Tak fordi du besøgte Nature.com.Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse.For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer).I mellemtiden, for at sikre fortsat support, vil vi gengive webstedet uden stilarter og JavaScript.
Flygtige og rige på organisk stof, C-type asteroider kan være en af ​​de vigtigste kilder til vand på Jorden.På nuværende tidspunkt giver kulstofbærende kondritter den bedste idé om deres kemiske sammensætning, men information om meteoritter er forvrænget: kun de mest holdbare typer overlever at komme ind i atmosfæren og derefter interagere med jordens miljø.Her præsenterer vi resultaterne af en detaljeret volumetrisk og mikroanalytisk undersøgelse af den primære Ryugu-partikel leveret til Jorden af ​​Hayabusa-2-rumfartøjet.Ryugu-partikler viser et tæt match i sammensætning til kemisk ufraktionerede, men vand-ændrede CI (Iwuna-type) kondritter, som er meget udbredt som en indikator for den samlede sammensætning af solsystemet.Denne prøve viser et komplekst rumligt forhold mellem rige alifatiske organiske stoffer og lagdelte silikater og indikerer en maksimal temperatur på omkring 30 °C under vanderosion.Vi fandt en overflod af deuterium og diazonium i overensstemmelse med en ekstrasolær oprindelse.Ryugu-partikler er det mest uforurenede og uadskillelige fremmede materiale, der nogensinde er blevet undersøgt, og passer bedst til solsystemets samlede sammensætning.
Fra juni 2018 til november 2019 gennemførte Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Hayabusa2-rumfartøjet en omfattende fjernundersøgelse af asteroiden Ryugu.Data fra det nære infrarøde spektrometer (NIRS3) ved Hayabusa-2 tyder på, at Ryugu kan være sammensat af et materiale, der ligner termisk og/eller stød-metamorfe kulstofholdige kondritter.Det tætteste match er CY-kondrit (Yamato-type) 2. Ryugus lave albedo kan forklares med tilstedeværelsen af ​​et stort antal kulstofrige komponenter, samt partikelstørrelse, porøsitet og rumlige vejrpåvirkninger.Hayabusa-2 rumfartøjet foretog to landinger og prøveindsamling på Ryuga.Ved den første landing den 21. februar 2019 blev der opnået overflademateriale, som blev opbevaret i rum A i returkapslen, og ved den anden landing den 11. juli 2019 blev der opsamlet materiale nær et kunstigt krater dannet af en lille bærbar slaganordning.Disse prøver opbevares i afdeling C. Indledende ikke-destruktiv karakterisering af partiklerne i trin 1 i specielle, uforurenede og rene nitrogenfyldte kamre på JAXA-administrerede faciliteter indikerede, at Ryugu-partiklerne mest lignede CI4-kondriter og udviste "forskellige niveauer af variation"3.Den tilsyneladende modstridende klassificering af Ryugu, svarende til CY- eller CI-kondriter, kan kun løses ved detaljeret isotopisk, elementær og mineralogisk karakterisering af Ryugu-partikler.Resultaterne præsenteret her giver et solidt grundlag for at bestemme, hvilken af ​​disse to foreløbige forklaringer på den overordnede sammensætning af asteroiden Ryugu er mest sandsynlig.
Otte Ryugu-pellets (ca. 60 mg i alt), fire fra kammer A og fire fra kammer C, blev tildelt fase 2 for at styre Kochi-teamet.Hovedformålet med undersøgelsen er at belyse arten, oprindelsen og udviklingshistorien for asteroiden Ryugu, og at dokumentere ligheder og forskelle med andre kendte udenjordiske prøver såsom kondritter, interplanetære støvpartikler (IDP'er) og tilbagevendende kometer.Prøver indsamlet af NASAs Stardust-mission.
Detaljeret mineralogisk analyse af fem Ryugu-korn (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) viste, at de hovedsageligt er sammensat af fin- og grovkornede phyllosilicater (~64-88 vol.%; Fig. 1a, b, Supplerende Fig. 1).og yderligere tabel 1).Grovkornede phyllosilicater forekommer som pinnate aggregater (op til titusinder af mikrometer i størrelse) i finkornede, phyllosilikatrige matricer (mindre end et par mikrometer i størrelse).Lagdelte silikatpartikler er serpentin-saponit symbionter (fig. 1c).(Si + Al)-Mg-Fe-kortet viser også, at den bulklagdelte silikatmatrix har en mellemsammensætning mellem serpentin og saponit (fig. 2a, b).Filosilikatmatrixen indeholder carbonatmineraler (~2-21 vol.%), sulfidmineraler (~2,4-5,5 vol.%) og magnetit (~3,6-6,8 vol.%).En af de partikler, der blev undersøgt i denne undersøgelse (C0009) indeholdt en lille mængde (~0,5 vol.%) vandfri silicater (olivin og pyroxen), som kan hjælpe med at identificere kildematerialet, der udgjorde den rå Ryugu-sten5.Dette vandfri silikat er sjældent i Ryugu-pellets og blev kun positivt identificeret i C0009-pellets.Carbonater er til stede i matrixen som fragmenter (mindre end et par hundrede mikrometer), for det meste dolomit, med små mængder calciumcarbonat og brinell.Magnetit forekommer som isolerede partikler, framboider, plaques eller sfæriske aggregater.Sulfider er hovedsageligt repræsenteret af pyrrhotit i form af uregelmæssige hexagonale prismer/plader eller lægter.Matrixen indeholder en stor mængde submikron pentlandit eller i kombination med pyrrhotit. Kulstofrige faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den phyllosilikatrige matrix. Kulstofrige faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den phyllosilikatrige matrix. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой philлосиликатами матрице. Kulstofrige faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den phyllosilikatrige matrix.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 philлосиликатами матрице. Kulstofrige faser (<10 µm i størrelse) dominerer i den phyllosilikatrige matrix.Andre hjælpemineraler er vist i supplerende tabel 1. Listen over mineraler bestemt ud fra røntgendiffraktionsmønsteret af C0087- og A0029- og A0037-blandingen er meget konsistent med den, der er bestemt i CI (Orgueil)-kondritten, men adskiller sig meget fra CY- og CM-dataene (Migrithei-type ekspanderet) og figur2 chondrite1.Det samlede grundstofindhold i Ryugu-korn (A0098, C0068) er også i overensstemmelse med chondrit 6 CI (udvidede data, fig. 2 og supplerende tabel 2).I modsætning hertil er CM-kondriter udtømt i moderat og meget flygtige elementer, især Mn og Zn, og højere i ildfaste elementer7.Koncentrationerne af nogle elementer varierer meget, hvilket kan være en afspejling af prøvens iboende heterogenitet på grund af den lille størrelse af individuelle partikler og den resulterende prøveudtagningsbias.Alle petrologiske, mineralogiske og elementære egenskaber indikerer, at Ryugu-korn minder meget om kondritter CI8,9,10.En bemærkelsesværdig undtagelse er fraværet af ferrihydrit og sulfat i Ryugu-korn, hvilket tyder på, at disse mineraler i CI-kondriter blev dannet af terrestrisk forvitring.
