Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com.Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS.Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer).Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα αποδώσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Πτητικοί και πλούσιοι σε οργανική ύλη, οι αστεροειδείς τύπου C μπορεί να είναι μία από τις κύριες πηγές νερού στη Γη.Προς το παρόν, οι χονδρίτες που φέρουν άνθρακα δίνουν την καλύτερη ιδέα για τη χημική τους σύνθεση, αλλά οι πληροφορίες για τους μετεωρίτες παραμορφώνονται: μόνο οι πιο ανθεκτικοί τύποι επιβιώνουν εισερχόμενοι στην ατμόσφαιρα και στη συνέχεια αλληλεπιδρώντας με το περιβάλλον της γης.Εδώ παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα μιας λεπτομερούς ογκομετρικής και μικροαναλυτικής μελέτης του πρωτογενούς σωματιδίου Ryugu που παραδόθηκε στη Γη από το διαστημόπλοιο Hayabusa-2.Τα σωματίδια Ryugu παρουσιάζουν στενή αντιστοιχία στη σύνθεση με χημικά μη κλασματοποιημένους αλλά αλλοιωμένους από το νερό χονδρίτες CI (τύπου Iwuna), οι οποίοι χρησιμοποιούνται ευρέως ως δείκτης της συνολικής σύνθεσης του ηλιακού συστήματος.Αυτό το δείγμα δείχνει μια πολύπλοκη χωρική σχέση μεταξύ των πλούσιων αλειφατικών οργανικών ενώσεων και των στρωματοποιημένων πυριτικών και υποδεικνύει μια μέγιστη θερμοκρασία περίπου 30 °C κατά τη διάβρωση του νερού.Βρήκαμε μια αφθονία δευτερίου και διαζωνίου σύμφωνα με μια εξωηλιακή προέλευση.Τα σωματίδια Ryugu είναι το πιο μη μολυσμένο και αδιαχώριστο εξωγήινο υλικό που έχει μελετηθεί ποτέ και ταιριάζουν καλύτερα στη συνολική σύνθεση του ηλιακού συστήματος.
Από τον Ιούνιο του 2018 έως τον Νοέμβριο του 2019, το διαστημόπλοιο Hayabusa2 της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA) διεξήγαγε μια εκτενή εξ αποστάσεως έρευνα στον αστεροειδή Ryugu.Δεδομένα από το Φασματόμετρο Εγγύς Υπέρυθρου (NIRS3) στο Hayabusa-2 υποδηλώνουν ότι το Ryugu μπορεί να αποτελείται από ένα υλικό παρόμοιο με τους θερμικά και/ή τους μεταμορφωμένους από κραδασμούς ανθρακούχους χονδρίτες.Το πιο κοντινό ταίριασμα είναι ο χονδρίτης CY (τύπος Yamato) 2. Το χαμηλό άλμπεδο του Ryugu μπορεί να εξηγηθεί από την παρουσία μεγάλου αριθμού συστατικών πλούσιων σε άνθρακα, καθώς και από το μέγεθος των σωματιδίων, το πορώδες και τις επιδράσεις της χωρικής διάβρωσης.Το διαστημόπλοιο Hayabusa-2 πραγματοποίησε δύο προσγειώσεις και συλλογή δειγμάτων στο Ryuga.Κατά την πρώτη προσγείωση στις 21 Φεβρουαρίου 2019, λήφθηκε επιφανειακό υλικό, το οποίο αποθηκεύτηκε στο διαμέρισμα Α της κάψουλας επιστροφής και κατά τη δεύτερη προσγείωση στις 11 Ιουλίου 2019, συλλέχθηκε υλικό κοντά σε έναν τεχνητό κρατήρα που σχηματίστηκε από ένα μικρό φορητό κρουστικό εκκρεμές.Αυτά τα δείγματα αποθηκεύονται στο Ward C. Ο αρχικός μη καταστροφικός χαρακτηρισμός των σωματιδίων στο Στάδιο 1 σε ειδικούς, μη μολυσμένους και καθαρούς θαλάμους γεμάτους με άζωτο σε εγκαταστάσεις που διαχειρίζεται η JAXA έδειξε ότι τα σωματίδια Ryugu ήταν πιο παρόμοια με τους χονδρίτες CI4 και εμφάνιζαν «διάφορα επίπεδα διακύμανσης»3.Η φαινομενικά αντιφατική ταξινόμηση του Ryugu, παρόμοια με τους χονδρίτες CY ή CI, μπορεί να επιλυθεί μόνο με λεπτομερή ισοτοπικό, στοιχειακό και ορυκτολογικό χαρακτηρισμό των σωματιδίων Ryugu.Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται εδώ παρέχουν μια σταθερή βάση για τον προσδιορισμό ποια από αυτές τις δύο προκαταρκτικές εξηγήσεις για τη συνολική σύνθεση του αστεροειδούς Ryugu είναι πιο πιθανή.
Οκτώ σφαιρίδια Ryugu (περίπου 60 mg συνολικά), τέσσερα από το θάλαμο Α και τέσσερα από το θάλαμο Γ, ανατέθηκαν στη Φάση 2 για τη διαχείριση της ομάδας Κότσι.Ο κύριος στόχος της μελέτης είναι να αποσαφηνίσει τη φύση, την προέλευση και την εξελικτική ιστορία του αστεροειδούς Ryugu και να τεκμηριώσει ομοιότητες και διαφορές με άλλα γνωστά εξωγήινα δείγματα όπως οι χονδρίτες, τα διαπλανητικά σωματίδια σκόνης (IDPs) και οι κομήτες που επιστρέφουν.Δείγματα που συλλέχθηκαν από την αποστολή Stardust της NASA.
Λεπτομερής ορυκτολογική ανάλυση πέντε κόκκων Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 και C0068) έδειξε ότι αποτελούνται κυρίως από λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά (~64–88 vol.%· Εικ. 1a, b, Supplementary).και πρόσθετος πίνακας 1).Τα χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά εμφανίζονται ως πτερωτή αδρανή (μέγεθος έως και δεκάδες μικρά) σε λεπτόκοκκους, πλούσιες σε φυλλοπυριτικά άλατα (μέγεθος μικρότερο από μερικά μικρά).Τα πολυεπίπεδα πυριτικά σωματίδια είναι συμβίωση σερπεντίνης-σαπωνίτη (Εικ. 1γ).Ο χάρτης (Si + Al)-Mg-Fe δείχνει επίσης ότι η χύδην στρωματοποιημένη πυριτική μήτρα έχει μια ενδιάμεση σύνθεση μεταξύ σερπεντίνης και σαπωνίτη (Εικ. 2a, b).Η φυλλοπυριτική μήτρα περιέχει ανθρακικά ορυκτά (~2–21 vol.%), θειούχα ορυκτά (~2,4–5,5 vol.%) και μαγνητίτη (~3,6–6,8 vol.%).Ένα από τα σωματίδια που εξετάστηκαν σε αυτή τη μελέτη (C0009) περιείχε μια μικρή ποσότητα (~0,5 vol.%) ανύδρων πυριτικών αλάτων (ολιβίνη και πυροξένιο), τα οποία μπορεί να βοηθήσουν στον εντοπισμό του υλικού πηγής που συνιστούσε την ακατέργαστη πέτρα Ryugu5.Αυτό το άνυδρο πυριτικό άλας είναι σπάνιο στα σφαιρίδια Ryugu και αναγνωρίστηκε θετικά μόνο στο σφαιρίδιο C0009.Τα ανθρακικά άλατα υπάρχουν στη μήτρα ως θραύσματα (λιγότερο από μερικές εκατοντάδες μικρά), κυρίως δολομίτης, με μικρές ποσότητες ανθρακικού ασβεστίου και βρινέλλης.Ο μαγνητίτης εμφανίζεται ως μεμονωμένα σωματίδια, framboids, πλάκες ή σφαιρικά συσσωματώματα.Τα σουλφίδια αντιπροσωπεύονται κυρίως από πυρροτίτη με τη μορφή ακανόνιστων εξαγωνικών πρισμάτων/πλάκες ή πηχάκια.Η μήτρα περιέχει μεγάλη ποσότητα πενταλαντίτη υπομικρού ή σε συνδυασμό με πυρροτίτη. Οι πλούσιες σε άνθρακα φάσεις (μέγεθος <10 μm) εμφανίζονται παντού στην πλούσια σε φυλλοπυριτικό πλέγμα. Οι πλούσιες σε άνθρακα φάσεις (μέγεθος <10 μm) εμφανίζονται παντού στην πλούσια σε φυλλοπυριτικό πλέγμα. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Οι πλούσιες σε άνθρακα φάσεις (μέγεθος <10 μm) εμφανίζονται παντού στην πλούσια σε φυλλοπυριτικό πλέγμα.富含碳的相（尺寸<10 μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10 μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) преобладают в богатой филлосиликатами матрице. Οι πλούσιες σε άνθρακα φάσεις (μέγεθος <10 μm) κυριαρχούν στην πλούσια σε φυλλοπυριτική μήτρα.Άλλα βοηθητικά ορυκτά παρουσιάζονται στον Συμπληρωματικό Πίνακα 1. Ο κατάλογος των ορυκτών που προσδιορίζεται από το μοτίβο περίθλασης ακτίνων Χ των μίγματος Cy και CM (MigheI), το σχήμα 1 είναι πολύ συνεπές με αυτό που προσδιορίζεται στο CI (Orgueil) χονδρίτη, αλλά διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από τα CY και CM (MigheI τύπου) chondrites (Εικόνα 1 με τα δεδομένα που εκφράζουν και συμπληρώνονται με αυτό που προσδιορίζεται στο CI (Orgueil), αλλά διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από τα CY και CM (MigheI τύπου), το σχήμα 1 είναι πολύ συνεπές με αυτό που προσδιορίζεται στο CI (Orgueil) Chondrite, αλλά διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από τα CY και CM (MigheI τύπου) chondrites (Εικόνα 1 με τα δεδομένα και την εκλογική εικόνα και την παροχή του σχήματος 2).Η συνολική περιεκτικότητα σε στοιχεία των κόκκων Ryugu (A0098, C0068) είναι επίσης συνεπής με τον χονδρίτη 6 CI (διευρυμένα δεδομένα, Εικ. 2 και Συμπληρωματικός Πίνακας 2).Αντίθετα, οι χονδρίτες CM εξαντλούνται σε μέτρια και πολύ πτητικά στοιχεία, ειδικά Mn και Zn, και υψηλότερα σε πυρίμαχα στοιχεία7.Οι συγκεντρώσεις ορισμένων στοιχείων ποικίλλουν πολύ, γεγονός που μπορεί να είναι μια αντανάκλαση της εγγενούς ετερογένειας του δείγματος λόγω του μικρού μεγέθους των μεμονωμένων σωματιδίων και της προκύπτουσας μεροληψίας δειγματοληψίας.Όλα τα πετρολογικά, ορυκτολογικά και στοιχειακά χαρακτηριστικά δείχνουν ότι οι κόκκοι Ryugu μοιάζουν πολύ με τους χονδρίτες CI8,9,10.Μια αξιοσημείωτη εξαίρεση είναι η απουσία φερριϋδρίτη και θειικού άλατος στους κόκκους Ryugu, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτά τα ορυκτά στους χονδρίτες CI σχηματίστηκαν από τις επίγειες καιρικές συνθήκες.
