelen C0009 y cafodd ei nodi'n gadarnhaol. Mae carbonadau yn bresennol yn y matrics fel darnau (llai nag ychydig gannoedd o ficronau), yn bennaf dolomit, gyda symiau bach o galsiwm carbonad a brinell. Mae magnetit yn digwydd fel gronynnau ynysig, framboids, placiau, neu agregau sfferig. Cynrychiolir sylffidau yn bennaf gan byrrhotit ar ffurf prismau/platiau hecsagonol afreolaidd neu laths. Mae'r matrics yn cynnwys llawer iawn o bentlandit ismicron neu mewn cyfuniad â pyrrhotit. Mae cyfnodau cyfoethog o ran carbon (<10 µm o ran maint) yn digwydd ym mhobman yn y matrics cyfoethog o ran ffylosilicad. Mae cyfnodau cyfoethog o ran carbon (<10 µm o ran maint) yn digwydd ym mhobman yn y matrics cyfoethog o ran ffylosilicad. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матриц. Mae cyfnodau cyfoethog o ran carbon (<10 µm o ran maint) yn digwydd ym mhobman yn y matrics cyfoethog o ran ffylosilicad.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 филосиликатами матрице. Mae cyfnodau cyfoethog o garbon (<10 µm o ran maint) yn drech yn y matrics cyfoethog o ffylosilicad.Dangosir mwynau ategol eraill yn Nhabl Atodol 1. Mae'r rhestr o fwynau a bennwyd o batrwm diffractiad pelydr-X y cymysgedd C0087 ac A0029 ac A0037 yn gyson iawn â'r hyn a bennwyd yn y chondrit CI (Orgueil), ond mae'n wahanol iawn i'r chondritau CY a CM (math Mighei) (Ffigur 1 gyda data estynedig a Ffigur Atodol 2). Mae cyfanswm cynnwys elfennau grawn Ryugu (A0098, C0068) hefyd yn gyson â chondrit 6 CI (data estynedig, Ffig. 2 a Thabl Atodol 2). Mewn cyferbyniad, mae chondritau CM wedi'u disbyddu mewn elfennau cymedrol ac anweddol iawn, yn enwedig Mn a Zn, ac yn uwch mewn elfennau anhydrin7. Mae crynodiadau rhai elfennau'n amrywio'n fawr, a all fod yn adlewyrchiad o amrywioldeb cynhenid ​​y sampl oherwydd maint bach y gronynnau unigol a'r rhagfarn samplu sy'n deillio o hynny. Mae'r holl nodweddion petrolegol, mwynau ac elfennol yn dangos bod grawn Ryugu yn debyg iawn i chondritau CI8,9,10. Eithriad nodedig yw absenoldeb fferihydrit a sylffad mewn grawn Ryugu, sy'n awgrymu bod y mwynau hyn mewn chondritau CI wedi'u ffurfio gan dywyddiad daearol.
a, Delwedd pelydr-X gyfansawdd o Mg Kα (coch), Ca Kα (gwyrdd), Fe Kα (glas), ac S Kα (melyn) adran wedi'i sgleinio'n sych C0068. Mae'r ffracsiwn yn cynnwys silicadau haenog (coch: ~88 cyf%), carbonadau (dolomit; gwyrdd golau: ~1.6 cyf%), magnetit (glas: ~5.3 cyf%) a sylffidau (melyn: sylffid = ~2.5% cyf. traethawd. b, delwedd o'r rhanbarth cyfuchlin mewn electronau wedi'u gwasgaru'n ôl ar a. Bru – anaeddfed; Dole – dolomit; FeS yw sylffid haearn; Mag – magnetit; sudd – sebonfaen; Srp – serpentin. c, delwedd microsgopeg electron trosglwyddo cydraniad uchel (TEM) o ryngdyfiant saponit-serpentin nodweddiadol yn dangos bandiau dellt serpentin a saponit o 0.7 nm ac 1.1 nm, yn y drefn honno.
Dangosir cyfansoddiad y matrics a'r silicad haenog (ar %) gronynnau Ryugu A0037 (cylchoedd coch solet) a C0068 (cylchoedd glas solet) yn y system deiran (Si+Al)-Mg-Fe. a, Canlyniadau Microdadansoddiad Profi Electron (EPMA) wedi'u plotio yn erbyn chondritau CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 a ddangosir mewn llwyd i'w cymharu. b, Dadansoddiad TEM sganio (STEM) a sbectrosgopeg pelydr-X gwasgarol ynni (EDS) a ddangosir i'w cymharu â meteorynau Orgueil9 a Murchison46 ac IDP47 hydradol. Dadansoddwyd ffylosilicadau mân a bras, gan osgoi gronynnau bach o sylffid haearn. Mae'r llinellau dotiog yn a a b yn dangos llinellau diddymu saponit a serpentin. Gall y cyfansoddiad cyfoethog o haearn yn a fod oherwydd gronynnau sylffid haearn is-micron o fewn y gronynnau silicad haenog, na ellir eu heithrio gan benderfyniad gofodol y dadansoddiad EPMA. Gall pwyntiau data gyda chynnwys Si uwch na'r saponit yn b gael eu hachosi gan bresenoldeb deunydd cyfoethog o silicon amorffaidd nanoswm yng nghyd-fylchau'r haen ffylosilicad. Nifer y dadansoddiadau: N=69 ar gyfer A0037, N=68 ar gyfer EPMA, N=68 ar gyfer C0068, N=19 ar gyfer A0037 ac N=27 ar gyfer C0068 ar gyfer STEM-EDS. c, map isotop o ronyn triocsi Ryugu C0014-4 o'i gymharu â gwerthoedd chondrit CI (Orgueil), CY (Y-82162) a data llenyddiaeth (CM a C2-ung)41,48,49. Rydym wedi cael data ar gyfer meteorynau Orgueil ac Y-82162. Mae CCAM yn llinell o fwynau chondrit carbonaidd anhydrus, mae TFL yn llinell rhannu tir. Mapiau d, Δ17O ac δ18O o ronynnau Ryugu C0014-4, chondrit CI (Orgueil), a chondrit CY (Y-82162) (yr astudiaeth hon). Δ17O_Ryugu: Gwerth Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Gwerth cyfartalog Δ17O ar gyfer Orgueil. Δ17O_Y-82162: Gwerth cyfartalog Δ17O ar gyfer Y-82162. Dangosir data CI a CY o'r llenyddiaeth 41, 48, 49 hefyd i'w cymharu.
Perfformiwyd dadansoddiad isotop màs o ocsigen ar sampl 1.83 mg o ddeunydd a echdynnwyd o gronynnog C0014 trwy fflworineiddio laser (Dulliau). I gymharu, fe wnaethom redeg saith copi o Orgueil (CI) (cyfanswm màs = 8.96 mg) a saith copi o Y-82162 (CY) (cyfanswm màs = 5.11 mg) (Tabl Atodol 3).