a, sammensat røntgenbillede af Mg Kα (rød), Ca Kα (grøn), Fe Kα (blå) og S Kα (gul) tørpoleret sektion C0068.Fraktionen består af lagdelte silikater (rød: ~88 vol%), karbonater (dolomit; lysegrøn: ~1,6 vol%), magnetit (blå: ~5,3 vol%) og sulfider (gul: sulfid = ~2,5% vol. essay. b, billede af konturregionen i tilbagespredte elektroner på a. Dole – i sulfid; Magnet jernsaft; – fedtsten, Srp – serpentine.c, højopløsnings-transmissionselektronmikroskopi (TEM) billede af en typisk saponit-serpentin-sammenvækst, der viser serpentin- og saponitgitterbånd på henholdsvis 0,7 nm og 1,1 nm.
Sammensætningen af ​​matrixen og lagdelt silikat (ved %) af Ryugu A0037 (fyldige røde cirkler) og C0068 (fyldte blå cirkler) partikler er vist i det (Si+Al)-Mg-Fe ternære system.a, Electron Probe Microanalyse (EPMA) resultater plottet mod CI-kondriter (Ivuna, Orgueil, Alais)16 vist i gråt til sammenligning.b, Scanning TEM (STEM) og energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) analyse vist til sammenligning med Orgueil9 og Murchison46 meteoritter og hydratiseret IDP47.Finkornede og grovkornede phyllosilicater blev analyseret, idet man undgår små partikler af jernsulfid.De stiplede linjer i a og b viser opløsningslinjerne for saponit og serpentin.Den jernrige sammensætning i a kan skyldes submikron jernsulfidkorn i de lagdelte silikatkorn, hvilket ikke kan udelukkes af den rumlige opløsning af EPMA-analysen.Datapunkter med et højere Si-indhold end saponitten i b kan være forårsaget af tilstedeværelsen af ​​nanostørrelse amorft silicium-rigt materiale i mellemrummene i phyllosilikatlaget.Antal analyser: N=69 for A0037, N=68 for EPMA, N=68 for C0068, N=19 for A0037 og N=27 for C0068 for STEM-EDS.c, isotopkort over trioxypartikel Ryugu C0014-4 sammenlignet med chondritværdier CI (Orgueil), CY (Y-82162) og litteraturdata (CM og C2-ung)41,48,49.Vi har indhentet data for Orgueil og Y-82162 meteoritter.CCAM er en linje af vandfri kulstofholdige chondritmineraler, TFL er en jordskillelinje.d, Δ17O og δ18O kort over Ryugu-partikel C0014-4, CI-kondrit (Orgueil) og CY-kondrit (Y-82162) (denne undersøgelse).Δ17O_Ryugu: Værdien af ​​Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Gennemsnitlig Δ17O-værdi for Orgueil.Δ17O_Y-82162: Gennemsnitlig Δ17O-værdi for Y-82162.CI- og CY-data fra litteraturen 41, 48, 49 er også vist til sammenligning.
Masseisotopanalyse af oxygen blev udført på en 1,83 mg prøve af materiale ekstraheret fra granulært C0014 ved laserfluorering (metoder).Til sammenligning kørte vi syv kopier af Orgueil (CI) (total masse = 8,96 mg) og syv kopier af Y-82162 (CY) (samlet masse = 5,11 mg) (Supplerende tabel 3).
På fig.2d viser en klar adskillelse af Δ17O og δ18O mellem vægtgennemsnitspartiklerne fra Orgueil og Ryugu sammenlignet med Y-82162.Δ17O for Ryugu C0014-4-partiklen er højere end Orgeil-partiklens Δ17O på trods af overlapningen ved 2 sd.Ryugu-partikler har højere Δ17O-værdier sammenlignet med Orgeil, hvilket kan afspejle sidstnævntes terrestriske forurening siden dets fald i 1864. Forvitring i det terrestriske miljø11 resulterer nødvendigvis i inkorporering af atmosfærisk oxygen, hvilket bringer den samlede analyse tættere på den terrestriske fraktioneringslinje (TFL).Denne konklusion er i overensstemmelse med de mineralogiske data (diskuteret tidligere), at Ryugu-korn ikke indeholder hydrater eller sulfater, mens Orgeil gør.
Baseret på ovenstående mineralogiske data understøtter disse resultater en sammenhæng mellem Ryugu-korn og CI-kondriter, men udelukker en association af CY-kondriter.Det faktum, at Ryugu-korn ikke er forbundet med CY-kondriter, som viser tydelige tegn på dehydreringsmineralogi, er gådefuldt.Orbitale observationer af Ryugu synes at indikere, at den har gennemgået dehydrering og derfor sandsynligvis er sammensat af CY-materiale.Årsagerne til denne tilsyneladende forskel er stadig uklare.En oxygenisotopanalyse af andre Ryugu-partikler er præsenteret i et ledsagende papir 12. Resultaterne af dette udvidede datasæt er imidlertid også i overensstemmelse med sammenhængen mellem Ryugu-partikler og CI-kondriter.