α, Σύνθετη εικόνα ακτίνων Χ Mg Kα (κόκκινο), Ca Kα (πράσινο), Fe Kα (μπλε) και S Kα (κίτρινο) ξηρό γυαλισμένο τμήμα C0068.Το κλάσμα αποτελείται από στρωματοποιημένα πυριτικά άλατα (κόκκινο: ~88 vol%), ανθρακικά άλατα (δολομίτης; ανοιχτό πράσινο: ~1,6 vol%), μαγνητίτης (μπλε: ~5,3 vol%) και σουλφίδια (κίτρινο: θειούχο = ~2,5% vol. δοκίμιο. β, εικόνα της περιοχής περιγράμματος σε οπίσθια μήτρα με ηλεκτρισμό. σουλφίδιο, Mag – μαγνητίτης, χυμός – σαπωνόλιθος, Srp – σερπεντίνη, γ, εικόνα υψηλής ευκρίνειας με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) μιας τυπικής αλληλοανάπτυξης σαπωνίτη-σερπεντίνης που δείχνει ζώνες πλέγματος σερπεντίνης και σαπωνίτη 0,7 nm και 1,1 nm, αντίστοιχα.
Η σύνθεση της μήτρας και του στρωματοποιημένου πυριτικού άλατος (σε %) των σωματιδίων Ryugu A0037 (συμπαγείς κόκκινοι κύκλοι) και C0068 (συμπαγείς μπλε κύκλοι) φαίνεται στο τριμερές σύστημα (Si+Al)-Mg-Fe.α, τα αποτελέσματα της Μικροανάλυσης με Ηλεκτρονικό Ανιχνευτή (EPMA) σχεδιάστηκαν έναντι των χονδριτών CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 που παρουσιάζονται με γκρι για σύγκριση.β, Σάρωση TEM (STEM) και ανάλυση φασματοσκοπίας ακτίνων Χ διασποράς ενέργειας (EDS) που παρουσιάζεται για σύγκριση με μετεωρίτες Orgueil9 και Murchison46 και ενυδατωμένο IDP47.Τα λεπτόκοκκα και τα χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά άλατα αναλύθηκαν, αποφεύγοντας μικρά σωματίδια θειούχου σιδήρου.Οι διακεκομμένες γραμμές στα α και β δείχνουν τις γραμμές διάλυσης σαπωνίτη και σερπεντίνης.Η πλούσια σε σίδηρο σύνθεση στο α μπορεί να οφείλεται σε κόκκους θειούχου σιδήρου υπομικρού εντός των στρωματοποιημένων κόκκων πυριτικού, κάτι που δεν μπορεί να αποκλειστεί από τη χωρική ανάλυση της ανάλυσης EPMA.Σημεία δεδομένων με υψηλότερη περιεκτικότητα σε Si από τον σαπωνίτη στο b μπορεί να προκληθούν από την παρουσία νανομεγέθους άμορφου υλικού πλούσιου σε πυρίτιο στα διάκενα του φυλλοπυριτικού στρώματος.Αριθμός αναλύσεων: N=69 για A0037, N=68 για EPMA, N=68 για C0068, N=19 για A0037 και N=27 για C0068 για STEM-EDS.γ, ισοτοπικός χάρτης του τριοξυσωματιδίου Ryugu C0014-4 σε σύγκριση με τις τιμές χονδρίτη CI (Orgueil), CY (Y-82162) και δεδομένα βιβλιογραφίας (CM και C2-ung) 41,48,49.Λάβαμε δεδομένα για τους μετεωρίτες Orgueil και Y-82162.Η CCAM είναι μια σειρά ανύδρων ανθρακούχων ορυκτών χονδρίτη, η TFL είναι μια διαχωριστική γραμμή γης.d, Δ17Ο και δ18Ο χάρτες του σωματιδίου Ryugu C0014-4, του χονδρίτη CI (Orgueil) και του χονδρίτη CY (Y-82162) (αυτή η μελέτη).Δ17O_Ryugu: Η τιμή του Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Μέση τιμή Δ17O για το Orgueil.Δ17O_Y-82162: Μέση τιμή Δ17O για Y-82162.Δεδομένα CI και CY από τη βιβλιογραφία 41, 48, 49 παρουσιάζονται επίσης για σύγκριση.
Πραγματοποιήθηκε ανάλυση ισοτόπων μάζας οξυγόνου σε δείγμα 1,83 mg υλικού που εκχυλίστηκε από το κοκκώδες C0014 με φθορίωση με λέιζερ (Μέθοδοι).Για σύγκριση, εκτελέσαμε επτά αντίγραφα του Orgueil (CI) (συνολική μάζα = 8,96 mg) και επτά αντίγραφα του Y-82162 (CY) (συνολική μάζα = 5,11 mg) (Συμπληρωματικός Πίνακας 3).
Στο σχ.Το 2d δείχνει έναν σαφή διαχωρισμό των Δ17Ο και δ18Ο μεταξύ του μέσου βάρους σωματιδίων των Orgueil και Ryugu σε σύγκριση με το Y-82162.Το Δ17O του σωματιδίου Ryugu C0014-4 είναι υψηλότερο από αυτό του σωματιδίου Orgeil, παρά την επικάλυψη στα 2 sd.Τα σωματίδια Ryugu έχουν υψηλότερες τιμές Δ17O σε σύγκριση με το Orgeil, κάτι που μπορεί να αντικατοπτρίζει την επίγεια ρύπανση του τελευταίου από την πτώση του το 1864. Οι καιρικές συνθήκες στο χερσαίο περιβάλλον11 αναγκαστικά έχουν ως αποτέλεσμα την ενσωμάτωση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, φέρνοντας τη συνολική ανάλυση πιο κοντά στην επίγεια γραμμή κλάσματος (FLT).Αυτό το συμπέρασμα είναι συνεπές με τα ορυκτολογικά δεδομένα (που συζητήθηκαν νωρίτερα) ότι οι κόκκοι Ryugu δεν περιέχουν υδρίτες ή θειικά άλατα, ενώ το Orgeil περιέχει.
Με βάση τα παραπάνω ορυκτολογικά δεδομένα, αυτά τα αποτελέσματα υποστηρίζουν μια συσχέτιση μεταξύ των κόκκων Ryugu και των χονδριτών CI, αλλά αποκλείουν μια συσχέτιση των χονδριτών CY.Το γεγονός ότι οι κόκκοι Ryugu δεν συνδέονται με τους χονδρίτες CY, οι οποίοι παρουσιάζουν σαφή σημάδια ορυκτολογίας της αφυδάτωσης, προκαλεί απορία.Οι τροχιακές παρατηρήσεις του Ryugu φαίνεται να υποδεικνύουν ότι έχει υποστεί αφυδάτωση και επομένως πιθανότατα αποτελείται από υλικό CY.Οι λόγοι αυτής της φαινομενικής διαφοράς παραμένουν ασαφείς.Μια ανάλυση ισοτόπων οξυγόνου άλλων σωματιδίων Ryugu παρουσιάζεται σε ένα συνοδευτικό έγγραφο 12. Ωστόσο, τα αποτελέσματα αυτού του εκτεταμένου συνόλου δεδομένων είναι επίσης συνεπή με τη συσχέτιση μεταξύ των σωματιδίων Ryugu και των χονδριτών CI.