Ar ffig. 2d dangosir gwahaniad clir rhwng Δ17O a δ18O rhwng gronynnau cyfartalog pwysau Orgueil a Ryugu o'i gymharu â Y-82162. Mae Δ17O gronyn Ryugu C0014-4 yn uwch na gronyn Orgeil, er gwaethaf y gorgyffwrdd ar 2 sd. Mae gan ronynnau Ryugu werthoedd Δ17O uwch o'i gymharu ag Orgeil, a all adlewyrchu llygredd daearol yr olaf ers ei gwymp ym 1864. Mae tywyddio yn yr amgylchedd daearol11 o reidrwydd yn arwain at ymgorffori ocsigen atmosfferig, gan ddod â'r dadansoddiad cyffredinol yn agosach at y llinell ffracsiynu daearol (TFL). Mae'r casgliad hwn yn gyson â'r data mwynau (a drafodwyd yn gynharach) nad yw grawn Ryugu yn cynnwys hydradau na sylffadau, tra bod Orgeil yn gwneud hynny.
Yn seiliedig ar y data mwynau uchod, mae'r canlyniadau hyn yn cefnogi cysylltiad rhwng gronynnau Ryugu a chondritau CI, ond yn diystyru cysylltiad o chondritau CY. Mae'r ffaith nad yw gronynnau Ryugu yn gysylltiedig â chondritau CY, sy'n dangos arwyddion clir o fwynyddiaeth dadhydradiad, yn ddryslyd. Ymddengys bod arsylwadau orbitol o Ryugu yn dangos ei fod wedi dadhydradu ac felly mae'n debygol ei fod yn cynnwys deunydd CY. Mae'r rhesymau dros y gwahaniaeth ymddangosiadol hwn yn parhau i fod yn aneglur. Cyflwynir dadansoddiad isotop ocsigen o ronynnau Ryugu eraill mewn papur cysylltiedig 12. Fodd bynnag, mae canlyniadau'r set ddata estynedig hon hefyd yn gyson â'r cysylltiad rhwng gronynnau Ryugu a chondritau CI.
Gan ddefnyddio technegau microdadansoddi cydlynol (Ffig. Atodol 3), archwiliwyd dosbarthiad gofodol carbon organig dros arwynebedd cyfan y ffracsiwn trawst ïon ffocysedig (FIB) C0068.25 (Ffigau 3a–f). Sbectrwm amsugno pelydr-X strwythur mân carbon (NEXAFS) ar yr ymyl agos yn adran C0068.25 sy'n dangos sawl grŵp swyddogaethol – aromatig neu C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH4 (287.5 eV) a C(=O)O (288.8 eV) – mae strwythur y graffen yn absennol ar 291.7 eV (Ffig. 3a), sy'n golygu gradd isel o amrywiad thermol. Mae brig CH4 cryf (287.5 eV) organig rhannol C0068.25 yn wahanol i organig anhydawdd chondritau carbonaidd a astudiwyd yn flaenorol ac mae'n debycach i IDP14 a gronynnau comedaidd a gafwyd gan genhadaeth Stardust. Mae brig CH cryf ar 287.5 eV a brig aromatig neu C=C gwan iawn ar 285.2 eV yn dangos bod cyfansoddion organig yn gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig (Ffig. 3a a Ffig. Atodol 3a). Mae ardaloedd sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion organig aliffatig wedi'u lleoli mewn ffylosilicadau bras-graenog, yn ogystal ag mewn ardaloedd â strwythur carbon aromatig (neu C=C) gwael (Ffig. 3c,d). Mewn cyferbyniad, dangosodd A0037,22 (Ffig. Atodol 3) gynnwys is o ranbarthau aliffatig sy'n gyfoethog mewn carbon. Mae mwynoleg sylfaenol y grawn hyn yn gyfoethog mewn carbonadau, yn debyg i chondrit CI 16, sy'n awgrymu newid helaeth yn y dŵr ffynhonnell (Tabl Atodol 1). Bydd amodau ocsideiddio yn ffafrio crynodiadau uwch o grwpiau swyddogaethol carbonyl a charboxyl mewn cyfansoddion organig sy'n gysylltiedig â charbonadau. Gall dosbarthiad is-micron organig â strwythurau carbon aliffatig fod yn wahanol iawn i ddosbarthiad silicadau haenog bras-graenog. Cafwyd awgrymiadau o gyfansoddion organig aliffatig sy'n gysylltiedig â phyllosilicate-OH ym meteoryn Llyn Tagish. Mae data microdadansoddol cydlynol yn awgrymu y gallai mater organig sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig fod yn gyffredin mewn asteroidau math-C ac yn gysylltiedig yn agos â phyllosilicates. Mae'r casgliad hwn yn gyson ag adroddiadau blaenorol o CHs aliffatig/aromatig mewn gronynnau Ryugu a ddangoswyd gan MicroOmega, microsgop hyperspectrol agos-is-goch. Cwestiwn pwysig a heb ei ddatrys yw a yw priodweddau unigryw cyfansoddion organig cyfoethog carbon aliffatig sy'n gysylltiedig â phyllosilicates bras-graen a welwyd yn yr astudiaeth hon i'w cael ar yr asteroid Ryugu yn unig.
a, sbectrwm carbon NEXAFS wedi'i normaleiddio i 292 eV yn y rhanbarth cyfoethog aromatig (C=C) (coch), yn y rhanbarth cyfoethog aliffatig (gwyrdd), ac yn y matrics (glas). Y llinell lwyd yw'r sbectrwm organig anhydawdd Murchison 13 ar gyfer cymharu. au, uned gyflafareddu. b, Delwedd sbectrol microsgopeg pelydr-X trawsyrru sganio (STXM) o ymyl K carbon sy'n dangos bod y darn wedi'i ddominyddu gan garbon. c, plot cyfansawdd RGB gyda rhanbarthau cyfoethog aromatig (C=C) (coch), rhanbarthau cyfoethog aliffatig (gwyrdd), a matrics (glas). d, mae organigion sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig wedi'u crynhoi mewn ffylosilicad bras-graenog, mae'r ardal wedi'i chwyddo o'r blychau dotiog gwyn yn b ac c. e, nanosfferau mawr (ng-1) yn yr ardal wedi'i chwyddo o'r blwch dotiog gwyn yn b ac c. Ar gyfer: pyrrhotit. Pn: nicel-cromit. f, Sbectrometreg Màs Ionau Eilaidd Nanoscale (NanoSIMS), delweddau elfennol Hydrogen (1H), Carbon (12C), a Nitrogen (12C14N), delweddau cymhareb elfen 12C/1H, a delweddau isotop croes δD, δ13C, a δ15N – Adran PG-1: graffit cyn-heulol gyda chyfoethogi 13C eithafol (Tabl Atodol 4).