Ved hjælp af koordinerede mikroanalyseteknikker (Supplerende Fig. 3) undersøgte vi den rumlige fordeling af organisk kulstof over hele overfladearealet af den fokuserede ionstrålefraktion (FIB) C0068.25 (fig. 3a-f).Finstruktur røntgenabsorptionsspektre af kulstof (NEXAFS) ved den nære kant i sektion C0068.25, der viser flere funktionelle grupper – aromatiske eller C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) og C( =O)O (288,8 fraværende ved 288,8 eV) struktur. 3a), hvilket betyder en lav grad af termisk variation.Den stærke CH-top (287,5 eV) af de partielle organiske stoffer i C0068.25 adskiller sig fra de uopløselige organiske stoffer fra tidligere undersøgte carbonholdige kondritter og ligner mere IDP14 og kometpartikler opnået ved Stardust-missionen.En stærk CH-top ved 287,5 eV og en meget svag aromatisk eller C=C-top ved 285,2 eV indikerer, at organiske forbindelser er rige på alifatiske forbindelser (Fig. 3a og Supplerende Fig. 3a).Områder rige på alifatiske organiske forbindelser er lokaliseret i grovkornede phyllosilicater, samt i områder med en dårlig aromatisk (eller C=C) kulstofstruktur (fig. 3c,d).I modsætning hertil viste A0037,22 (Supplerende Fig. 3) delvist et lavere indhold af alifatiske kulstofrige områder.Den underliggende mineralogi af disse korn er rig på karbonater, svarende til chondrit CI 16, hvilket tyder på omfattende ændring af kildevandet (Supplerende tabel 1).Oxiderende forhold vil favorisere højere koncentrationer af carbonyl- og carboxylfunktionelle grupper i organiske forbindelser forbundet med carbonater.Submikronfordelingen af ​​organiske stoffer med alifatiske kulstofstrukturer kan være meget forskellig fra fordelingen af ​​grovkornede lagdelte silikater.Antydninger af alifatiske organiske forbindelser forbundet med phyllosilicate-OH blev fundet i Tagish Lake-meteoritten.Koordinerede mikroanalytiske data tyder på, at organisk stof rig på alifatiske forbindelser kan være udbredt i C-type asteroider og tæt forbundet med phyllosilicater.Denne konklusion er i overensstemmelse med tidligere rapporter om alifatiske/aromatiske CH'er i Ryugu-partikler demonstreret af MicroOmega, et nær-infrarødt hyperspektralt mikroskop.Et vigtigt og uløst spørgsmål er, om de unikke egenskaber af alifatiske kulstofrige organiske forbindelser forbundet med grovkornede phyllosilicater observeret i denne undersøgelse kun findes på asteroiden Ryugu.
a, NEXAFS kulstofspektre normaliseret til 292 eV i den aromatiske (C=C) rige region (rød), i den alifatiske rige region (grøn) og i matrixen (blå).Den grå linje er Murchison 13 uopløselige organiske spektrum til sammenligning.au, voldgiftsenhed.b, Scanning transmission røntgenmikroskopi (STXM) spektralbillede af en carbon K-kant, der viser, at sektionen er domineret af carbon.c, RGB-kompositplot med aromatiske (C=C) rige områder (røde), alifatiske rige områder (grøn) og matrix (blå).d, organiske stoffer rige på alifatiske forbindelser er koncentreret i grovkornet phyllosilikat, området er forstørret fra de hvide prikkede felter i b og c.e, store nanosfærer (ng-1) i området forstørret fra den hvide stiplede boks i b og c.Til: pyrrhotit.Pn: nikkel-chromit.f, sekundær ionmassespektrometri i nanoskala (NanoSIMS), hydrogen (1H), kulstof (12C) og nitrogen (12C14N) grundstofbilleder, 12C/1H elementforhold billeder, og kryds δD, δ13C og δ15N isotopbilleder – Sektion PG-1grafit med ekstrem berigelse C (4-3-elementer, der kan beriges med præsolar).
Kinetiske undersøgelser af nedbrydning af organisk stof i Murchison-meteoritter kan give vigtig information om den heterogene fordeling af alifatisk organisk materiale rigt på Ryugu-korn.Denne undersøgelse viser, at alifatiske CH-bindinger i organisk stof vedvarer op til en maksimal temperatur på omkring 30°C ved forælderen og/eller ændres med tid-temperatur-forhold (f.eks. 200 år ved 100°C og 0°C 100 millioner år)..Hvis prækursoren ikke opvarmes til en given temperatur i mere end en vis tid, kan den oprindelige fordeling af alifatiske organiske stoffer, der er rige på phyllosilicate, bevares.Kildestensvandsændringer kan dog komplicere denne fortolkning, da carbonatrig A0037 ikke viser nogen kulstofrige alifatiske regioner forbundet med phyllosilicater.Denne lave temperaturændring svarer nogenlunde til tilstedeværelsen af ​​kubisk feldspat i Ryugu-korn (Supplerende tabel 1) 20.
Fraktion C0068.25 (ng-1; fig. 3a-c,e) indeholder en stor nanosfære, der viser meget aromatiske (eller C=C), moderat alifatiske og svage spektre af C(=O)O og C=O..Signaturen af ​​alifatisk kulstof svarer ikke til signaturen af ​​uopløselige organiske stoffer i bulk og organiske nanosfærer forbundet med kondritter (Fig. 3a) 17,21.Raman og infrarød spektroskopisk analyse af nanosfærer i Lake Tagish viste, at de består af alifatiske og oxiderede organiske forbindelser og uordnede polycykliske aromatiske organiske forbindelser med en kompleks struktur22,23.Fordi den omgivende matrix indeholder organiske stoffer rige på alifatiske forbindelser, kan signaturen af ​​alifatisk carbon i ng-1 være en analytisk artefakt.Interessant nok indeholder ng-1 indlejrede amorfe silikater (fig. 3e), en tekstur, der endnu ikke er blevet rapporteret for udenjordiske organiske stoffer.Amorfe silicater kan være naturlige komponenter af ng-1 eller være resultatet af amorfisering af vandige/vandfrie silicater med ion- og/eller elektronstråle under analyse.