Χρησιμοποιώντας τεχνικές συντονισμένης μικροανάλυσης (Συμπληρωματικό Σχ. 3), εξετάσαμε τη χωρική κατανομή του οργανικού άνθρακα σε ολόκληρη την επιφάνεια του κλάσματος εστιασμένης δέσμης ιόντων (FIB) C0068.25 (Εικ. 3a–f).Λεπτής δομής φάσματα απορρόφησης ακτίνων Χ άνθρακα (NEXAFS) στο κοντινό άκρο στο τμήμα C0068.25 που δείχνει διάφορες λειτουργικές ομάδες – αρωματικές ή C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) και C( =O)O (289,5 eV) (σχήμα 288,8). 3α), που σημαίνει χαμηλό βαθμό θερμικής διακύμανσης.Η ισχυρή κορυφή CH (287,5 eV) των μερικών οργανικών του C0068.25 διαφέρει από τα αδιάλυτα οργανικά των ανθρακούχων χονδριτών που μελετήθηκαν προηγουμένως και μοιάζει περισσότερο με το IDP14 και τα σωματίδια κομητών που ελήφθησαν από την αποστολή Stardust.Μια ισχυρή κορυφή CH στα 287,5 eV και μια πολύ ασθενής αρωματική ή C=C κορυφή στα 285,2 eV υποδηλώνουν ότι οι οργανικές ενώσεις είναι πλούσιες σε αλειφατικές ενώσεις (Εικ. 3α και Συμπληρωματικό Σχήμα 3α).Περιοχές πλούσιες σε αλειφατικές οργανικές ενώσεις εντοπίζονται σε χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά, καθώς και σε περιοχές με φτωχή αρωματική (ή C=C) δομή άνθρακα (Εικ. 3γ,δ).Αντίθετα, το A0037,22 (Συμπληρωματικό Σχ. 3) έδειξε εν μέρει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε αλειφατικές περιοχές πλούσιες σε άνθρακα.Η υποκείμενη ορυκτολογία αυτών των κόκκων είναι πλούσια σε ανθρακικά άλατα, παρόμοια με τον χονδρίτη CI 16, υποδηλώνοντας εκτεταμένη αλλοίωση του νερού πηγής (Συμπληρωματικός Πίνακας 1).Οι συνθήκες οξείδωσης θα ευνοήσουν υψηλότερες συγκεντρώσεις καρβονυλ και καρβοξυλ λειτουργικών ομάδων σε οργανικές ενώσεις που σχετίζονται με ανθρακικά.Η κατανομή υπομικρών των οργανικών με δομές αλειφατικού άνθρακα μπορεί να είναι πολύ διαφορετική από την κατανομή των χονδρόκοκκων στρωματοποιημένων πυριτικών αλάτων.Στον μετεωρίτη της λίμνης Tagish βρέθηκαν υποδείξεις αλειφατικών οργανικών ενώσεων που σχετίζονται με το φυλλοπυριτικό-ΟΗ.Τα συντονισμένα μικροαναλυτικά δεδομένα υποδηλώνουν ότι οργανική ύλη πλούσια σε αλειφατικές ενώσεις μπορεί να είναι ευρέως διαδεδομένη στους αστεροειδείς τύπου C και να συνδέεται στενά με φυλλοπυριτικά άλατα.Αυτό το συμπέρασμα είναι συνεπές με προηγούμενες αναφορές αλειφατικών/αρωματικών CH σε σωματίδια Ryugu που καταδείχθηκαν από το MicroOmega, ένα υπερφασματικό μικροσκόπιο κοντά στο υπέρυθρο.Ένα σημαντικό και άλυτο ερώτημα είναι εάν οι μοναδικές ιδιότητες των αλειφατικών οργανικών ενώσεων πλούσιων σε άνθρακα που σχετίζονται με χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά άλατα που παρατηρήθηκαν σε αυτή τη μελέτη βρίσκονται μόνο στον αστεροειδή Ryugu.
α, τα φάσματα άνθρακα NEXAFS κανονικοποιήθηκαν στα 292 eV στην πλούσια σε αρωματική (C=C) περιοχή (κόκκινο), στην πλούσια αλειφατική περιοχή (πράσινη) και στη μήτρα (μπλε).Η γκρίζα γραμμή είναι το αδιάλυτο οργανικό φάσμα Murchison 13 για σύγκριση.au, μονάδα διαιτησίας.β, Φασματική εικόνα μικροσκοπίου ακτίνων Χ μετάδοσης σάρωσης (STXM) μιας ακμής άνθρακα K που δείχνει ότι η τομή κυριαρχείται από άνθρακα.γ, σύνθετη γραφική παράσταση RGB με αρωματικές (C=C) πλούσιες περιοχές (κόκκινο), αλειφατικές πλούσιες περιοχές (πράσινο) και μήτρα (μπλε).δ, οργανικά πλούσια σε αλειφατικές ενώσεις συγκεντρώνονται σε χονδρόκοκκο φυλλοπυριτικό, η περιοχή μεγεθύνεται από τα λευκά διακεκομμένα κουτιά στα b και c.e, μεγάλες νανοσφαίρες (ng-1) στην περιοχή μεγέθυνση από το λευκό διακεκομμένο πλαίσιο στα b και c.Για: πυρροτίτη.Πν: νικέλιο-χρωμίτης.f, στοιχειακές εικόνες Δευτερεύουσας Ιόντων Φασματομετρίας Νανοκλίμακας (NanoSIMS), Υδρογόνου (1Η), Άνθρακα (12C) και αζώτου (12C14N), εικόνες αναλογίας στοιχείων 12C/1H και εικόνες ισοτόπων διασταυρούμενων δD, δ13C και δ15Ν – Ενότητα PGS3Cupplementary presolmentary (Ενότητα PG-1C: ακραίος εμπλουτισμός γραφίτη).
Οι κινητικές μελέτες της αποικοδόμησης της οργανικής ύλης στους μετεωρίτες Murchison μπορούν να παρέχουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την ετερογενή κατανομή της αλειφατικής οργανικής ύλης πλούσιας σε κόκκους Ryugu.Αυτή η μελέτη δείχνει ότι οι αλειφατικοί δεσμοί CH σε οργανική ύλη παραμένουν μέχρι μια μέγιστη θερμοκρασία περίπου 30°C στη μητρική και/ή μεταβάλλονται με τις σχέσεις χρόνου-θερμοκρασίας (π.χ. 200 χρόνια στους 100°C και 0°C 100 εκατομμύρια χρόνια)..Εάν ο πρόδρομος δεν θερμανθεί σε μια δεδομένη θερμοκρασία για περισσότερο από ορισμένο χρόνο, μπορεί να διατηρηθεί η αρχική κατανομή αλειφατικών οργανικών ουσιών πλούσιων σε φυλλοπυριτικό άλας.Ωστόσο, οι αλλαγές στο νερό των πετρωμάτων της πηγής μπορεί να περιπλέξουν αυτήν την ερμηνεία, καθώς το πλούσιο σε ανθρακικά A0037 δεν εμφανίζει αλειφατικές περιοχές πλούσιες σε άνθρακα που να σχετίζονται με φυλλοπυριτικά άλατα.Αυτή η αλλαγή της χαμηλής θερμοκρασίας αντιστοιχεί περίπου στην παρουσία κυβικού άστριου στους κόκκους Ryugu (Συμπληρωματικός Πίνακας 1) 20.
Το κλάσμα C0068.25 (ng-1; Εικ. 3a–c,e) περιέχει μια μεγάλη νανόσφαιρα που εμφανίζει εξαιρετικά αρωματικά (ή C=C), μέτρια αλειφατικά και ασθενή φάσματα C(=O)O και C=O..Η υπογραφή του αλειφατικού άνθρακα δεν ταιριάζει με την υπογραφή των αδιάλυτων οργανικών ουσιών και των οργανικών νανοσφαιρών που σχετίζονται με τους χονδρίτες (Εικ. 3α) 17,21.Η φασματοσκοπική ανάλυση Raman και υπέρυθρης ακτινοβολίας των νανοσφαιρών στη λίμνη Tagish έδειξε ότι αποτελούνται από αλειφατικές και οξειδωμένες οργανικές ενώσεις και διαταραγμένες πολυκυκλικές αρωματικές οργανικές ενώσεις με πολύπλοκη δομή22,23.Επειδή η περιβάλλουσα μήτρα περιέχει οργανικές ουσίες πλούσιες σε αλειφατικές ενώσεις, η υπογραφή του αλειφατικού άνθρακα στο ng-1 μπορεί να είναι ένα αναλυτικό τεχνούργημα.Είναι ενδιαφέρον ότι το ng-1 περιέχει ενσωματωμένα άμορφα πυριτικά άλατα (Εικ. 3e), μια υφή που δεν έχει ακόμη αναφερθεί για εξωγήινα οργανικά.Τα άμορφα πυριτικά μπορεί να είναι φυσικά συστατικά του ng-1 ή να προκύπτουν από την αμορφοποίηση υδατικών/άνυδρων πυριτικών από δέσμη ιόντων και/ή ηλεκτρονίων κατά την ανάλυση.