Gall astudiaethau cinetig o ddiraddio mater organig mewn meteorynnau Murchison ddarparu gwybodaeth bwysig am ddosbarthiad heterogenaidd mater organig aliffatig sy'n gyfoethog mewn grawn Ryugu. Mae'r astudiaeth hon yn dangos bod bondiau CH aliffatig mewn mater organig yn parhau hyd at dymheredd uchaf o tua 30°C yn y rhiant a/neu'n newid gyda pherthnasoedd amser-tymheredd (e.e. 200 mlynedd ar 100°C a 0°C 100 miliwn o flynyddoedd) . . Os na chaiff y rhagflaenydd ei gynhesu ar dymheredd penodol am fwy nag amser penodol, gellir cadw'r dosbarthiad gwreiddiol o organigion aliffatig sy'n gyfoethog mewn ffylosilicad. Fodd bynnag, gall newidiadau dŵr craig ffynhonnell gymhlethu'r dehongliad hwn, gan nad yw A0037 sy'n gyfoethog mewn carbonad yn dangos unrhyw ranbarthau aliffatig sy'n gyfoethog mewn carbon sy'n gysylltiedig â ffylosilicadau. Mae'r newid tymheredd isel hwn yn cyfateb yn fras i bresenoldeb ffelsbar ciwbig mewn grawn Ryugu (Tabl Atodol 1) 20.
Mae ffracsiwn C0068.25 (ng-1; Ffigau 3a–c,e) yn cynnwys nanosffer mawr sy'n dangos sbectrwm aromatig iawn (neu C=C), aliffatig cymedrol, a gwan o C(=O)O a C=O. . Nid yw llofnod carbon aliffatig yn cyfateb i lofnod organigion anhydawdd swmp a nanosfferau organig sy'n gysylltiedig â chondritau (Ffig. 3a) 17,21. Dangosodd dadansoddiad sbectrosgopig Raman ac is-goch o nanosfferau yn Llyn Tagish eu bod yn cynnwys cyfansoddion organig aliffatig ac ocsidiedig a chyfansoddion organig aromatig polysyclig anhrefnus gyda strwythur cymhleth 22,23. Gan fod y matrics cyfagos yn cynnwys organigion sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig, gall llofnod carbon aliffatig yn ng-1 fod yn arteffact dadansoddol. Yn ddiddorol, mae ng-1 yn cynnwys silicatau amorffaidd mewnosodedig (Ffig. 3e), gwead nad yw wedi'i adrodd eto ar gyfer unrhyw organigion allfydol. Gall silicadau amorffaidd fod yn gydrannau naturiol o ng-1 neu ddeillio o amorffeiddio silicadau dyfrllyd/anhydrus gan drawst ïon a/neu electron yn ystod dadansoddi.
Mae delweddau ïon NanoSIMS o'r adran C0068.25 (Ffig. 3f) yn dangos newidiadau unffurf yn δ13C a δ15N, ac eithrio grawn cyn-solar gyda chyfoethogi 13C mawr o 30,811‰ (PG-1 yn y ddelwedd δ13C yn Ffig. 3f) (Tabl Atodol 4). Dim ond crynodiad y carbon a'r pellter rhwng y planau sylfaenol o 0.3 nm, sy'n cyfateb i graffit, y mae delweddau grawn elfennol pelydr-X a delweddau TEM cydraniad uchel yn eu dangos. Mae'n werth nodi bod gwerthoedd δD (841 ± 394‰) a δ15N (169 ± 95‰), wedi'u cyfoethogi mewn mater organig aliffatig sy'n gysylltiedig â phyllosilicadau graen bras, ychydig yn uwch na'r cyfartaledd ar gyfer y rhanbarth cyfan C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) yn C0068.25 (Tabl Atodol 4). Mae'r arsylwad hwn yn awgrymu y gallai'r organigion cyfoethog mewn aliffatig mewn ffylosilicadau bras-graenog fod yn fwy cyntefig na'r organigion cyfagos, gan y gallai'r olaf fod wedi cael cyfnewid isotopig â'r dŵr cyfagos yn y corff gwreiddiol. Fel arall, gall y newidiadau isotopig hyn hefyd fod yn gysylltiedig â'r broses ffurfio gychwynnol. Dehonglir bod silicadau haenog mân-graenog mewn chondritau CI wedi'u ffurfio o ganlyniad i newid parhaus y clystyrau silicad anhydrus bras-graenog gwreiddiol. Efallai bod mater organig cyfoethog mewn aliffatig wedi ffurfio o foleciwlau rhagflaenol yn y ddisg protoblanedol neu'r cyfrwng rhyngserol cyn ffurfio system yr haul, ac yna eu bod wedi'u newid ychydig yn ystod newidiadau dŵr corff rhiant (mawr) Ryugu. Mae maint (<1.0 km) Ryugu yn rhy fach i gynnal gwres mewnol yn ddigonol ar gyfer newid dyfrllyd i ffurfio mwynau hydrolig25. Mae maint (<1.0 km) Ryugu yn rhy fach i gynnal digon o wres mewnol ar gyfer newid dyfrllyd i ffurfio mwynau hydrolig25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водномои образованием водных MINералов25. Maint (<1.0 km) Mae Ryugu yn rhy fach i gynnal digon o wres mewnol ar gyfer newid dŵr i ffurfio mwynau dŵr25. 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氟 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氟 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с обемия воды с обемо mwnyn25. Mae maint Ryugu (<1.0 km) yn rhy fach i gynnal gwres mewnol i newid dŵr i ffurfio mwynau dŵr25.Felly, efallai y bydd angen rhagflaenwyr Ryugu sydd ddegau o gilometrau o ran maint. Gall mater organig sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig gadw eu cymarebau isotop gwreiddiol oherwydd cysylltiad â phyllosilicadau bras-graenog. Fodd bynnag, mae union natur y cludwyr trwm isotopig yn parhau i fod yn ansicr oherwydd cymysgu cymhleth a manwl y gwahanol gydrannau yn y ffracsiynau FIB hyn. Gall y rhain fod yn sylweddau organig sy'n gyfoethog mewn cyfansoddion aliffatig mewn gronynnau Ryugu neu'n phyllosilicadau bras o'u cwmpas. Sylwch fod mater organig ym mron pob chondrit carbonaceaidd (gan gynnwys chondritau CI) yn tueddu i fod yn gyfoethocach mewn D nag mewn phyllosilicadau, ac eithrio meteoridau CM Paris 24, 26.