NanoSIMS ionbilleder af C0068.25 sektionen (Fig. 3f) viser ensartede ændringer i δ13C og δ15N, bortset fra præsolar korn med en stor 13C berigelse på 30.811‰ (PG-1 i δ13C billedet i Fig. 3f) (Supplementær T 4).Røntgenbilleder af elementære korn og højopløselige TEM-billeder viser kun kulstofkoncentrationen og afstanden mellem basalplanerne på 0,3 nm, hvilket svarer til grafit.Det er bemærkelsesværdigt, at værdierne for δD (841 ± 394‰) og δ15N (169 ± 95‰), beriget med alifatisk organisk materiale forbundet med grovkornede phyllosilicater, viser sig at være lidt højere end gennemsnittet for hele regionen C (δD ± 5298 ± 5298 ± 5329 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) i C0068.25 (Supplerende tabel 4).Denne observation tyder på, at de alifatisk-rige organiske stoffer i grovkornede phyllosilicater kan være mere primitive end de omgivende organiske stoffer, da sidstnævnte kan have gennemgået isotopudveksling med det omgivende vand i den oprindelige krop.Alternativt kan disse isotopiske ændringer også være relateret til den indledende dannelsesproces.Det fortolkes, at finkornede lagdelte silikater i CI-kondriter blev dannet som et resultat af kontinuerlig ændring af de oprindelige grovkornede vandfri silikatklynger.Alifatisk rigt organisk stof kan være dannet fra forstadiemolekyler i den protoplanetariske skive eller det interstellare medium før dannelsen af ​​solsystemet, og blev derefter lidt ændret under vandskiftene i Ryugu (store) moderlegeme. Størrelsen (<1,0 km) af Ryugu er for lille til at opretholde den indre varme tilstrækkeligt til, at vandig ændring kan danne vandholdige mineraler25. Størrelsen (<1,0 km) af Ryugu er for lille til at opretholde tilstrækkelig intern varme til, at vandig ændring kan danne vandholdige mineraler25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного измовизмов нералов25. Størrelse (<1,0 km) Ryugu er for lille til at opretholde tilstrækkelig intern varme til, at vandskift kan danne vandmineraler25. 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吀牴25〫牴25 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴25〫牴25 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло for изменения воды с образованимин 2. Størrelsen af ​​Ryugu (<1,0 km) er for lille til at understøtte intern varme til at ændre vand for at danne vandmineraler25.Derfor kan det være nødvendigt med Ryugu-forgængere i titusvis af kilometer i størrelse.Organisk stof rig på alifatiske forbindelser kan bevare deres oprindelige isotopforhold på grund af association med grovkornede phyllosilicater.Den nøjagtige natur af de isotopiske tunge bærere forbliver imidlertid usikker på grund af den komplekse og delikate blanding af de forskellige komponenter i disse FIB-fraktioner.Disse kan være organiske stoffer rige på alifatiske forbindelser i Ryugu-granulat eller grove phyllosilicater, der omgiver dem.Bemærk, at organisk stof i næsten alle kulstofholdige kondritter (inklusive CI-kondritter) har en tendens til at være rigere på D end i phyllosilicater, med undtagelse af CM Paris 24, 26 meteoritter.
Plots af volumen δD og δ15N af FIB-skiver opnået for A0002.23 og A0002.26, A0037.22 og A0037.23 og C0068.23, C0068.25 og C0068.26 FIB-skiver (i alt 7-stykker af en FIB-skive af 3 stk. s af solsystemet er vist i fig.4 (Supplerende tabel 4)27,28.Volumenændringer i δD og δ15N i A0002-, A0037- og C0068-profilerne er i overensstemmelse med dem i IDP, men højere end i CM- og CI-kondriterne (fig. 4).Bemærk, at intervallet af δD-værdier for Comet 29-prøven (-240 til 1655‰) er større end for Ryugu.Ryukyu-profilernes rumfang δD og δ15N er som regel mindre end gennemsnittet for kometer af Jupiter-familien og Oort-skyen (fig. 4).De lavere δD-værdier af CI-kondriterne kan afspejle indflydelsen af ​​terrestrisk forurening i disse prøver.I betragtning af lighederne mellem Bells, Lake Tagish og IDP kan den store heterogenitet i δD- og δN-værdier i Ryugu-partikler afspejle ændringer i de indledende isotopiske signaturer af organiske og vandige sammensætninger i det tidlige solsystem.De lignende isotopiske ændringer i δD og δN i Ryugu- og IDP-partikler tyder på, at begge kunne være dannet fra materiale fra samme kilde.Det menes, at internt fordrevne stammer fra kometkilder 14 .Derfor kan Ryugu indeholde kometlignende materiale og/eller i det mindste det ydre solsystem.Dette kan dog være sværere end vi angiver her på grund af (1) blandingen af ​​sfærulitisk og D-rigt vand på moderkroppen 31 og (2) kometens D/H-forhold som funktion af kometaktivitet 32 ​​.Årsagerne til den observerede heterogenitet af brint- og nitrogenisotoper i Ryugu-partikler er ikke fuldt ud forstået, delvist på grund af det begrænsede antal analyser, der er tilgængelige i dag.Resultaterne af hydrogen- og nitrogenisotopsystemer rejser stadig muligheden for, at Ryugu indeholder det meste af materialet uden for solsystemet og dermed kan vise en vis lighed med kometer.Ryugu-profilen viste ingen tilsyneladende korrelation mellem δ13C og δ15N (Supplerende tabel 4).
Den overordnede H- og N-isotopsammensætning af Ryugu-partikler (røde cirkler: A0002, A0037; blå cirkler: C0068) korrelerer med solens størrelse 27, Jupiter-middelfamilien (JFC27) og Oort-skykometer (OCC27), IDP28 og kulholdige kondruler.Sammenligning af meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Isotopsammensætningen er angivet i supplerende tabel 4. De stiplede linjer er de terrestriske isotopværdier for H og N.
Transporten af ​​flygtige stoffer (f.eks. organisk materiale og vand) til Jorden er fortsat et problem26,27,33.Submikron organisk materiale forbundet med grove phyllosilicater i Ryugu-partikler identificeret i denne undersøgelse kan være en vigtig kilde til flygtige stoffer.Organisk stof i grovkornede phyllosilicater er bedre beskyttet mod nedbrydning16,34 og henfald35 end organisk stof i finkornede matricer.Den tungere isotopiske sammensætning af brint i partiklerne betyder, at de sandsynligvis ikke er den eneste kilde til flygtige stoffer, der transporteres til den tidlige Jord.De kan blandes med komponenter med en lettere hydrogenisotopsammensætning, som det for nylig blev foreslået i hypotesen om tilstedeværelsen af ​​solvinddrevet vand i silikater.