Οι εικόνες ιόντων NanoSIMS του τμήματος C0068.25 (Εικ. 3f) δείχνουν ομοιόμορφες αλλαγές στα δ13C και δ15Ν, εκτός από προηλιακούς κόκκους με μεγάλο εμπλουτισμό 13C 30.811‰ (PG-1 στην εικόνα δ13C στο Σχ. 3f) (Συμπληρωματικός Πίνακας 4).Οι εικόνες στοιχειώδους κόκκου με ακτίνες Χ και οι εικόνες TEM υψηλής ανάλυσης δείχνουν μόνο τη συγκέντρωση άνθρακα και την απόσταση μεταξύ των βασικών επιπέδων των 0,3 nm, που αντιστοιχεί στον γραφίτη.Αξίζει να σημειωθεί ότι οι τιμές των δD (841 ± 394‰) και δ15N (169 ± 95‰), εμπλουτισμένες σε αλειφατική οργανική ύλη που σχετίζεται με χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά, αποδεικνύονται ελαφρώς υψηλότερες από τον μέσο όρο για ολόκληρη την περιοχή C (δD = 1328 ‰).‰, δ15Ν = 67 ± 15 ‰) στο C0068.25 (Συμπληρωματικός Πίνακας 4).Αυτή η παρατήρηση υποδηλώνει ότι τα πλούσια σε αλειφατικά οργανικά στα χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά μπορεί να είναι πιο πρωτόγονα από τα γύρω οργανικά, αφού τα τελευταία μπορεί να έχουν υποστεί ισοτοπική ανταλλαγή με το περιβάλλον νερό στο αρχικό σώμα.Εναλλακτικά, αυτές οι ισοτοπικές αλλαγές μπορεί επίσης να σχετίζονται με την αρχική διαδικασία σχηματισμού.Ερμηνεύεται ότι τα λεπτόκοκκα στρωματοποιημένα πυριτικά σε χονδρίτες CI σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της συνεχούς αλλοίωσης των αρχικών χονδρόκοκκων ανύδρων πυριτικών συστάδων.Η πλούσια σε αλειφατικά οργανική ύλη μπορεί να έχει σχηματιστεί από πρόδρομα μόρια στον πρωτοπλανητικό δίσκο ή στο διαστρικό μέσο πριν από το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος και στη συνέχεια να αλλοιώθηκε ελαφρώς κατά τις αλλαγές νερού του Ryugu (μεγάλου) μητρικού σώματος. Το μέγεθος (<1,0 km) του Ryugu είναι πολύ μικρό για να διατηρήσει επαρκώς την εσωτερική θερμότητα για υδατική αλλοίωση ώστε να σχηματιστούν ένυδρα ορυκτά25. Το μέγεθος (<1,0 km) του Ryugu είναι πολύ μικρό για να διατηρήσει επαρκή εσωτερική θερμότητα για υδατική αλλοίωση ώστε να σχηματιστούν ένυδρα ορυκτά25. Διαστάσεις (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения со образованием водных минералов25. Μέγεθος (<1,0 km) Το Ryugu είναι πολύ μικρό για να διατηρεί επαρκή εσωτερική θερμότητα για την αλλαγή του νερού για να σχηματιστούν μεταλλικά στοιχεία του νερού25. 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水2 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水2 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды со образованием водных минералов25. Το μέγεθος του Ryugu (<1,0 km) είναι πολύ μικρό για να υποστηρίξει την εσωτερική θερμότητα για να αλλάξει το νερό για να σχηματίσει μεταλλικά στοιχεία του νερού25.Επομένως, μπορεί να απαιτηθούν προκάτοχοι Ryugu με μέγεθος δεκάδων χιλιομέτρων.Η οργανική ύλη πλούσια σε αλειφατικές ενώσεις μπορεί να διατηρήσει τις αρχικές τους αναλογίες ισοτόπων λόγω συσχέτισης με χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά άλατα.Ωστόσο, η ακριβής φύση των ισοτοπικών βαρέων φορέων παραμένει αβέβαιη λόγω της πολύπλοκης και λεπτής ανάμειξης των διαφόρων συστατικών σε αυτά τα κλάσματα FIB.Αυτές μπορεί να είναι οργανικές ουσίες πλούσιες σε αλειφατικές ενώσεις σε κόκκους Ryugu ή χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά που τους περιβάλλουν.Σημειώστε ότι η οργανική ύλη σε όλους σχεδόν τους ανθρακούχους χονδρίτες (συμπεριλαμβανομένων των χονδριτών CI) τείνει να είναι πλουσιότερη σε D παρά σε φυλλοπυριτικά, με εξαίρεση τους μετεωρίτες CM Paris 24, 26.
Οικόπεδα όγκου δD και δ15Ν φετών FIB που ελήφθησαν για A0002.23 και A0002.26, A0037.22 και A0037.23 και C0068.23, C0068.25 και C0068.26 κομματάκια FIB (συνολικά συγκρίσεις από άλλα σωματίδια RMS από τρία αντικείμενα FIB). το ηλιακό σύστημα φαίνεται στο σχ.4 (Συμπληρωματικός Πίνακας 4)27,28.Οι αλλαγές όγκου σε δD και δ15N στα προφίλ A0002, A0037 και C0068 είναι συνεπείς με αυτές στο IDP, αλλά υψηλότερες από ό,τι στους χονδρίτες CM και CI (Εικ. 4).Σημειώστε ότι το εύρος των τιμών δD για το δείγμα Comet 29 (-240 έως 1655‰) είναι μεγαλύτερο από αυτό του Ryugu.Οι όγκοι δD και δ15N των προφίλ Ryukyu είναι, κατά κανόνα, μικρότεροι από τον μέσο όρο για τους κομήτες της οικογένειας του Δία και του νέφους Oort (Εικ. 4).Οι χαμηλότερες τιμές δD των χονδριτών CI μπορεί να αντικατοπτρίζουν την επίδραση της επίγειας μόλυνσης σε αυτά τα δείγματα.Δεδομένων των ομοιοτήτων μεταξύ των Bells, Lake Tagish και IDP, η μεγάλη ετερογένεια στις τιμές δD και δN στα σωματίδια Ryugu μπορεί να αντανακλά αλλαγές στις αρχικές ισοτοπικές υπογραφές οργανικών και υδατικών συνθέσεων στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.Οι παρόμοιες ισοτοπικές αλλαγές στα δD και δN στα σωματίδια Ryugu και IDP υποδηλώνουν ότι και τα δύο θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί από υλικό από την ίδια πηγή.Πιστεύεται ότι οι εκτοπισμένοι προέρχονται από κομήτες πηγές 14 .Επομένως, το Ryugu μπορεί να περιέχει υλικό που μοιάζει με κομήτη ή/και τουλάχιστον το εξωτερικό ηλιακό σύστημα.Ωστόσο, αυτό μπορεί να είναι πιο δύσκολο από ό,τι δηλώνουμε εδώ λόγω (1) του μείγματος σφαιριτικού και πλούσιου σε D νερού στο μητρικό σώμα 31 και (2) της αναλογίας D/H του κομήτη ως συνάρτηση της δραστηριότητας του κομήτη 32 .Ωστόσο, οι λόγοι για την παρατηρούμενη ετερογένεια των ισοτόπων υδρογόνου και αζώτου στα σωματίδια Ryugu δεν είναι πλήρως κατανοητοί, εν μέρει λόγω του περιορισμένου αριθμού αναλύσεων που είναι διαθέσιμες σήμερα.Τα αποτελέσματα των συστημάτων ισοτόπων υδρογόνου και αζώτου εξακολουθούν να αυξάνουν την πιθανότητα ότι το Ryugu περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του υλικού εκτός του Ηλιακού Συστήματος και έτσι μπορεί να παρουσιάζει κάποια ομοιότητα με τους κομήτες.Το προφίλ Ryugu δεν έδειξε εμφανή συσχέτιση μεταξύ δ13C και δ15Ν (Συμπληρωματικός Πίνακας 4).
Η συνολική ισοτοπική σύνθεση Η και Ν των σωματιδίων Ryugu (κόκκινοι κύκλοι: A0002, A0037, μπλε κύκλοι: C0068) συσχετίζεται με το ηλιακό μέγεθος 27, τη μέση οικογένεια του Δία (JFC27) και τους κομήτες σύννεφων Oort (OCC27), IDP28 και ανθρακούχα chondr.Σύγκριση μετεωρίτη 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Η ισοτοπική σύνθεση δίνεται στον Συμπληρωματικό Πίνακα 4. Οι διακεκομμένες γραμμές είναι οι τιμές των επίγειων ισοτόπων για H και N.
Η μεταφορά πτητικών (π.χ. οργανική ύλη και νερό) στη Γη παραμένει προβληματική26,27,33.Η οργανική ύλη υπομικρών που σχετίζεται με χοντρά φυλλοπυριτικά άλατα στα σωματίδια Ryugu που εντοπίστηκαν σε αυτή τη μελέτη μπορεί να είναι μια σημαντική πηγή πτητικών.Η οργανική ύλη στα χονδρόκοκκα φυλλοπυριτικά άλατα προστατεύεται καλύτερα από την αποικοδόμηση16,34 και την αποσύνθεση35 από την οργανική ύλη σε λεπτόκοκκες μήτρες.Η βαρύτερη ισοτοπική σύνθεση του υδρογόνου στα σωματίδια σημαίνει ότι είναι απίθανο να είναι η μόνη πηγή πτητικών που μεταφέρονται στην πρώιμη Γη.Μπορούν να αναμιχθούν με συστατικά με ελαφρύτερη ισοτοπική σύνθεση υδρογόνου, όπως προτάθηκε πρόσφατα στην υπόθεση της παρουσίας ηλιακού αιολικού νερού σε πυριτικά άλατα.