Plotiau o gyfaint δD a δ15N o sleisys FIB a gafwyd ar gyfer A0002.23 ac A0002.26, A0037.22 ac A0037.23 a C0068.23, C0068.25 a C0068.26 sleisys FIB (cyfanswm o saith sleisen FIB o dri gronyn Ryugu) Dangosir cymhariaeth o NanoSIMS â gwrthrychau eraill y system solar yn ffig. 4 (Tabl Atodol 4)27,28. Mae newidiadau cyfaint yn δD a δ15N ym mhroffiliau A0002, A0037, a C0068 yn gyson â'r rhai yn yr IDP, ond yn uwch nag yn y chondritau CM a CI (Ffig. 4). Sylwch fod yr ystod o werthoedd δD ar gyfer sampl Comet 29 (-240 i 1655‰) yn fwy nag ystod Ryugu. Mae cyfrolau δD a δ15N proffiliau Ryukyu, fel rheol, yn llai na'r cyfartaledd ar gyfer comedau teulu Iau a chwmwl Oort (Ffig. 4). Gall gwerthoedd δD is y chondritau CI adlewyrchu dylanwad halogiad daearol yn y samplau hyn. O ystyried y tebygrwydd rhwng Bells, Llyn Tagish, ac IDP, gall yr amrywioldeb mawr mewn gwerthoedd δD a δN mewn gronynnau Ryugu adlewyrchu newidiadau yn llofnodion isotopig cychwynnol cyfansoddiadau organig a dyfrllyd yn y system solar gynnar. Mae'r newidiadau isotopig tebyg yn δD a δN mewn gronynnau Ryugu ac IDP yn awgrymu y gallai'r ddau fod wedi ffurfio o ddeunydd o'r un ffynhonnell. Credir bod IDPs yn tarddu o ffynonellau comedaidd 14. Felly, gall Ryugu gynnwys deunydd tebyg i gomedau a/neu o leiaf y system solar allanol. Fodd bynnag, gall hyn fod yn anoddach nag a nodwn yma oherwydd (1) y cymysgedd o ddŵr sfferwlitig a dŵr cyfoethog mewn D ar y corff gwreiddiol 31 a (2) cymhareb D/H y gomed fel swyddogaeth o weithgaredd comedau 32. Fodd bynnag, nid yw'r rhesymau dros yr amrywioldeb a welwyd rhwng isotopau hydrogen a nitrogen mewn gronynnau Ryugu wedi'u deall yn llawn, yn rhannol oherwydd y nifer gyfyngedig o ddadansoddiadau sydd ar gael heddiw. Mae canlyniadau systemau isotopau hydrogen a nitrogen yn dal i godi'r posibilrwydd bod Ryugu yn cynnwys y rhan fwyaf o'r deunydd o'r tu allan i Gysawd yr Haul ac felly gall ddangos rhywfaint o debygrwydd i gomedau. Ni ddangosodd proffil Ryugu unrhyw gydberthynas amlwg rhwng δ13C a δ15N (Tabl Atodol 4).
Mae cyfansoddiad isotopig cyffredinol H ac N gronynnau Ryugu (cylchoedd coch: A0002, A0037; cylchoedd glas: C0068) yn cydberthyn â maint solar 27, teulu cymedrig Iau (JFC27), a chomedau cwmwl Oort (OCC27), IDP28, a chondrulau carbonaidd. Cymhariaeth o feteoryn 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Rhoddir y cyfansoddiad isotopig yn Nhabl Atodol 4. Y llinellau dotiog yw'r gwerthoedd isotop daearol ar gyfer H ac N.
Mae cludo anweddolion (e.e. mater organig a dŵr) i'r Ddaear yn parhau i fod yn bryder26,27,33. Gall mater organig is-micron sy'n gysylltiedig â phyllosilicadau bras mewn gronynnau Ryugu a nodwyd yn yr astudiaeth hon fod yn ffynhonnell bwysig o anweddolion. Mae mater organig mewn phyllosilicadau bras wedi'i amddiffyn yn well rhag diraddio16,34 a phydru35 na mater organig mewn matricsau mân. Mae cyfansoddiad isotopig trymach hydrogen yn y gronynnau yn golygu nad ydynt yn debygol o fod yr unig ffynhonnell o anweddolion a gludwyd i'r Ddaear gynnar. Gellir eu cymysgu â chydrannau â chyfansoddiad isotopig hydrogen ysgafnach, fel y cynigiwyd yn ddiweddar yn y ddamcaniaeth o bresenoldeb dŵr a yrrir gan wynt yr haul mewn silicadau.
Yn yr astudiaeth hon, rydym yn dangos bod meteorynnau CI, er gwaethaf eu pwysigrwydd geocemegol fel cynrychiolwyr o gyfansoddiad cyffredinol y system solar,6,10 yn samplau halogedig daearol. Rydym hefyd yn darparu tystiolaeth uniongyrchol o ryngweithiadau rhwng mater organig aliffatig cyfoethog a mwynau hydrolig cyfagos ac yn awgrymu y gallai Ryugu gynnwys deunydd all-heulol37. Mae canlyniadau'r astudiaeth hon yn dangos yn glir bwysigrwydd samplu protoasteroidau'n uniongyrchol a'r angen i gludo samplau a ddychwelwyd o dan amodau cwbl anadweithiol a di-haint. Mae'r dystiolaeth a gyflwynir yma yn dangos bod gronynnau Ryugu yn ddiamau yn un o'r deunyddiau system solar mwyaf di-halogedig sydd ar gael ar gyfer ymchwil labordy, a bydd astudiaeth bellach o'r samplau gwerthfawr hyn yn ddiamau yn ehangu ein dealltwriaeth o brosesau cynnar y system solar. Gronynnau Ryugu yw'r cynrychiolaeth orau o gyfansoddiad cyffredinol y system solar.
I bennu microstrwythur cymhleth a phriodweddau cemegol samplau ar raddfa is-micron, fe wnaethom ddefnyddio tomograffeg gyfrifiadurol seiliedig ar ymbelydredd synchrotron (SR-XCT) a diffracsiwn pelydr-X SR (XRD)-CT, dadansoddiad FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Dim dirywiad, llygredd oherwydd atmosffer y ddaear, a dim difrod gan ronynnau mân na samplau mecanyddol. Yn y cyfamser, rydym wedi cynnal dadansoddiad cyfeintiol systematig gan ddefnyddio microsgopeg electron sganio (SEM)-EDS, EPMA, XRD, dadansoddiad actifadu niwtron offerynnol (INAA), ac offer fflworineiddio isotop ocsigen laser. Dangosir y gweithdrefnau assay yn Ffigur Atodol 3 a disgrifir pob assay yn yr adrannau canlynol.
Cafodd gronynnau o'r asteroid Ryugu eu hadfer o fodiwl ail-fynediad Hayabusa-2 a'u danfon i Ganolfan Reoli JAXA yn Sagamihara, Japan, heb lygru atmosffer y Ddaear4. Ar ôl nodweddu cychwynnol ac anninistriol mewn cyfleuster a reolir gan JAXA, defnyddiwch gynwysyddion trosglwyddo rhyng-safle y gellir eu selio a bagiau capsiwl sampl (grisial saffir 10 neu 15 mm o ddiamedr a dur di-staen, yn dibynnu ar faint y sampl) i osgoi ymyrraeth amgylcheddol. halogion yr amgylchedd a/neu'r ddaear (e.e. anwedd dŵr, hydrocarbonau, nwyon atmosfferig a gronynnau mân) a chroeshalogi rhwng samplau yn ystod paratoi a chludo samplau rhwng sefydliadau a phrifysgolion38. Er mwyn osgoi dirywiad a llygredd oherwydd rhyngweithio ag atmosffer y ddaear (anwedd dŵr ac ocsigen), cynhaliwyd pob math o baratoi samplau (gan gynnwys naddu â chisel tantalwm, defnyddio llif gwifren diemwnt cytbwys (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) a thorri epocsi) ar gyfer gosod) mewn blwch maneg o dan N2 glân sych (pwynt gwlith: -80 i -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Mae pob eitem a ddefnyddir yma yn cael ei glanhau gyda chyfuniad o ddŵr ultrapur ac ethanol gan ddefnyddio tonnau uwchsonig o amleddau gwahanol.