I denne undersøgelse viser vi, at CI-meteoritter, på trods af deres geokemiske betydning som repræsentanter for solsystemets samlede sammensætning, 6,10 er terrestriske forurenede prøver.Vi leverer også direkte beviser for interaktioner mellem rigt alifatisk organisk materiale og tilstødende vandholdige mineraler og foreslår, at Ryugu kan indeholde ekstrasolært materiale37.Resultaterne af denne undersøgelse viser tydeligt vigtigheden af ​​direkte prøveudtagning af protoasteroider og behovet for at transportere returnerede prøver under fuldstændig inerte og sterile forhold.De beviser, der præsenteres her, viser, at Ryugu-partikler utvivlsomt er et af de mest uforurenede solsystemmaterialer, der er tilgængelige til laboratorieforskning, og yderligere undersøgelse af disse dyrebare prøver vil uden tvivl udvide vores forståelse af tidlige solsystemprocesser.Ryugu-partikler er den bedste repræsentation af solsystemets samlede sammensætning.
For at bestemme den komplekse mikrostruktur og kemiske egenskaber af prøver i submikronskala brugte vi synkrotronstrålingsbaseret computertomografi (SR-XCT) og SR røntgendiffraktion (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM-analyse.Ingen nedbrydning, forurening på grund af jordens atmosfære og ingen skade fra fine partikler eller mekaniske prøver.I mellemtiden har vi udført systematisk volumetrisk analyse ved hjælp af scanningelektronmikroskopi (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentel neutronaktiveringsanalyse (INAA) og laseroxygenisotopfluoreringsudstyr.Analyseprocedurerne er vist i supplerende figur 3, og hver analyse er beskrevet i de følgende afsnit.
Partikler fra asteroiden Ryugu blev genvundet fra Hayabusa-2 reentry-modulet og leveret til JAXA Control Center i Sagamihara, Japan, uden at forurene jordens atmosfære4.Efter indledende og ikke-destruktiv karakterisering på en JAXA-administreret facilitet, skal du bruge forseglelige overføringsbeholdere mellem stedet og prøvekapselposer (10 eller 15 mm diameter safirkrystal og rustfrit stål, afhængigt af prøvestørrelsen) for at undgå miljøinterferens.miljø.y og/eller jordforurenende stoffer (f.eks. vanddamp, kulbrinter, atmosfæriske gasser og fine partikler) og krydskontaminering mellem prøver under prøveforberedelse og transport mellem institutter og universiteter38.For at undgå nedbrydning og forurening på grund af interaktion med jordens atmosfære (vanddamp og ilt), blev alle typer prøveforberedelse (inklusive flis med en tantalmejsel ved anvendelse af en afbalanceret diamanttråd (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) og skæring af epoxy) forberedelse til installation) .Alle genstande, der bruges her, renses med en kombination af ultrarent vand og ethanol ved hjælp af ultralydsbølger af forskellige frekvenser.
Her studerer vi National Polar Research Institute (NIPR) meteoritsamling af Antarctic Meteorite Research Center (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 og CY: Y 980115).
Til overførsel mellem instrumenter til SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS og TEM-analyse brugte vi den universelle ultratynde prøveholder beskrevet i tidligere undersøgelser38.
SR-XCT-analyse af Ryugu-prøver blev udført ved hjælp af det integrerede CT-system BL20XU/SPring-8.Det integrerede CT-system består af forskellige måletilstande: bredt synsfelt og lav opløsning (WL) tilstand til at fange hele strukturen af ​​prøven, smalt synsfelt og høj opløsning (NH) tilstand for nøjagtig måling af prøveområdet.interesse og røntgenbilleder for at opnå et diffraktionsmønster af prøvens volumen, og udføre XRD-CT for at opnå et 2D-diagram af de horisontale plane mineralfaser i prøven.Bemærk, at alle målinger kan udføres uden at bruge det indbyggede system til at fjerne prøveholderen fra basen, hvilket giver mulighed for nøjagtige CT- og XRD-CT-målinger.WL-mode røntgendetektoren (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) var udstyret med et ekstra 4608 × 4608 pixel metal-oxid-halvleder (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) med en scintillator bestående af 10 tykkelse lutetium 5:02 C aluminum og 10 tykkelsen lutetium 5:02C relæ linse.Pixelstørrelsen i WL-tilstand er omkring 0,848 µm.Således er synsfeltet (FOV) i WL-tilstand ca. 6 mm i offset CT-tilstand.NH-mode røntgendetektor (BM AA50; Hamamatsu Photonics) var udstyret med en 20 µm tyk gadolinium-aluminium-gallium granat (Gd3Al2Ga3O12) scintillator, et CMOS-kamera (C11440-22CU) med en opløsning på 2048 × 2048 pixels;Hamamatsu Photonics) og en ×20 linse.Pixelstørrelsen i NH-tilstand er ~0,25 µm, og synsfeltet er ~0,5 mm.Detektoren til XRD-tilstanden (BM AA60; Hamamatsu Photonics) var udstyret med en scintillator bestående af en 50 µm tyk P43 (Gd2O2S:Tb) pulverskærm, et CMOS-kamera med 2304 × 2304 pixel opløsning (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics-linse) og et relay-objektiv.Detektoren har en effektiv pixelstørrelse på 19,05 µm og et synsfelt på 43,9 mm2.For at øge FOV anvendte vi en offset CT-procedure i WL-tilstand.Det transmitterede lysbillede til CT-rekonstruktion består af et billede i området 180° til 360° reflekteret vandret omkring rotationsaksen og et billede i området 0° til 180°.
I XRD-tilstand fokuseres røntgenstrålen af ​​en Fresnel-zoneplade.I denne tilstand er detektoren placeret 110 mm bag prøven, og strålestoppet er 3 mm foran detektoren.Diffraktionsbilleder i 2θ-området fra 1,43° til 18,00° (gitterstigning d = 16,6-1,32 Å) blev opnået med røntgenpletten fokuseret i bunden af ​​detektorens synsfelt.Prøven bevæger sig lodret med regelmæssige intervaller med en halv omgang for hvert lodret scanningstrin.Hvis mineralpartiklerne opfylder Bragg-betingelserne, når de drejes 180°, er det muligt at opnå diffraktion af mineralpartiklerne i det vandrette plan.Diffraktionsbillederne blev derefter kombineret til et billede for hvert vertikalt scanningstrin.SR-XRD-CT-assaybetingelserne er næsten de samme som dem for SR-XRD-assayet.I XRD-CT-tilstand er detektoren placeret 69 mm bag prøven.Diffraktionsbilleder i 2θ-området spænder fra 1,2° til 17,68° (d = 19,73 til 1,35 Å), hvor både røntgenstrålen og strålebegrænseren er på linje med centrum af detektorens synsfelt.Scan prøven vandret, og drej prøven 180°.SR-XRD-CT-billederne blev rekonstrueret med maksimale mineralintensiteter som pixelværdier.Ved horisontal scanning scannes prøven typisk i 500-1000 trin.