Σε αυτή τη μελέτη, δείχνουμε ότι οι μετεωρίτες CI, παρά τη γεωχημική τους σημασία ως εκπρόσωποι της συνολικής σύνθεσης του ηλιακού συστήματος, 6,10 είναι δείγματα μολυσμένα από την ξηρά.Παρέχουμε επίσης άμεσες αποδείξεις για αλληλεπιδράσεις μεταξύ της πλούσιας αλειφατικής οργανικής ύλης και των γειτονικών ένυδρων ορυκτών και προτείνουμε ότι το Ryugu μπορεί να περιέχει εξωηλιακό υλικό37.Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης καταδεικνύουν ξεκάθαρα τη σημασία της άμεσης δειγματοληψίας πρωτοαστεροειδών και την ανάγκη μεταφοράς των επιστρεφόμενων δειγμάτων υπό εντελώς αδρανείς και στείρες συνθήκες.Τα στοιχεία που παρουσιάζονται εδώ δείχνουν ότι τα σωματίδια Ryugu είναι αναμφίβολα ένα από τα πιο αμόλυντα υλικά του ηλιακού συστήματος που είναι διαθέσιμα για εργαστηριακή έρευνα και η περαιτέρω μελέτη αυτών των πολύτιμων δειγμάτων αναμφίβολα θα διευρύνει την κατανόησή μας για τις πρώιμες διεργασίες του ηλιακού συστήματος.Τα σωματίδια Ryugu είναι η καλύτερη αναπαράσταση της συνολικής σύνθεσης του ηλιακού συστήματος.
Για να προσδιορίσουμε τη σύνθετη μικροδομή και τις χημικές ιδιότητες των δειγμάτων κλίμακας υπομικρών, χρησιμοποιήσαμε υπολογιστική τομογραφία βασισμένη σε ακτινοβολία σύγχροτρον (SR-XCT) και ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Χωρίς υποβάθμιση, ρύπανση λόγω της γήινης ατμόσφαιρας και καμία ζημιά από λεπτά σωματίδια ή μηχανικά δείγματα.Εν τω μεταξύ, πραγματοποιήσαμε συστηματική ογκομετρική ανάλυση χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM)-EDS, EPMA, XRD, ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίων οργάνων (INAA) και εξοπλισμό φθορίωσης ισοτόπων οξυγόνου λέιζερ.Οι διαδικασίες προσδιορισμού φαίνονται στο Συμπληρωματικό Σχήμα 3 και κάθε δοκιμασία περιγράφεται στις ακόλουθες ενότητες.
Σωματίδια από τον αστεροειδή Ryugu ανακτήθηκαν από τη μονάδα επανεισόδου Hayabusa-2 και παραδόθηκαν στο Κέντρο Ελέγχου JAXA στη Sagamihara της Ιαπωνίας, χωρίς να μολύνουν την ατμόσφαιρα της Γης4.Μετά τον αρχικό και μη καταστροφικό χαρακτηρισμό σε μια εγκατάσταση που διαχειρίζεται η JAXA, χρησιμοποιήστε σφραγιζόμενα δοχεία μεταφοράς εντός του χώρου και σακούλες κάψουλας δειγμάτων (κρύσταλλο ζαφείρι και ανοξείδωτο χάλυβα διαμέτρου 10 ή 15 mm, ανάλογα με το μέγεθος του δείγματος) για να αποφύγετε περιβαλλοντικές παρεμβολές.περιβάλλον.y ή/και ρύπους εδάφους (π.χ. υδρατμοί, υδρογονάνθρακες, αέρια της ατμόσφαιρας και λεπτά σωματίδια) και διασταυρούμενη μόλυνση μεταξύ των δειγμάτων κατά την προετοιμασία του δείγματος και τη μεταφορά μεταξύ ινστιτούτων και πανεπιστημίων38.Για να αποφευχθεί η υποβάθμιση και η ρύπανση λόγω αλληλεπίδρασης με τη γήινη ατμόσφαιρα (υδρατμοί και οξυγόνο), πραγματοποιήθηκαν όλοι οι τύποι προετοιμασίας δειγμάτων (συμπεριλαμβανομένης της κοπής με σμίλη τανταλίου, χρησιμοποιώντας ένα ισορροπημένο συρμάτινο πριόνι διαμαντιού (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) και την προετοιμασία εποξειδικής κοπής για εγκατάσταση (-20 °C σε ξηρό κουτί -20 °C) ~50-100 ppm).Όλα τα αντικείμενα που χρησιμοποιούνται εδώ καθαρίζονται με συνδυασμό υπερκαθαρού νερού και αιθανόλης χρησιμοποιώντας υπερηχητικά κύματα διαφορετικών συχνοτήτων.
Εδώ μελετάμε τη συλλογή μετεωριτών του Εθνικού Ινστιτούτου Πολικών Ερευνών (NIPR) του Ερευνητικού Κέντρου Μετεωριτών της Ανταρκτικής (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 και CY: Y 980115).
Για τη μεταφορά μεταξύ οργάνων για ανάλυση SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS και TEM, χρησιμοποιήσαμε την καθολική υπερλεπτή υποδοχή δείγματος που περιγράφεται σε προηγούμενες μελέτες38.
Η ανάλυση SR-XCT των δειγμάτων Ryugu πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο σύστημα CT BL20XU/SPring-8.Το ενσωματωμένο σύστημα CT αποτελείται από διάφορους τρόπους μέτρησης: λειτουργία ευρέως οπτικού πεδίου και λειτουργία χαμηλής ανάλυσης (WL) για την καταγραφή ολόκληρης της δομής του δείγματος, στενό οπτικό πεδίο και λειτουργία υψηλής ανάλυσης (NH) για ακριβή μέτρηση της περιοχής του δείγματος.ενδιαφέροντος και ακτινογραφίες για να λάβετε ένα σχέδιο περίθλασης του όγκου του δείγματος και εκτελέστε XRD-CT για να λάβετε ένα δισδιάστατο διάγραμμα των οριζόντιων επιπέδων ορυκτών φάσεων στο δείγμα.Σημειώστε ότι όλες οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν χωρίς τη χρήση του ενσωματωμένου συστήματος για την αφαίρεση της θήκης δείγματος από τη βάση, επιτρέποντας ακριβείς μετρήσεις CT και XRD-CT.Ο ανιχνευτής ακτίνων Χ λειτουργίας WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) ήταν εξοπλισμένος με μια πρόσθετη κάμερα 4608 × 4608 pixel μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) με έναν σπινθηριστή που αποτελείται από 10 γκαράζ μονό λουτέμιο (10 λουτέμιο γκαρνταριού) 10 × 4608 × 4608 pixel ) και φακός ρελέ.Το μέγεθος pixel στη λειτουργία WL είναι περίπου 0,848 μm.Έτσι, το οπτικό πεδίο (FOV) στη λειτουργία WL είναι περίπου 6 mm στη λειτουργία μετατόπισης CT.Ο ανιχνευτής ακτίνων Χ λειτουργίας NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) ήταν εξοπλισμένος με σπινθηριστή γρανάτη γαδολίνιο-αλουμίνιο-γαλλίου πάχους 20 μm (Gd3Al2Ga3O12), κάμερα CMOS (C11440-22CU) με ανάλυση 2048 × 2048 pixel;Hamamatsu Photonics) και φακό ×20.Το μέγεθος pixel στη λειτουργία NH είναι ~0,25 μm και το οπτικό πεδίο είναι ~0,5 mm.Ο ανιχνευτής για τη λειτουργία XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) ήταν εξοπλισμένος με έναν σπινθηριστή αποτελούμενο από μια οθόνη σκόνης P43 (Gd2O2S:Tb) πάχους 50 μm, μια κάμερα CMOS ανάλυσης 2304 × 2304 pixel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics.Ο ανιχνευτής έχει ένα πραγματικό μέγεθος pixel 19,05 μm και οπτικό πεδίο 43,9 mm2.Για να αυξήσουμε το FOV, εφαρμόσαμε μια διαδικασία μετατόπισης CT σε λειτουργία WL.Η εικόνα μεταδιδόμενου φωτός για ανακατασκευή CT αποτελείται από μια εικόνα στην περιοχή από 180° έως 360° που ανακλάται οριζόντια γύρω από τον άξονα περιστροφής και μια εικόνα στην περιοχή από 0° έως 180°.
Στη λειτουργία XRD, η δέσμη ακτίνων Χ εστιάζεται από μια πλάκα ζώνης Fresnel.Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, ο ανιχνευτής τοποθετείται 110 mm πίσω από το δείγμα και το στοπ της δέσμης είναι 3 mm μπροστά από τον ανιχνευτή.Ελήφθησαν εικόνες περίθλασης στο εύρος 2θ από 1,43° έως 18,00° (βήμα εσχάρας d = 16,6–1,32 Å) με το σημείο ακτίνων Χ εστιασμένο στο κάτω μέρος του οπτικού πεδίου του ανιχνευτή.Το δείγμα κινείται κατακόρυφα σε τακτά χρονικά διαστήματα, με μισή στροφή για κάθε βήμα κάθετης σάρωσης.Εάν τα ορυκτά σωματίδια ικανοποιούν τη συνθήκη Bragg όταν περιστρέφονται κατά 180°, είναι δυνατόν να ληφθεί η περίθλαση των ορυκτών σωματιδίων στο οριζόντιο επίπεδο.Οι εικόνες περίθλασης στη συνέχεια συνδυάστηκαν σε μία εικόνα για κάθε βήμα κάθετης σάρωσης.Οι συνθήκες της ανάλυσης SR-XRD-CT είναι σχεδόν οι ίδιες με αυτές για τη δοκιμασία SR-XRD.Στη λειτουργία XRD-CT, ο ανιχνευτής βρίσκεται 69 mm πίσω από το δείγμα.Οι εικόνες περίθλασης στο εύρος 2θ κυμαίνονται από 1,2° έως 17,68° (d = 19,73 έως 1,35 Å), όπου τόσο η δέσμη ακτίνων Χ όσο και ο περιοριστής δέσμης ευθυγραμμίζονται με το κέντρο του οπτικού πεδίου του ανιχνευτή.Σαρώστε το δείγμα οριζόντια και περιστρέψτε το δείγμα 180°.Οι εικόνες SR-XRD-CT ανακατασκευάστηκαν με μέγιστες ορυκτές εντάσεις ως τιμές pixel.Με την οριζόντια σάρωση, το δείγμα σαρώνεται συνήθως σε 500–1000 βήματα.