Yma rydym yn astudio casgliad meteorynnau Sefydliad Ymchwil Pegynol Cenedlaethol (NIPR) Canolfan Ymchwil Meteorynnau'r Antarctig (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 a CY: Y 980115).
Ar gyfer trosglwyddo rhwng offerynnau ar gyfer dadansoddi SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS a TEM, fe wnaethom ddefnyddio'r deiliad sampl ultra-denau cyffredinol a ddisgrifiwyd mewn astudiaethau blaenorol38.
Perfformiwyd dadansoddiad SR-XCT o ​​samplau Ryugu gan ddefnyddio'r system CT integredig BL20XU/SPring-8. Mae'r system CT integredig yn cynnwys amrywiol ddulliau mesur: maes golygfa eang a modd cydraniad isel (WL) i gofnodi strwythur cyfan y sampl, maes golygfa cul a modd cydraniad uchel (NH) ar gyfer mesur arwynebedd y sampl yn gywir. diddordeb a radiograffau i gael patrwm diffractiad o gyfaint y sampl, a pherfformio XRD-CT i gael diagram 2D ​​o gamau mwynau'r plân llorweddol yn y sampl. Sylwch y gellir perfformio'r holl fesuriadau heb ddefnyddio'r system adeiledig i dynnu deiliad y sampl o'r gwaelod, gan ganiatáu ar gyfer mesuriadau CT ac XRD-CT cywir. Roedd y synhwyrydd pelydr-X modd WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) wedi'i gyfarparu â chamera metel-ocsid-lled-ddargludydd (CMOS) ychwanegol 4608 × 4608 picsel (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) gyda scintillator yn cynnwys 10 grisial sengl garnet alwminiwm liwtetiwm µm o drwch (Lu3Al5O12:Ce) a lens ras gyfnewid. Mae maint y picsel yn y modd WL tua 0.848 µm. Felly, mae'r maes golygfa (FOV) yn y modd WL tua 6 mm yn y modd CT gwrthbwyso. Roedd y synhwyrydd pelydr-X modd NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) wedi'i gyfarparu â scintillator garnet gadoliniwm-alwminiwm-galiwm (Gd3Al2Ga3O12) 20 µm o drwch, camera CMOS (C11440-22CU) gyda datrysiad o 2048 × 2048 picsel; Hamamatsu Photonics) a lens ×20. Mae maint y picsel yn y modd NH yn ~0.25 µm a'r maes golygfa yw ~0.5 mm. Roedd y synhwyrydd ar gyfer y modd XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) wedi'i gyfarparu â scintillator yn cynnwys sgrin bowdr P43 (Gd2O2S:Tb) 50 µm o drwch, camera CMOS cydraniad 2304 × 2304 picsel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) a lens ras gyfnewid. Mae gan y synhwyrydd faint picsel effeithiol o 19.05 µm a maes golygfa o 43.9 mm2. I gynyddu'r FOV, fe wnaethom gweithdrefn CT gwrthbwyso yn y modd WL. Mae'r ddelwedd golau a drosglwyddir ar gyfer ail-greu CT yn cynnwys delwedd yn yr ystod o 180° i 360° wedi'i hadlewyrchu'n llorweddol o amgylch echel y cylchdro, a delwedd yn yr ystod o 0° i 180°.
Yn y modd XRD, mae trawst y pelydr-X yn cael ei ffocysu gan blât parth Fresnel. Yn y modd hwn, mae'r synhwyrydd wedi'i osod 110 mm y tu ôl i'r sampl ac mae stop y trawst 3 mm o flaen y synhwyrydd. Cafwyd delweddau diffreithiant yn yr ystod 2θ o 1.43° i 18.00° (traw grating d = 16.6–1.32 Å) gyda'r smotyn pelydr-X wedi'i ffocysu ar waelod maes golygfa'r synhwyrydd. Mae'r sampl yn symud yn fertigol ar gyfnodau rheolaidd, gyda hanner tro ar gyfer pob cam sgan fertigol. Os yw'r gronynnau mwynau yn bodloni'r amod Bragg pan gânt eu cylchdroi 180°, mae'n bosibl cael diffreithiant y gronynnau mwynau yn y plân llorweddol. Yna cyfunwyd y delweddau diffreithiant yn un ddelwedd ar gyfer pob cam sgan fertigol. Mae amodau'r assay SR-XRD-CT bron yr un fath â'r rhai ar gyfer yr assay SR-XRD. Yn y modd XRD-CT, mae'r synhwyrydd wedi'i leoli 69 mm y tu ôl i'r sampl. Mae delweddau diffractiad yn yr ystod 2θ yn amrywio o 1.2° i 17.68° (d = 19.73 i 1.35 Å), lle mae'r trawst pelydr-X a'r cyfyngwr trawst yn unol â chanol maes golygfa'r synhwyrydd. Sganiwch y sampl yn llorweddol a chylchdrowch y sampl 180°. Ail-grewyd y delweddau SR-XRD-CT gyda dwysterau mwynau brig fel gwerthoedd picsel. Gyda sganio llorweddol, mae'r sampl fel arfer yn cael ei sganio mewn 500–1000 o gamau.
Ar gyfer pob arbrawf, gosodwyd ynni'r pelydr-X ar 30 keV, gan mai dyma'r terfyn isaf ar gyfer treiddiad pelydr-X i feteorynnau â diamedr o tua 6 mm. Nifer y delweddau a gafwyd ar gyfer pob mesuriad CT yn ystod cylchdro 180° oedd 1800 (3600 ar gyfer y rhaglen CT gwrthbwyso), ac roedd yr amser amlygiad ar gyfer y delweddau yn 100 ms ar gyfer modd WL, 300 ms ar gyfer modd NH, 500 ms ar gyfer XRD, a 50 ms . ms ar gyfer XRD-CT ms. Yr amser sganio sampl nodweddiadol yw tua 10 munud yn y modd WL, 15 munud yn y modd NH, 3 awr ar gyfer XRD, ac 8 awr ar gyfer SR-XRD-CT.
Ail-grewyd delweddau CT drwy dafluniad ôl-gyfansoddol a'u normaleiddio ar gyfer cyfernod gwanhau llinol o 0 i 80 cm-1. Defnyddiwyd y feddalwedd Slice i ddadansoddi'r data 3D a defnyddiwyd y feddalwedd muXRD i ddadansoddi'r data XRD.