For alle eksperimenter blev røntgenenergien fastsat til 30 keV, da dette er den nedre grænse for røntgengennemtrængning i meteoritter med en diameter på omkring 6 mm.Antallet af billeder opnået for alle CT-målinger under 180° rotation var 1800 (3600 for offset CT-programmet), og eksponeringstiden for billederne var 100 ms for WL-tilstand, 300 ms for NH-tilstand, 500 ms for XRD og 50 ms.ms for XRD-CT ms.Typisk prøvescanningstid er ca. 10 minutter i WL-tilstand, 15 minutter i NH-tilstand, 3 timer for XRD og 8 timer for SR-XRD-CT.
CT-billeder blev rekonstrueret ved konvolutionel tilbageprojektion og normaliseret for en lineær dæmpningskoefficient fra 0 til 80 cm-1.Slice-softwaren blev brugt til at analysere 3D-dataene, og muXRD-softwaren blev brugt til at analysere XRD-dataene.
Epoxy-fikserede Ryugu-partikler (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) blev gradvist poleret på overfladen til niveauet af en 0,5 µm (3M) diamantfilm under tørre forhold, hvilket undgår, at materialet kommer i kontakt med overfladen under poleringsprocessen.Den polerede overflade af hver prøve blev først undersøgt ved lysmikroskopi og derefter tilbagespredte elektroner for at opnå mineralogi og teksturbilleder (BSE) af prøverne og kvalitative NIPR-elementer ved hjælp af en JEOL JSM-7100F SEM udstyret med et energidispersivt spektrometer (AZtec).energi) billede.For hver prøve blev indholdet af større og mindre elementer analyseret ved hjælp af en elektronprobe-mikroanalysator (EPMA, JEOL JXA-8200).Analyser phyllosilicat- og carbonatpartikler ved 5 nA, naturlige og syntetiske standarder ved 15 keV, sulfider, magnetit, olivin og pyroxen ved 30 nA.Modale kvaliteter blev beregnet ud fra elementkort og BSE-billeder ved hjælp af ImageJ 1.53-software med passende tærskler vilkårligt indstillet for hvert mineral.
Oxygenisotopanalyse blev udført ved Open University (Milton Keynes, UK) ved hjælp af et infrarødt laserfluoreringssystem.Hayabusa2-prøver blev leveret til Open University 38 i nitrogenfyldte beholdere til overførsel mellem faciliteter.
Prøvefyldning blev udført i en nitrogenhandskeboks med et overvåget iltniveau under 0,1 %.Til Hayabusa2-analysearbejde blev der fremstillet en ny Ni-prøveholder, der kun består af to prøvehuller (diameter 2,5 mm, dybde 5 mm), den ene til Hayabusa2-partikler og den anden til intern obsidianstandard.Under analyse blev prøvebrønden, der indeholdt Hayabusa2-materialet, dækket med et internt BaF2-vindue på ca. 1 mm tykt og 3 mm i diameter for at holde prøven under laserreaktionen.BrF5-strømmen til prøven blev opretholdt af en gasblandingskanal skåret i Ni-prøveholderen.Prøvekammeret blev også omkonfigureret, så det kunne fjernes fra vakuumfluoreringslinjen og derefter åbnes i en nitrogenfyldt handskeboks.Det todelte kammer blev forseglet med en kobberpakning kompressionsforsegling og en EVAC Quick Release CeFIX 38 kædeklemme.Et 3 mm tykt BaF2-vindue på toppen af ​​kammeret giver mulighed for samtidig observation af prøven og laseropvarmning.Efter påfyldning af prøven, fastspændes kammeret igen og tilsluttes igen til den fluorerede linje.Forud for analyse blev prøvekammeret opvarmet under vakuum til ca. 95°C natten over for at fjerne eventuel adsorberet fugt.Efter opvarmning natten over fik kammeret lov til at afkøle til stuetemperatur, og derefter blev den del, der blev udsat for atmosfæren under prøveoverførsel, renset med tre alikvoter af BrF5 for at fjerne fugt.Disse procedurer sikrer, at Hayabusa 2-prøven ikke udsættes for atmosfæren og ikke forurenes af fugt fra den del af den fluorerede linje, der udluftes til atmosfæren under prøvepåfyldning.
Ryugu C0014-4 og Orgueil (CI) partikelprøver blev analyseret i en modificeret "enkelt" tilstand42, mens Y-82162 (CY) analyse blev udført på en enkelt bakke med flere prøvebrønde41.På grund af deres vandfri sammensætning er det ikke nødvendigt at bruge en enkelt metode til CY-kondriter.Prøverne blev opvarmet under anvendelse af en Photon Machines Inc. infrarød CO2-laser.effekt på 50 W (10,6 µm) monteret på XYZ-portalen i nærvær af BrF5.Det indbyggede videosystem overvåger reaktionens forløb.Efter fluorering blev det frigjorte O2 skrubbet under anvendelse af to kryogene nitrogenfælder og et opvarmet leje af KBr for at fjerne eventuelt overskydende fluor.Den isotopiske sammensætning af renset oxygen blev analyseret på et Thermo Fisher MAT 253 dual-channel massespektrometer med en masseopløsning på ca. 200.
I nogle tilfælde var mængden af ​​gasformig O2 frigivet under prøvens reaktion mindre end 140 µg, hvilket er den omtrentlige grænse for brug af bælganordningen på MAT 253 massespektrometeret.I disse tilfælde skal du bruge mikrovolumener til analyse.Efter analyse af Hayabusa2-partiklerne blev den interne obsidianstandard fluoreret, og dens oxygenisotopsammensætning blev bestemt.