Για όλα τα πειράματα, η ενέργεια των ακτίνων Χ καθορίστηκε στα 30 keV, καθώς αυτό είναι το κατώτερο όριο διείσδυσης ακτίνων Χ σε μετεωρίτες με διάμετρο περίπου 6 mm.Ο αριθμός των εικόνων που λήφθηκαν για όλες τις μετρήσεις CT κατά τη διάρκεια περιστροφής 180° ήταν 1800 (3600 για το πρόγραμμα μετατόπισης CT) και ο χρόνος έκθεσης για τις εικόνες ήταν 100 ms για τη λειτουργία WL, 300 ms για τη λειτουργία NH, 500 ms για τη λειτουργία XRD και 50 ms.ms για XRD-CT ms.Ο τυπικός χρόνος σάρωσης δείγματος είναι περίπου 10 λεπτά σε λειτουργία WL, 15 λεπτά σε λειτουργία NH, 3 ώρες για XRD και 8 ώρες για SR-XRD-CT.
Οι εικόνες CT ανακατασκευάστηκαν με συνελικτική πίσω προβολή και κανονικοποιήθηκαν για έναν γραμμικό συντελεστή εξασθένησης από 0 έως 80 cm-1.Το λογισμικό Slice χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση των τρισδιάστατων δεδομένων και το λογισμικό muXRD για την ανάλυση των δεδομένων XRD.
Τα σωματίδια Ryugu σταθεροποιημένα με εποξειδικά (A0029, A0037, C0009, C0014 και C0068) γυαλίστηκαν σταδιακά στην επιφάνεια στο επίπεδο μιας μεμβράνης επικάλυψης διαμαντιού 0,5 μm (3M) υπό ξηρές συνθήκες, αποφεύγοντας την επαφή του υλικού με την επιφάνεια κατά τη διαδικασία στίλβωσης.Η γυαλισμένη επιφάνεια κάθε δείγματος εξετάστηκε αρχικά με μικροσκόπιο φωτός και στη συνέχεια οπισθοσκέδασε ηλεκτρόνια για να ληφθούν εικόνες ορυκτολογίας και υφής (BSE) των δειγμάτων και ποιοτικών στοιχείων NIPR χρησιμοποιώντας ένα JEOL JSM-7100F SEM εξοπλισμένο με φασματόμετρο διασποράς ενέργειας (AZtec).ενέργεια) εικόνα.Για κάθε δείγμα, η περιεκτικότητα σε κύρια και δευτερεύοντα στοιχεία αναλύθηκε χρησιμοποιώντας έναν μικροαναλυτή ανιχνευτή ηλεκτρονίων (EPMA, JEOL JXA-8200).Αναλύστε φυλλοπυριτικά και ανθρακικά σωματίδια στα 5 nA, φυσικά και συνθετικά πρότυπα στα 15 keV, σουλφίδια, μαγνητίτη, ολιβίνη και πυροξένιο στα 30 nA.Οι βαθμοί τρόπων υπολογίστηκαν από χάρτες στοιχείων και εικόνες ΣΕΒ χρησιμοποιώντας το λογισμικό ImageJ 1.53 με κατάλληλα κατώφλια αυθαίρετα καθορισμένα για κάθε ορυκτό.
Η ανάλυση ισοτόπων οξυγόνου πραγματοποιήθηκε στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο (Milton Keynes, UK) χρησιμοποιώντας ένα σύστημα φθορίωσης λέιζερ υπερύθρου.Τα δείγματα Hayabusa2 παραδόθηκαν στο Open University 38 σε δοχεία γεμάτα άζωτο για μεταφορά μεταξύ των εγκαταστάσεων.
Η φόρτωση του δείγματος πραγματοποιήθηκε σε κουτί γαντιών αζώτου με παρακολουθούμενο επίπεδο οξυγόνου κάτω από 0,1%.Για την αναλυτική εργασία Hayabusa2, κατασκευάστηκε ένας νέος υποδοχέας δείγματος Ni, αποτελούμενος από μόνο δύο οπές δείγματος (διάμετρος 2,5 mm, βάθος 5 mm), η μία για τα σωματίδια Hayabusa2 και η άλλη για το εσωτερικό πρότυπο οψιανού.Κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, το φρεάτιο δείγματος που περιείχε το υλικό Hayabusa2 καλύφθηκε με ένα εσωτερικό παράθυρο BaF2 πάχους περίπου 1 mm και διαμέτρου 3 mm για να συγκρατήσει το δείγμα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης λέιζερ.Η ροή BrF5 προς το δείγμα διατηρήθηκε με ένα κανάλι ανάμιξης αερίου που κόπηκε στη θήκη δείγματος Ni.Ο θάλαμος δείγματος αναδιαμορφώθηκε επίσης έτσι ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί από τη γραμμή φθορίωσης κενού και στη συνέχεια να ανοίξει σε ένα ντουλαπάκι γεμάτο με άζωτο.Ο θάλαμος δύο τεμαχίων σφραγίστηκε με ένα σφράγισμα συμπίεσης με φλάντζα χαλκού και έναν σφιγκτήρα αλυσίδας CeFIX 38 Quick Release EVAC.Ένα παράθυρο BaF2 πάχους 3 mm στην κορυφή του θαλάμου επιτρέπει την ταυτόχρονη παρατήρηση του δείγματος και τη θέρμανση με λέιζερ.Μετά τη φόρτωση του δείγματος, σφίξτε ξανά το θάλαμο και επανασυνδέστε στη γραμμή φθοριούχου.Πριν από την ανάλυση, ο θάλαμος δείγματος θερμάνθηκε υπό κενό στους περίπου 95°C όλη τη νύκτα για να απομακρυνθεί τυχόν προσροφημένη υγρασία.Μετά από θέρμανση όλη τη νύχτα, ο θάλαμος αφέθηκε να ψυχθεί σε θερμοκρασία δωματίου και στη συνέχεια το τμήμα που εκτέθηκε στην ατμόσφαιρα κατά τη μεταφορά δείγματος καθαρίστηκε με τρία δείγματα BrF5 για να απομακρυνθεί η υγρασία.Αυτές οι διαδικασίες διασφαλίζουν ότι το δείγμα Hayabusa 2 δεν εκτίθεται στην ατμόσφαιρα και δεν μολύνεται από υγρασία από το τμήμα της φθοριούχου γραμμής που εξαερίζεται στην ατμόσφαιρα κατά τη φόρτωση του δείγματος.
Τα δείγματα σωματιδίων Ryugu C0014-4 και Orgueil (CI) αναλύθηκαν με τροποποιημένο «μονό» τρόπο42, ενώ η ανάλυση Y-82162 (CY) πραγματοποιήθηκε σε έναν μόνο δίσκο με πολλαπλά φρεάτια δειγμάτων41.Λόγω της άνυδρης σύστασής τους, δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μία μόνο μέθοδος για τους χονδρίτες CY.Τα δείγματα θερμάνθηκαν χρησιμοποιώντας υπέρυθρο λέιζερ CO2 της Photon Machines Inc.ισχύς 50 W (10,6 µm) τοποθετηµένη στη γέφυρα XYZ παρουσία BrF5.Το ενσωματωμένο σύστημα βίντεο παρακολουθεί την πορεία της αντίδρασης.Μετά τη φθορίωση, το απελευθερωμένο Ο2 καθαρίστηκε χρησιμοποιώντας δύο κρυογονικές παγίδες αζώτου και μια θερμαινόμενη κλίνη KBr για να απομακρυνθεί τυχόν περίσσεια φθορίου.Η ισοτοπική σύνθεση καθαρισμένου οξυγόνου αναλύθηκε σε φασματόμετρο μάζας διπλού καναλιού Thermo Fisher MAT 253 με ανάλυση μάζας περίπου 200.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ποσότητα αερίου O2 που απελευθερώθηκε κατά την αντίδραση του δείγματος ήταν μικρότερη από 140 μg, που είναι το κατά προσέγγιση όριο χρήσης της συσκευής φυσητήρων στο φασματόμετρο μάζας MAT 253.Σε αυτές τις περιπτώσεις, χρησιμοποιήστε μικροόγκους για ανάλυση.Μετά την ανάλυση των σωματιδίων Hayabusa2, το εσωτερικό πρότυπο οψιανού φθοριώθηκε και προσδιορίστηκε η σύνθεση του ισοτόπου οξυγόνου.