Cafodd gronynnau Ryugu wedi'u gosod ag epocsi (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) eu sgleinio'n raddol ar yr wyneb i lefel ffilm lapio diemwnt 0.5 µm (3M) o dan amodau sych, gan osgoi'r deunydd rhag dod i gysylltiad â'r wyneb yn ystod y broses sgleinio. Archwiliwyd wyneb sgleiniog pob sampl yn gyntaf gan ddefnyddio microsgopeg golau ac yna electronau wedi'u gwasgaru'n ôl i gael delweddau mwynoleg a gwead (BSE) o'r samplau ac elfennau NIPR ansoddol gan ddefnyddio SEM JEOL JSM-7100F wedi'i gyfarparu â sbectromedr gwasgaru ynni (AZtec). Ar gyfer pob sampl, dadansoddwyd cynnwys elfennau mawr a bach gan ddefnyddio microdadansoddwr chwiliedydd electron (EPMA, JEOL JXA-8200). Dadansoddwch ronynnau ffylosilicad a charbonad ar 5 nA, safonau naturiol a synthetig ar 15 keV, sylffidau, magnetit, olifin, a pyroxen ar 30 nA. Cyfrifwyd graddau moddol o fapiau elfennau a delweddau BSE gan ddefnyddio meddalwedd ImageJ 1.53 gyda throthwyon priodol wedi'u gosod yn fympwyol ar gyfer pob mwyn.
Perfformiwyd dadansoddiad isotop ocsigen yn y Brifysgol Agored (Milton Keynes, DU) gan ddefnyddio system fflworineiddio laser isgoch. Dosbarthwyd samplau Hayabusa2 i'r Brifysgol Agored 38 mewn cynwysyddion wedi'u llenwi â nitrogen i'w trosglwyddo rhwng cyfleusterau.
Llwythwyd y sampl mewn blwch maneg nitrogen gyda lefel ocsigen wedi'i monitro islaw 0.1%. Ar gyfer gwaith dadansoddol Hayabusa2, cynhyrchwyd deiliad sampl Ni newydd, yn cynnwys dim ond dau dwll sampl (diamedr 2.5 mm, dyfnder 5 mm), un ar gyfer gronynnau Hayabusa2 a'r llall ar gyfer safon fewnol obsidian. Yn ystod y dadansoddiad, gorchuddiwyd y ffynnon sampl yn cynnwys y deunydd Hayabusa2 â ffenestr BaF2 fewnol tua 1 mm o drwch a 3 mm mewn diamedr i ddal y sampl yn ystod yr adwaith laser. Cynhaliwyd llif BrF5 i'r sampl gan sianel gymysgu nwy a dorrwyd yn y deiliad sampl Ni. Ail-gyfluniwyd y siambr sampl hefyd fel y gellid ei thynnu o'r llinell fflworineiddio gwactod ac yna ei hagor mewn blwch maneg wedi'i lenwi â nitrogen. Seliwyd y siambr ddwy ddarn â sêl gywasgu gasged copr a chlamp cadwyn Rhyddhau Cyflym EVAC CeFIX 38. Mae ffenestr BaF2 3 mm o drwch ar ben y siambr yn caniatáu arsylwi'r sampl a gwresogi laser ar yr un pryd. Ar ôl llwytho'r sampl, clampiwch y siambr eto ac ailgysylltwch â'r llinell fflworineiddio. Cyn dadansoddi, cynheswyd y siambr sampl o dan wactod i tua 95°C dros nos i gael gwared ar unrhyw leithder a oedd wedi'i amsugno. Ar ôl cynhesu dros nos, gadawyd i'r siambr oeri i dymheredd ystafell ac yna cafodd y rhan a oedd yn agored i'r atmosffer yn ystod trosglwyddo'r sampl ei phurhau â thri aliquot o BrF5 i gael gwared ar leithder. Mae'r gweithdrefnau hyn yn sicrhau nad yw'r sampl Hayabusa 2 yn agored i'r atmosffer ac nad yw wedi'i halogi gan leithder o'r rhan o'r llinell fflworinedig sy'n cael ei hawyru i'r atmosffer yn ystod llwytho'r sampl.
Dadansoddwyd samplau gronynnau Ryugu C0014-4 ac Orgueil (CI) mewn modd "sengl" wedi'i addasu42, tra perfformiwyd dadansoddiad Y-82162 (CY) ar un hambwrdd gyda nifer o ffynhonnau sampl41. Oherwydd eu cyfansoddiad anhydrus, nid oes angen defnyddio un dull ar gyfer chondritau CY. Gwresogwyd y samplau gan ddefnyddio laser CO2 is-goch Photon Machines Inc. pŵer o 50 W (10.6 µm) wedi'i osod ar y gantri XYZ ym mhresenoldeb BrF5. Mae'r system fideo adeiledig yn monitro cwrs yr adwaith. Ar ôl fflworineiddio, sgwriwyd yr O2 a ryddhawyd gan ddefnyddio dau fagl nitrogen cryogenig a gwely wedi'i gynhesu o KBr i gael gwared ar unrhyw fflworin gormodol. Dadansoddwyd cyfansoddiad isotopig ocsigen wedi'i buro ar sbectromedr màs sianel ddeuol Thermo Fisher MAT 253 gyda datrysiad màs o tua 200.
Mewn rhai achosion, roedd faint o O2 nwyol a ryddhawyd yn ystod adwaith y sampl yn llai na 140 µg, sef y terfyn bras ar gyfer defnyddio'r ddyfais megin ar y sbectromedr màs MAT 253. Yn yr achosion hyn, defnyddiwch ficrogyfrolau ar gyfer dadansoddi. Ar ôl dadansoddi'r gronynnau Hayabusa2, cafodd y safon fewnol obsidian ei fflworineiddio a phenderfynwyd ar ei gyfansoddiad isotop ocsigen.
Mae ïonau'r darn NF+ NF3+ yn ymyrryd â'r trawst gyda màs 33 (16O17O). I ddileu'r broblem bosibl hon, mae'r rhan fwyaf o samplau'n cael eu prosesu gan ddefnyddio gweithdrefnau gwahanu cryogenig. Gellir gwneud hyn i'r cyfeiriad ymlaen cyn y dadansoddiad MAT 253 neu fel ail ddadansoddiad trwy ddychwelyd y nwy a ddadansoddwyd yn ôl i'r ridyll moleciwlaidd arbennig a'i ail-basio ar ôl y gwahanu cryogenig. Mae gwahanu cryogenig yn cynnwys cyflenwi nwy i ridyll moleciwlaidd ar dymheredd nitrogen hylifol ac yna ei ollwng i mewn i ridyll moleciwlaidd cynradd ar dymheredd o -130°C. Mae profion helaeth wedi dangos bod NF+ yn aros ar y ridyll moleciwlaidd cyntaf ac nad oes unrhyw ffracsiynu sylweddol yn digwydd gan ddefnyddio'r dull hwn.
Yn seiliedig ar ddadansoddiadau dro ar ôl tro o'n safonau obsidian mewnol, cywirdeb cyffredinol y system yn y modd megin yw: ±0.053‰ ar gyfer δ17O, ±0.095‰ ar gyfer δ18O, ±0.018‰ ar gyfer Δ17O (2 sd). Rhoddir dadansoddiad isotop ocsigen yn y nodiant delta safonol, lle cyfrifir delta18O fel:
Defnyddiwch y gymhareb 17O/16O ar gyfer δ17O hefyd. VSMOW yw'r safon ryngwladol ar gyfer Safon Dŵr Môr Cymedrig Fienna. Mae Δ17O yn cynrychioli'r gwyriad o linell ffracsiynu'r ddaear, a'r fformiwla gyfrifo yw: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. Mae'r holl ddata a gyflwynir yn Nhabl Atodol 3 wedi'i addasu ar gyfer bylchau.