Ioner af NF+ NF3+-fragmentet interfererer med strålen med masse 33 (16O17O).For at eliminere dette potentielle problem behandles de fleste prøver ved hjælp af kryogene separationsprocedurer.Dette kan gøres i fremadgående retning før MAT 253-analysen eller som en anden analyse ved at føre den analyserede gas tilbage til den specielle molekylsigte og passere den igen efter den kryogene separation.Kryogen separation involverer tilførsel af gas til en molekylsigte ved flydende nitrogentemperatur og derefter udledning af den til en primær molekylsigte ved en temperatur på -130°C.Omfattende test har vist, at NF+ forbliver på den første molekylsigte, og der sker ingen signifikant fraktionering ved brug af denne metode.
Baseret på gentagne analyser af vores interne obsidianstandarder er systemets overordnede nøjagtighed i bælgtilstand: ±0,053‰ for δ17O, ±0,095‰ for δ18O, ±0,018‰ for Δ17O (2 sd).Iltisotopanalyse er givet i standard deltanotation, hvor delta18O beregnes som:
Brug også 17O/16O-forholdet for δ17O.VSMOW er den internationale standard for Vienna Mean Sea Water Standard.Δ17O repræsenterer afvigelsen fra jordfraktioneringslinjen, og beregningsformlen er: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Alle data præsenteret i supplerende tabel 3 er blevet korrigeret for gap.
Sektioner på ca. 150 til 200 nm tykke blev ekstraheret fra Ryugu-partikler ved hjælp af et Hitachi High Tech SMI4050 FIB-instrument ved JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Bemærk, at alle FIB-sektioner blev genvundet fra ubearbejdede fragmenter af ubearbejdede partikler efter at være blevet fjernet fra N2-gasfyldte beholdere til overførsel mellem objekter.Disse fragmenter blev ikke målt med SR-CT, men blev behandlet med minimal eksponering for jordens atmosfære for at undgå potentiel skade og forurening, der kunne påvirke kulstof K-kantspektret.Efter aflejring af et wolframbeskyttelseslag blev området af interesse (op til 25 × 25 μm2) skåret og fortyndet med en Ga+ ionstråle ved en accelerationsspænding på 30 kV, derefter ved 5 kV og en sondestrøm på 40 pA for at minimere overfladeskader.De ultratynde sektioner blev derefter anbragt på et forstørret kobbernet (Kochi mesh) 39 under anvendelse af en mikromanipulator udstyret med FIB.
Ryugu A0098 (1,6303mg) og C0068 (0,6483mg) pellets blev forseglet to gange i rene polyethylenplader med høj renhed i en ren nitrogenfyldt handskeboks på SPring-8 uden interaktion med jordens atmosfære.Prøveforberedelse til JB-1 (en geologisk referencebjergart udstedt af Japans Geological Survey) blev udført ved Tokyo Metropolitan University.
INAA afholdes på Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University.Prøverne blev bestrålet to gange med forskellige bestrålingscyklusser valgt i henhold til halveringstiden af ​​nuklidet, der blev brugt til grundstofkvantificering.Først blev prøven bestrålet i et pneumatisk bestrålingsrør i 30 sekunder.Fluxer af termiske og hurtige neutroner i fig.3 er henholdsvis 4,6 × 1012 og 9,6 × 1011 cm-2 s-1 til bestemmelse af indholdet af Mg, Al, Ca, Ti, V og Mn.Kemikalier såsom MgO (99,99 % renhed, Soekawa Chemical), Al (99,9 % renhed, Soekawa Chemical) og Si-metal (99,999 % renhed, FUJIFILM Wako Pure Chemical) blev også bestrålet for at korrigere for forstyrrende nukleare reaktioner såsom (n, n).Prøven blev også bestrålet med natriumchlorid (99,99 % renhed; MANAC) for at korrigere for ændringer i neutronflux.
Efter neutronbestråling blev den ydre polyethylenplade udskiftet med en ny, og gammastrålingen udsendt af prøven og referencen blev straks målt med en Ge-detektor.De samme prøver blev genbestrålet i 4 timer i et pneumatisk bestrålingsrør.2 har termiske og hurtige neutronfluxer på henholdsvis 5,6 1012 og 1,2 1012 cm-2 s-1 til bestemmelse af Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Indhold Se, Sb, Os, Ir og Au.Kontrolprøver af Ga, As, Se, Sb, Os, Ir og Au blev bestrålet ved at påføre passende mængder (fra 10 til 50 μg) standardopløsninger med kendte koncentrationer af disse elementer på to stykker filterpapir, efterfulgt af bestråling af prøverne.Gammastråletællingen blev udført på Institute of Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University og RI Research Center, Tokyo Metropolitan University.Analytiske procedurer og referencematerialer til kvantitativ bestemmelse af INAA-elementer er de samme som dem, der er beskrevet i vores tidligere arbejde.
Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) blev brugt til at indsamle diffraktionsmønstrene af Ryugu prøver A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) ved NIPR. Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) blev brugt til at indsamle diffraktionsmønstrene af Ryugu prøver A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) ved NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (7 m) (7 10 m) (7) NIPR. Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) blev brugt til at indsamle diffraktionsmønstre af Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) prøver i 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) 爄倡。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) 爄倡。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) og C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использованием использованием (Smart Lab). Røntgendiffraktionsmønstre af prøverne Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) og C0087 (<1 mg) blev opnået ved NIPR ved hjælp af et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab).Alle prøver blev malet til et fint pulver på en silicium ikke-reflekterende wafer ved hjælp af en safir glasplade og derefter spredt jævnt på den silicium ikke-reflekterende wafer uden nogen væske (vand eller alkohol).Målebetingelserne er som følger: Cu Kα røntgenstråling genereres ved en rørspænding på 40 kV og en rørstrøm på 40 mA, den begrænsende spaltelængde er 10 mm, divergensvinklen er (1/6)°, rotationshastigheden i planet er 20 rpm, og intervallet er 2θ (dobbelt vinkel til 3 timer analyse) til 3 timers analyse.Bragg Brentano-optik blev brugt.Detektoren er en endimensionel siliciumhalvlederdetektor (D/teX Ultra 250).Røntgenstråler af Cu Kβ blev fjernet ved anvendelse af et Ni-filter.Ved hjælp af tilgængelige prøver blev målinger af syntetisk magnesiansk saponit (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (bladserpentin, Miyazu, Nikka) og pyrrhotite (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) sammenlignet for at identificere toppe og bruge pulverfildatadiffraktionsdata fra Diffraction Data Center, PD10-10e Internationale Diffraction Data Center, PD10 662) og magnetit (PDF 00-019-0629).Diffraktionsdata fra Ryugu blev også sammenlignet med data om hydroændrede carbonholdige kondritter, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 og Y 980115 CY (opvarmningstrin III, 500-750 °C).Sammenligningen viste ligheder med Orgueil, men ikke med Y-791198 og Y 980115.