Τα ιόντα του θραύσματος NF+ NF3+ παρεμβάλλονται στη δέσμη με μάζα 33 (16O17O).Για την εξάλειψη αυτού του πιθανού προβλήματος, τα περισσότερα δείγματα υποβάλλονται σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας διαδικασίες κρυογονικού διαχωρισμού.Αυτό μπορεί να γίνει προς τα εμπρός πριν από την ανάλυση MAT 253 ή ως δεύτερη ανάλυση επιστρέφοντας το αναλυόμενο αέριο πίσω στο ειδικό μοριακό κόσκινο και περνώντας το ξανά μετά τον κρυογονικό διαχωρισμό.Ο κρυογονικός διαχωρισμός περιλαμβάνει την παροχή αερίου σε ένα μοριακό κόσκινο σε θερμοκρασία υγρού αζώτου και στη συνέχεια την απόρριψή του σε ένα πρωτεύον μοριακό κόσκινο σε θερμοκρασία -130°C.Εκτεταμένες δοκιμές έχουν δείξει ότι το NF+ παραμένει στο πρώτο μοριακό κόσκινο και δεν συμβαίνει σημαντική κλασμάτωση χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο.
Με βάση επαναλαμβανόμενες αναλύσεις των εσωτερικών μας προτύπων οψιανού, η συνολική ακρίβεια του συστήματος σε λειτουργία φυσητήρας είναι: ±0,053‰ για δ17O, ±0,095‰ για δ18O, ±0,018‰ για Δ17O (2 sd).Η ανάλυση ισοτόπων οξυγόνου δίνεται στον τυπικό συμβολισμό δέλτα, όπου το delta18O υπολογίζεται ως:
Χρησιμοποιήστε επίσης την αναλογία 17O/16O για δ17Ο.Το VSMOW είναι το διεθνές πρότυπο για το πρότυπο μέσου θαλάσσιου νερού της Βιέννης.Το Δ17Ο αντιπροσωπεύει την απόκλιση από τη γραμμή κλασμάτωσης της γης και ο τύπος υπολογισμού είναι: Δ17Ο = δ17Ο – 0,52 × δ18Ο.Όλα τα δεδομένα που παρουσιάζονται στον Συμπληρωματικό Πίνακα 3 έχουν προσαρμοστεί ως προς το κενό.
Τομές πάχους περίπου 150 έως 200 nm εξήχθησαν από σωματίδια Ryugu χρησιμοποιώντας ένα όργανο Hitachi High Tech SMI4050 FIB στο JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Σημειώστε ότι όλα τα τμήματα FIB ανακτήθηκαν από μη επεξεργασμένα θραύσματα μη επεξεργασμένων σωματιδίων αφού αφαιρέθηκαν από δοχεία γεμάτα με αέριο N2 για μεταφορά μεταξύ αντικειμένων.Αυτά τα θραύσματα δεν μετρήθηκαν με SR-CT, αλλά υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με ελάχιστη έκθεση στην ατμόσφαιρα της γης για να αποφευχθεί πιθανή ζημιά και μόλυνση που θα μπορούσε να επηρεάσει το φάσμα του άνθρακα K-edge.Μετά την εναπόθεση προστατευτικού στρώματος βολφραμίου, η περιοχή ενδιαφέροντος (έως 25 × 25 μm2) κόπηκε και αραιώθηκε με μια δέσμη ιόντων Ga+ σε τάση επιτάχυνσης 30 kV, στη συνέχεια σε 5 kV και ρεύμα ανιχνευτή 40 pA για να ελαχιστοποιηθεί η ζημιά στην επιφάνεια.Τα εξαιρετικά λεπτά τμήματα στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε ένα μεγεθυσμένο πλέγμα χαλκού (πλέγμα Kochi) 39 χρησιμοποιώντας έναν μικροχειριστή εξοπλισμένο με FIB.
Τα σφαιρίδια Ryugu A0098 (1,6303 mg) και C0068 (0,6483 mg) σφραγίστηκαν δύο φορές σε καθαρά φύλλα πολυαιθυλενίου υψηλής καθαρότητας σε ένα ντουλαπάκι γαντιών γεμάτο καθαρό άζωτο στο SPring-8 χωρίς καμία αλληλεπίδραση με την ατμόσφαιρα της γης.Η προετοιμασία δειγμάτων για το JB-1 (ένα πέτρωμα γεωλογικής αναφοράς που εκδόθηκε από το Γεωλογικό Ινστιτούτο της Ιαπωνίας) πραγματοποιήθηκε στο Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο.
Το INAA πραγματοποιείται στο Ινστιτούτο Ολοκληρωμένης Ακτινοβολίας και Πυρηνικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Κιότο.Τα δείγματα ακτινοβολήθηκαν δύο φορές με διαφορετικούς κύκλους ακτινοβολίας που επιλέχθηκαν σύμφωνα με τον χρόνο ημιζωής του νουκλιδίου που χρησιμοποιήθηκε για τον ποσοτικό προσδιορισμό των στοιχείων.Πρώτα, το δείγμα ακτινοβολήθηκε σε σωλήνα πνευματικής ακτινοβολίας για 30 δευτερόλεπτα.Ροές θερμικών και γρήγορων νετρονίων στο Σχ.3 είναι 4,6 × 1012 και 9,6 × 1011 cm-2 s-1, αντίστοιχα, για τον προσδιορισμό των περιεχομένων σε Mg, Al, Ca, Ti, V και Mn.Χημικές ουσίες όπως το MgO (καθαρότητα 99,99%, Soekawa Chemical), Al (99,9% καθαρότητα, Soekawa Chemical) και μέταλλο Si (99,999% καθαρότητα, FUJIFILM Wako Pure Chemical) ακτινοβολήθηκαν επίσης για να διορθωθούν παρεμβαλλόμενες πυρηνικές αντιδράσεις όπως (n, n).Το δείγμα ακτινοβολήθηκε επίσης με χλωριούχο νάτριο (99,99% καθαρότητα, MANAC) για να διορθωθούν οι αλλαγές στη ροή νετρονίων.
Μετά την ακτινοβολία νετρονίων, το εξωτερικό φύλλο πολυαιθυλενίου αντικαταστάθηκε με ένα νέο και η ακτινοβολία γάμμα που εκπέμπεται από το δείγμα και την αναφορά μετρήθηκε αμέσως με έναν ανιχνευτή Ge.Τα ίδια δείγματα ακτινοβολήθηκαν εκ νέου για 4 ώρες σε πνευματικό σωλήνα ακτινοβόλησης.2 έχει θερμικές και γρήγορες ροές νετρονίων 5,6 1012 και 1,2 1012 cm-2 s-1, αντίστοιχα, για τον προσδιορισμό Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Περιεχόμενο Se, Sb, Os, Ir και Au.Δείγματα ελέγχου των Ga, As, Se, Sb, Os, Ir και Au ακτινοβολήθηκαν με την εφαρμογή κατάλληλων ποσοτήτων (από 10 έως 50 μg) τυπικών διαλυμάτων γνωστών συγκεντρώσεων αυτών των στοιχείων σε δύο κομμάτια διηθητικού χαρτιού, ακολουθούμενη από ακτινοβόληση των δειγμάτων.Η μέτρηση των ακτίνων γάμμα πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Ολοκληρωμένης Ακτινοβολίας και Πυρηνικών Επιστημών, στο Πανεπιστήμιο του Κιότο και στο Ερευνητικό Κέντρο RI, στο Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο.Οι αναλυτικές διαδικασίες και τα υλικά αναφοράς για τον ποσοτικό προσδιορισμό των στοιχείων INAA είναι τα ίδια με αυτά που περιγράφηκαν στην προηγούμενη εργασία μας.
Ένα περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (Rigaku SmartLab) χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή των μοτίβων περίθλασης των δειγμάτων Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) και C0087 (<1 mg) σε NIPR. Ένα περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (Rigaku SmartLab) χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή των μοτίβων περίθλασης των δειγμάτων Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) και C0087 (<1 mg) σε NIPR. Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) και C0087 (<1 mg) σε NIPR. Ένα περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (Rigaku SmartLab) χρησιμοποιήθηκε για τη συλλογή μοτίβων περίθλασης δειγμάτων Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) και C0087 (<1 mg) σε 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) 簚在使用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) 簚在 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) και C0087 (<1 mg) были получены во NIPR со использованием рентгеновского дифрактометри (Rigaku SmartLab). Σχέδια περίθλασης ακτίνων Χ των δειγμάτων Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) και C0087 (<1 mg) ελήφθησαν στο NIPR χρησιμοποιώντας ένα περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (Rigaku SmartLab).Όλα τα δείγματα αλέστηκαν σε μια λεπτή σκόνη σε μια μη ανακλαστική γκοφρέτα πυριτίου χρησιμοποιώντας μια γυάλινη πλάκα από ζαφείρι και στη συνέχεια απλώθηκαν ομοιόμορφα στη μη ανακλαστική γκοφρέτα πυριτίου χωρίς καθόλου υγρό (νερό ή οινόπνευμα).Οι συνθήκες μέτρησης έχουν ως εξής: Η ακτινοβολία ακτίνων Χ Cu Ka παράγεται σε τάση σωλήνα 40 kV και ένα ρεύμα σωλήνα 40 mA, το περιοριστικό μήκος σχισμής είναι 10 mm, η γωνία απόκλισης είναι (1/6) °, η ταχύτητα περιστροφής στο επίπεδο είναι 20 rpm και το εύρος είναι 2 θ (διπλή γωνία) είναι 3-100 ° και παίρνει περίπου 28 ώρες για να αναλυθεί.Χρησιμοποιήθηκαν οπτικά Bragg Brentano.Ο ανιχνευτής είναι ένας μονοδιάστατος ανιχνευτής ημιαγωγών πυριτίου (D/teX Ultra 250).Οι ακτίνες Χ Cu Kβ αφαιρέθηκαν χρησιμοποιώντας φίλτρο Ni.Χρησιμοποιώντας διαθέσιμα δείγματα, συγκρίθηκαν μετρήσεις συνθετικού μαγνησιακού σαπωνίτη (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), σερπεντίνης (σερπεντίνη φύλλων, Miyazu, Nikka) και πυρροτίτη (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) για τον εντοπισμό κορυφών και τη χρήση αρχείου σκόνης από το αρχείο δεδομένων σε σκόνη από το International Data diffrae. 1-1662) και μαγνητίτης (PDF 00-019-0629).Τα δεδομένα περίθλασης από το Ryugu συγκρίθηκαν επίσης με δεδομένα για υδροαλλαγμένους ανθρακούχους χονδρίτες, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 και Y 980115 CY (στάδιο θέρμανσης III, 500–750°C).Η σύγκριση έδειξε ομοιότητες με το Orgueil, αλλά όχι με το Y-791198 και το Y 980115.