Cafodd adrannau tua 150 i 200 nm o drwch eu tynnu o ronynnau Ryugu gan ddefnyddio offeryn Hitachi High Tech SMI4050 FIB yn JAMSTEC, Sefydliad Samplu Craidd Kochi. Sylwch fod pob adran FIB wedi'i hadfer o ddarnau heb eu prosesu o ronynnau heb eu prosesu ar ôl cael eu tynnu o lestri llawn nwy N2 ar gyfer trosglwyddo rhyngwrthrychau. Ni fesurwyd y darnau hyn gan SR-CT, ond fe'u proseswyd gyda'r lleiafswm o amlygiad i atmosffer y ddaear er mwyn osgoi difrod a halogiad posibl a allai effeithio ar y sbectrwm carbon-ymyl K. Ar ôl dyddodi haen amddiffynnol twngsten, torrwyd a theneuwyd y rhanbarth o ddiddordeb (hyd at 25 × 25 μm2) gyda thrawst ïon Ga+ ar foltedd cyflymu o 30 kV, yna ar 5 kV a cherrynt stiliwr o 40 pA i leihau difrod i'r arwyneb. Yna gosodwyd yr adrannau ultradenau ar rwyll copr estynedig (rhwyll Kochi) 39 gan ddefnyddio micromanipulator wedi'i gyfarparu â FIB.
Seliwyd pelenni Ryugu A0098 (1.6303mg) a C0068 (0.6483mg) ddwywaith mewn dalennau polyethylen purdeb uchel mewn blwch maneg wedi'i lenwi â nitrogen pur ar y SPring-8 heb unrhyw ryngweithio ag atmosffer y ddaear. Cynhaliwyd paratoad sampl ar gyfer JB-1 (craig gyfeirio ddaearegol a gyhoeddwyd gan Arolwg Daearegol Japan) ym Mhrifysgol Fetropolitan Tokyo.
Cynhelir INAA yn y Sefydliad ar gyfer Ymbelydredd Integredig a Gwyddorau Niwclear, Prifysgol Kyoto. Cafodd y samplau eu harbelydru ddwywaith gyda chylchoedd arbelydru gwahanol a ddewiswyd yn ôl hanner oes y niwclid a ddefnyddiwyd ar gyfer meintioli elfennau. Yn gyntaf, cafodd y sampl ei harbelydru mewn tiwb arbelydru niwmatig am 30 eiliad. Mae fflwcsau niwtronau thermol a chyflym yn ffig. 3 yn 4.6 × 1012 a 9.6 × 1011 cm-2 s-1, yn y drefn honno, ar gyfer pennu cynnwys Mg, Al, Ca, Ti, V ac Mn. Cafodd cemegau fel MgO (purdeb 99.99%, Soekawa Chemical), Al (purdeb 99.99%, Soekawa Chemical), a metel Si (purdeb 99.999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) eu harbelydru hefyd i gywiro am adweithiau niwclear ymyrrol fel (n, n). Cafodd y sampl ei arbelydru hefyd â sodiwm clorid (purdeb 99.99%; MANAC) i gywiro am newidiadau yn y fflwcs niwtron.
Ar ôl arbelydru niwtronau, cafodd y ddalen polyethylen allanol ei disodli ag un newydd, a mesurwyd yr ymbelydredd gama a allyrrwyd gan y sampl a'r cyfeirnod ar unwaith gyda synhwyrydd Ge. Ail-arbelyddwyd yr un samplau am 4 awr mewn tiwb arbelydru niwmatig. Mae gan 2 fflycsau niwtron thermol a chyflym o 5.6 1012 ac 1.2 1012 cm-2 s-1, yn y drefn honno, ar gyfer pennu Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Cynnwys Se, Sb, Os, Ir ac Au. Arbelyddwyd samplau rheoli o Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, ac Au trwy roi symiau priodol (o 10 i 50 μg) o doddiannau safonol o grynodiadau hysbys o'r elfennau hyn ar ddau ddarn o bapur hidlo, ac yna arbelydru'r samplau. Perfformiwyd y cyfrif pelydrau gama yn Sefydliad Ymbelydredd Integredig a Gwyddorau Niwclear, Prifysgol Kyoto a Chanolfan Ymchwil RI, Prifysgol Fetropolitan Tokyo. Mae'r gweithdrefnau dadansoddol a'r deunyddiau cyfeirio ar gyfer pennu meintiol elfennau INAA yr un fath â'r rhai a ddisgrifiwyd yn ein gwaith blaenorol.
Defnyddiwyd diffractomedr pelydr-X (Rigaku SmartLab) i gasglu patrymau diffracsiwn samplau Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) yn NIPR. Defnyddiwyd diffractomedr pelydr-X (Rigaku SmartLab) i gasglu patrymau diffracsiwn samplau Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) yn NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0039 (<0 1 и ) C0087 (<1 мг) yn NIPR. Defnyddiwyd diffractomedr pelydr-X (Rigaku SmartLab) i gasglu patrymau diffracsiwn samplau Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), a C0087 (<1 mg) yn 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) 的 在使用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) 的 在 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с исполеньмго с испольмго дифрактометра (Rigaku SmartLab). Cafwyd patrymau diffractiad pelydr-X samplau Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) a C0087 (<1 mg) yn NIPR gan ddefnyddio diffractomedr pelydr-X (Rigaku SmartLab).Cafodd yr holl samplau eu malu'n bowdr mân ar wafer silicon nad yw'n adlewyrchu gan ddefnyddio plât gwydr saffir ac yna eu gwasgaru'n gyfartal ar y wafer silicon nad yw'n adlewyrchu heb unrhyw hylif (dŵr na alcohol). Dyma'r amodau mesur: Cynhyrchir ymbelydredd pelydr-X Cu Kα ar foltedd tiwb o 40 kV a cherrynt tiwb o 40 mA, mae hyd yr hollt cyfyngol yn 10 mm, mae'r ongl dargyfeirio yn (1/6)°, mae'r cyflymder cylchdroi yn y plân yn 20 rpm, ac mae'r ystod yn 2θ (ongl Bragg dwbl) yn 3-100° ac mae'n cymryd tua 28 awr i'w ddadansoddi. Defnyddiwyd opteg Bragg Brentano. Mae'r synhwyrydd yn synhwyrydd lled-ddargludyddion silicon un dimensiwn (D/teX Ultra 250). Tynnwyd pelydrau-X o Cu Kβ gan ddefnyddio hidlydd Ni. Gan ddefnyddio samplau oedd ar gael, cymharwyd mesuriadau o saponit magnesiaidd synthetig (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (serpentin dail, Miyazu, Nikka) a pyrrhotit (monoclinigol 4C, Chihua, Mexico Watts) i nodi copaon a defnyddio data diffractiad data ffeiliau powdr o'r Ganolfan Ryngwladol ar gyfer Data Diffractiad, dolomit (PDF 01-071-1662) a magnetit (PDF 00-019-0629). Cymharwyd data diffractiad o Ryugu hefyd â data ar chondritau carbonaidd wedi'u hydronewid, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, ac Y 980115 CY (cam gwresogi III, 500–750°C). Dangosodd y gymhariaeth debygrwydd ag Orgueil, ond nid ag Y-791198 ac Y 980115.