NEXAFS-spektre med kulstofkant K af ultratynde sektioner af prøver fremstillet af FIB blev målt ved hjælp af STXM BL4U-kanalen ved UVSOR-synkrotronfaciliteten ved Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japan).Pletstørrelsen af ​​en stråle, der er optisk fokuseret med en Fresnel-zoneplade, er ca. 50 nm.Energitrinnet er 0,1 eV for den fine struktur af nærkantområdet (283,6–292,0 eV) og 0,5 eV (280,0–283,5 eV og 292,5–300,0 eV) for regionernes front- og bagfronter.tiden for hver billedpixel blev sat til 2 ms.Efter evakuering blev STXM-analysekammeret fyldt med helium ved et tryk på ca. 20 mbar.Dette hjælper med at minimere termisk drift af røntgenoptikudstyret i kammeret og prøveholderen samt reducere prøveskader og/eller oxidation.NEXAFS K-edge kulstofspektre blev genereret ud fra stablede data ved hjælp af aXis2000 software og proprietær STXM databehandlingssoftware.Bemærk, at prøveoverførselsetuiet og handskerummet bruges til at undgå prøveoxidation og kontaminering.
Efter STXM-NEXAFS-analyse blev den isotopiske sammensætning af hydrogen, kulstof og nitrogen i Ryugu FIB-skiver analyseret ved hjælp af isotopbilleddannelse med en JAMSTEC NanoSIMS 50L.En fokuseret Cs+ primær stråle på ca. 2 pA til carbon- og nitrogenisotopanalyse og ca. 13 pA til hydrogenisotopanalyse rasteriseres over et areal på ca. 24 × 24 µm2 til 30 × 30 µm2 på prøven.Efter en 3-minutters forsprøjtning ved en relativt stærk primær strålestrøm blev hver analyse startet efter stabilisering af den sekundære stråleintensitet.Til analyse af kulstof- og nitrogenisotoper blev billeder af 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– og 12C15N– samtidig opnået ved hjælp af syv elektronmultiplikatormultipleksdetektion med en masseopløsning på cirka 9000, hvilket er tilstrækkeligt til at adskille alle relevante isotopforbindelser.interferens (dvs. 12C1H på 13C og 13C14N på 12C15N).Til analyse af brintisotoper blev der opnået 1H-, 2D- og 12C- billeder med en masseopløsning på ca. 3000 med multipel detektion ved brug af tre elektronmultiplikatorer.Hver analyse består af 30 scannede billeder af det samme område, hvor et billede består af 256 × 256 pixels til kulstof- og nitrogenisotopanalyse og 128 × 128 pixels til brintisotopanalyse.Forsinkelsestiden er 3000 µs pr. pixel for carbon- og nitrogenisotopanalyse og 5000 μs pr. pixel for hydrogenisotopanalyse.Vi har brugt 1-hydroxybenzotriazolhydrat som hydrogen-, kulstof- og nitrogenisotopstandarder til at kalibrere instrumentel massefraktionering45.
For at bestemme siliciumisotopsammensætningen af ​​præsolær grafit i FIB C0068-25-profilen brugte vi seks elektronmultiplikatorer med en masseopløsning på omkring 9000. Billederne består af 256 × 256 pixels med en forsinkelsestid på 3000 µs pr. pixel.Vi kalibrerede et massefraktioneringsinstrument ved hjælp af siliciumwafers som brint-, kulstof- og siliciumisotopstandarder.
Isotopbilleder blev behandlet ved hjælp af NASAs NanoSIMS45 billedbehandlingssoftware.Dataene blev korrigeret for elektronmultiplikatordødtid (44 ns) og kvasi-simultane ankomsteffekter.Forskellig scanningsjustering for hvert billede for at korrigere for billeddrift under optagelsen.Det endelige isotopbillede skabes ved at tilføje sekundære ioner fra hvert billede for hver scanningspixel.
Efter STXM-NEXAFS- og NanoSIMS-analyse blev de samme FIB-sektioner undersøgt ved hjælp af et transmissionselektronmikroskop (JEOL JEM-ARM200F) ved en accelererende spænding på 200 kV ved Kochi, JAMSTEC.Mikrostrukturen blev observeret under anvendelse af et lysfelt TEM og et højvinklet scannings-TEM i et mørkt felt.Mineralfaser blev identificeret ved spotelektron-diffraktion og gitterbåndsbilleddannelse, og kemisk analyse blev udført af EDS med en 100 mm2 siliciumdriftdetektor og JEOL Analysis Station 4.30-software.Til kvantitativ analyse blev den karakteristiske røntgenintensitet for hvert element målt i TEM-scanningstilstanden med en fast dataopsamlingstid på 30 s, et strålescanningsområde på ~100 × 100 nm2 og en strålestrøm på 50 pA.Forholdet (Si + Al)-Mg-Fe i lagdelte silicater blev bestemt under anvendelse af den eksperimentelle koefficient k, korrigeret for tykkelse, opnået fra en standard af naturligt pyropagarnet.
Alle billeder og analyser brugt i denne undersøgelse er tilgængelige på JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Denne artikel indeholder de originale data.
Kitari, K. et al.Overfladesammensætning af asteroide 162173 Ryugu som observeret af Hayabusa2 NIRS3-instrumentet.Science 364, 272-275.
Kim, AJ Yamato-type kulholdige kondritter (CY): analoger af Ryugu-asteroidoverfladen?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Den første sammensætningsanalyse af Ryugu-prøver blev udført ved hjælp af et MicroOmega hyperspektralt mikroskop.National Astron.6, 221-225 (2021).
Yada, T. et al.Foreløbig analyse af Hyabusa2-prøven returneret fra C-type asteroiden Ryugu.National Astron.6, 214-220 (2021).