Τα φάσματα NEXAFS με άκρο άνθρακα Κ υπερλεπτών τμημάτων δειγμάτων που κατασκευάστηκαν από FIB μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας το κανάλι STXM BL4U στην εγκατάσταση σύγχροτρον UVSOR στο Ινστιτούτο Μοριακών Επιστημών (Okazaki, Ιαπωνία).Το μέγεθος κηλίδας μιας δέσμης που εστιάζεται οπτικά με μια πλάκα ζώνης Fresnel είναι περίπου 50 nm.Το ενεργειακό βήμα είναι 0,1 eV για τη λεπτή δομή της περιοχής εγγύς άκρου (283,6–292,0 eV) και 0,5 eV (280,0–283,5 eV και 292,5–300,0 eV) για τις περιοχές μπροστά και πίσω.ο χρόνος για κάθε εικονοστοιχείο εικόνας ορίστηκε στα 2 ms.Μετά την εκκένωση, ο αναλυτικός θάλαμος STXM γεμίστηκε με ήλιο σε πίεση περίπου 20 mbar.Αυτό βοηθά στην ελαχιστοποίηση της θερμικής μετατόπισης του εξοπλισμού οπτικών ακτίνων Χ στον θάλαμο και τη θήκη δειγμάτων, καθώς και στη μείωση της ζημιάς και/ή της οξείδωσης του δείγματος.Τα φάσματα άνθρακα NEXAFS K-edge δημιουργήθηκαν από στοιβαγμένα δεδομένα χρησιμοποιώντας λογισμικό aXis2000 και ιδιόκτητο λογισμικό επεξεργασίας δεδομένων STXM.Λάβετε υπόψη ότι η θήκη μεταφοράς δείγματος και το ντουλαπάκι χρησιμοποιούνται για την αποφυγή οξείδωσης και μόλυνσης του δείγματος.
Μετά την ανάλυση STXM-NEXAFS, η ισοτοπική σύνθεση υδρογόνου, άνθρακα και αζώτου των φετών Ryugu FIB αναλύθηκε χρησιμοποιώντας απεικόνιση ισοτόπων με JAMSTEC NanoSIMS 50L.Μια εστιασμένη κύρια δέσμη Cs+ περίπου 2 pA για ανάλυση ισοτόπων άνθρακα και αζώτου και περίπου 13 pA για ανάλυση ισοτόπων υδρογόνου ραστεροποιείται σε μια περιοχή περίπου 24 × 24 μm2 έως 30 × 30 μm2 στο δείγμα.Μετά από προψεκασμό 3 λεπτών σε σχετικά ισχυρό ρεύμα κύριας δέσμης, κάθε ανάλυση ξεκινούσε μετά τη σταθεροποίηση της έντασης της δευτερεύουσας δέσμης.Για την ανάλυση των ισοτόπων άνθρακα και αζώτου, εικόνες των 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– και 12C15N– ελήφθησαν ταυτόχρονα χρησιμοποιώντας ανίχνευση πολλαπλών πολλαπλασιαστών επτά ηλεκτρονίων με ανάλυση μάζας περίπου 9000, η ​​οποία είναι επαρκής για τον διαχωρισμό όλων των σχετικών ισοτοπικών ενώσεων.παρεμβολές (δηλαδή 12C1H σε 13C και 13C14N σε 12C15N).Για την ανάλυση των ισοτόπων υδρογόνου, ελήφθησαν εικόνες 1H-, 2D- και 12C- με ανάλυση μάζας περίπου 3000 με πολλαπλή ανίχνευση χρησιμοποιώντας τρεις πολλαπλασιαστές ηλεκτρονίων.Κάθε ανάλυση αποτελείται από 30 σαρωμένες εικόνες της ίδιας περιοχής, με μία εικόνα να αποτελείται από 256 × 256 pixel για ανάλυση ισοτόπων άνθρακα και αζώτου και 128 × 128 pixel για ανάλυση ισοτόπων υδρογόνου.Ο χρόνος καθυστέρησης είναι 3000 µs ανά εικονοστοιχείο για ανάλυση ισοτόπων άνθρακα και αζώτου και 5000 µs ανά εικονοστοιχείο για ανάλυση ισοτόπων υδρογόνου.Χρησιμοποιήσαμε ένυδρη 1-υδροξυβενζοτριαζόλη ως πρότυπα ισοτόπων υδρογόνου, άνθρακα και αζώτου για τη βαθμονόμηση της οργανικής κλασμάτωσης μάζας45.
Για να προσδιορίσουμε την ισοτοπική σύνθεση πυριτίου του προηλιακού γραφίτη στο προφίλ FIB C0068-25, χρησιμοποιήσαμε έξι πολλαπλασιαστές ηλεκτρονίων με ανάλυση μάζας περίπου 9000. Οι εικόνες αποτελούνται από 256 × 256 pixel με χρόνο καθυστέρησης 3000 µs ανά pixel.Βαθμονόμησε ένα όργανο κλασμάτωσης μάζας χρησιμοποιώντας γκοφρέτες πυριτίου ως πρότυπα ισοτόπων υδρογόνου, άνθρακα και πυριτίου.
Οι εικόνες ισοτόπων επεξεργάστηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό απεικόνισης NanoSIMS45 της NASA.Τα δεδομένα διορθώθηκαν για νεκρό χρόνο πολλαπλασιαστή ηλεκτρονίων (44 ns) και σχεδόν ταυτόχρονη άφιξη.Διαφορετική στοίχιση σάρωσης για κάθε εικόνα για διόρθωση της μετατόπισης της εικόνας κατά τη λήψη.Η τελική εικόνα ισοτόπου δημιουργείται προσθέτοντας δευτερεύοντα ιόντα από κάθε εικόνα για κάθε εικονοστοιχείο σάρωσης.
Μετά από ανάλυση STXM-NEXAFS και NanoSIMS, οι ίδιες τομές FIB εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (JEOL JEM-ARM200F) σε τάση επιτάχυνσης 200 kV στο Kochi, JAMSTEC.Η μικροδομή παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα TEM φωτεινού πεδίου και ένα TEM σάρωσης υψηλής γωνίας σε ένα σκοτεινό πεδίο.Οι ορυκτές φάσεις ταυτοποιήθηκαν με διάθλαση ηλεκτρονίων κηλίδας και απεικόνιση ζώνης πλέγματος και πραγματοποιήθηκε χημική ανάλυση με EDS με ανιχνευτή μετατόπισης πυριτίου 100 mm2 και λογισμικό JEOL Analysis Station 4.30.Για ποσοτική ανάλυση, η χαρακτηριστική ένταση ακτίνων Χ για κάθε στοιχείο μετρήθηκε στη λειτουργία σάρωσης TEM με σταθερό χρόνο λήψης δεδομένων 30 s, περιοχή σάρωσης δέσμης ~100 × 100 nm2 και ρεύμα δέσμης 50 pA.Η αναλογία (Si + Al)-Mg-Fe σε στρωματοποιημένα πυριτικά άλατα προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τον πειραματικό συντελεστή k, διορθωμένος ως προς το πάχος, που λήφθηκε από ένα πρότυπο φυσικού πυροπαγαρνέτου.
Όλες οι εικόνες και οι αναλύσεις που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη είναι διαθέσιμες στο Σύστημα Αρχειοθέτησης και Επικοινωνίας Δεδομένων JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Αυτό το άρθρο παρέχει τα αρχικά δεδομένα.
Kitari, Κ. et al.Επιφανειακή σύνθεση του αστεροειδούς 162173 Ryugu όπως παρατηρήθηκε από το όργανο Hayabusa2 NIRS3.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Ανθρακικοί χονδρίτες τύπου Yamato (CY): ανάλογα της επιφάνειας του αστεροειδούς Ryugu;Γεωχημείας 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Η πρώτη ανάλυση σύνθεσης των δειγμάτων Ryugu πραγματοποιήθηκε με τη χρήση υπερφασματικού μικροσκοπίου MicroOmega.Εθνικό Άστρον.6, 221–225 (2021).
Yada, Τ. et al.Προκαταρκτική ανάλυση του δείγματος Hyabusa2 που επιστράφηκε από τον αστεροειδή τύπου C Ryugu.Εθνικό Άστρον.6, 214–220 (2021).