Mesurwyd sbectrwm NEXAFS gydag ymyl carbon K o adrannau ultradenau o samplau a wnaed o FIB gan ddefnyddio sianel STXM BL4U yng nghyfleuster synchrotron UVSOR yn Sefydliad y Gwyddorau Moleciwlaidd (Okazaki, Japan). Mae maint smotyn trawst wedi'i ffocysu'n optegol gyda phlât parth Fresnel tua 50 nm. Y cam ynni yw 0.1 eV ar gyfer strwythur mân y rhanbarth ymyl agos (283.6–292.0 eV) a 0.5 eV (280.0–283.5 eV a 292.5–300.0 eV) ar gyfer blaen a chefn y rhanbarthau. Gosodwyd yr amser ar gyfer pob picsel delwedd i 2 ms. Ar ôl gwagio, llenwyd siambr ddadansoddol STXM â heliwm ar bwysedd o tua 20 mbar. Mae hyn yn helpu i leihau drifft thermol yr offer opteg pelydr-X yn y siambr a deiliad y sampl, yn ogystal â lleihau difrod a/neu ocsideiddio sampl. Cynhyrchwyd sbectrwm carbon ymyl-K NEXAFS o ddata wedi'i bentyrru gan ddefnyddio meddalwedd aXis2000 a meddalwedd prosesu data perchnogol STXM. Sylwch fod y cas trosglwyddo sampl a'r blwch maneg yn cael eu defnyddio i osgoi ocsideiddio a halogiad sampl.
Yn dilyn dadansoddiad STXM-NEXAFS, dadansoddwyd cyfansoddiad isotopig hydrogen, carbon, a nitrogen sleisys Ryugu FIB gan ddefnyddio delweddu isotop gyda JAMSTEC NanoSIMS 50L. Mae trawst cynradd Cs+ wedi'i ffocysu o tua 2 pA ar gyfer dadansoddiad isotop carbon a nitrogen a thua 13 pA ar gyfer dadansoddiad isotop hydrogen wedi'i rastereiddio dros ardal o tua 24 × 24 µm2 i 30 × 30 µm2 ar y sampl. Ar ôl chwistrellu ymlaen llaw 3 munud ar gerrynt trawst cynradd cymharol gryf, dechreuwyd pob dadansoddiad ar ôl sefydlogi dwyster y trawst eilaidd. Ar gyfer dadansoddi isotopau carbon a nitrogen, cafwyd delweddau o 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– a 12C15N– ar yr un pryd gan ddefnyddio canfod amlblecs lluosydd saith electron gyda datrysiad màs o tua 9000, sy'n ddigonol i wahanu'r holl gyfansoddion isotopig perthnasol. ymyrraeth (h.y. 12C1H ar 13C a 13C14N ar 12C15N). Ar gyfer dadansoddi isotopau hydrogen, cafwyd delweddau 1H-, 2D- a 12C- gyda datrysiad màs o tua 3000 gyda chanfod lluosog gan ddefnyddio tri lluosydd electron. Mae pob dadansoddiad yn cynnwys 30 o ddelweddau wedi'u sganio o'r un ardal, gydag un ddelwedd yn cynnwys 256 × 256 picsel ar gyfer dadansoddiad isotop carbon a nitrogen a 128 × 128 picsel ar gyfer dadansoddiad isotop hydrogen. Yr amser oedi yw 3000 µs fesul picsel ar gyfer dadansoddiad isotop carbon a nitrogen a 5000 µs fesul picsel ar gyfer dadansoddiad isotop hydrogen. Rydym wedi defnyddio hydrad 1-hydroxybenzotriazole fel safonau isotop hydrogen, carbon a nitrogen i galibro ffracsiynu màs offerynnol45.
I bennu cyfansoddiad isotopig silicon graffit cyn-solar ym mhroffil FIB C0068-25, fe wnaethom ddefnyddio chwe lluosydd electron gyda datrysiad màs o tua 9000. Mae'r delweddau'n cynnwys 256 × 256 picsel gydag amser oedi o 3000 µs y picsel. Fe wnaethom galibro offeryn ffracsiynu màs gan ddefnyddio wafferi silicon fel safonau isotop hydrogen, carbon a silicon.
Proseswyd delweddau isotop gan ddefnyddio meddalwedd delweddu NanoSIMS45 NASA. Cywirwyd y data ar gyfer amser marw lluosydd electronau (44 ns) ac effeithiau cyrraedd bron ar yr un pryd. Aliniad sgan gwahanol ar gyfer pob delwedd i gywiro am ddrifft delwedd yn ystod y broses gaffael. Crëir y ddelwedd isotop derfynol trwy ychwanegu ïonau eilaidd o bob delwedd ar gyfer pob picsel sgan.
Ar ôl dadansoddiad STXM-NEXAFS a NanoSIMS, archwiliwyd yr un adrannau FIB gan ddefnyddio microsgop electron trosglwyddo (JEOL JEM-ARM200F) ar foltedd cyflymu o 200 kV yn Kochi, JAMSTEC. Arsylwyd y microstrwythur gan ddefnyddio TEM maes llachar a TEM sganio ongl uchel mewn maes tywyll. Nodwyd cyfnodau mwynau trwy ddiffreithiant electronau manwl a delweddu band dellt, a pherfformiwyd dadansoddiad cemegol gan EDS gyda synhwyrydd drifft silicon 100 mm2 a meddalwedd Gorsaf Ddadansoddi JEOL 4.30. Ar gyfer dadansoddiad meintiol, mesurwyd dwyster pelydr-X nodweddiadol pob elfen yn y modd sganio TEM gydag amser caffael data sefydlog o 30 eiliad, ardal sganio trawst o ~100 × 100 nm2, a cherrynt trawst o 50 pA. Penderfynwyd ar y gymhareb (Si + Al)-Mg-Fe mewn silicadau haenog gan ddefnyddio'r cyfernod arbrofol k, wedi'i gywiro ar gyfer trwch, a gafwyd o safon o pyropagarnet naturiol.
Mae'r holl ddelweddau a dadansoddiadau a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth hon ar gael ar System Archifo a Chyfathrebu Data JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Mae'r erthygl hon yn darparu'r data gwreiddiol.
Kitari, K. ac eraill. Cyfansoddiad arwyneb yr asteroid 162173 Ryugu fel y'i harsylwyd gan offeryn Hayabusa2 NIRS3. Gwyddoniaeth 364, 272–275.
Kim, AJ Chondritau carbonaidd math Yamato (CY): analogau o wyneb asteroid Ryugu? Geochemeg 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Perfformiwyd y dadansoddiad cyfansoddiadol cyntaf o samplau Ryugu gan ddefnyddio microsgop hyperspectrol MicroOmega. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Dadansoddiad rhagarweiniol o'r sampl Hyabusa2 a ddychwelwyd o'r asteroid math-C Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).