از بازدید شما از Nature.com سپاسگزاریم.نسخه مرورگری که استفاده می کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد.برای بهترین تجربه، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید).در عین حال، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل و جاوا اسکریپت ارائه می کنیم.
سیارک های فرار و غنی از مواد آلی، سیارک های نوع C ممکن است یکی از منابع اصلی آب روی زمین باشند.در حال حاضر، کندریت‌های کربن دار بهترین ایده را از ترکیب شیمیایی خود می‌دهند، اما اطلاعات مربوط به شهاب‌سنگ‌ها تحریف شده است: تنها بادوام‌ترین انواع از ورود به اتمسفر و سپس تعامل با محیط‌زیست زمین زنده می‌مانند.در اینجا ما نتایج یک مطالعه حجمی و ریز تحلیلی دقیق از ذره Ryugu اولیه که توسط فضاپیمای Hayabusa-2 به زمین تحویل داده شده است را ارائه می دهیم.ذرات ریوگو تطابق نزدیکی در ترکیب با کندریت های CI (نوع Iwuna) که از نظر شیمیایی شکسته نشده اما با آب تغییر یافته اند، نشان می دهند، که به طور گسترده به عنوان شاخصی از ترکیب کلی منظومه شمسی استفاده می شود.این نمونه یک رابطه فضایی پیچیده بین آلیفاتیک غنی و سیلیکات های لایه ای را نشان می دهد و حداکثر دمای حدود 30 درجه سانتیگراد را در طول فرسایش آبی نشان می دهد.ما مقدار زیادی از دوتریوم و دیازونیوم را پیدا کردیم که با منشا خارج از خورشید سازگار است.ذرات ریوگو آلوده‌نشده‌ترین و جدانشدنی‌ترین مواد بیگانه‌ای هستند که تاکنون مطالعه شده‌اند و بهترین تناسب را با ترکیب کلی منظومه شمسی دارند.
از ژوئن 2018 تا نوامبر 2019، فضاپیمای Hayabusa2 آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) یک بررسی گسترده از راه دور از سیارک ریوگو انجام داد.داده‌های طیف‌سنج فروسرخ نزدیک (NIRS3) در Hayabusa-2 نشان می‌دهد که Ryugu ممکن است از ماده‌ای شبیه کندریت‌های کربناسه حرارتی و/یا دگرگونی شوک تشکیل شده باشد.نزدیکترین تطابق، کندریت CY (نوع یاماتو) 2 است. آلبدوی کم ریوگو را می توان با وجود تعداد زیادی از اجزای غنی از کربن، و همچنین اندازه ذرات، تخلخل، و اثرات هوازدگی فضایی توضیح داد.فضاپیمای هایابوسا-2 دو فرود و جمع آوری نمونه بر روی ریوگا انجام داد.در اولین فرود در 21 فوریه 2019، مواد سطحی به دست آمد که در محفظه A کپسول برگشتی ذخیره شد و در فرود دوم در 11 ژوئیه 2019، مواد در نزدیکی دهانه مصنوعی تشکیل شده توسط یک ضربه گیر کوچک قابل حمل جمع آوری شد.این نمونه‌ها در بخش C ذخیره می‌شوند. شناسایی اولیه غیرمخرب ذرات در مرحله 1 در محفظه‌های ویژه، غیر آلوده و پر از نیتروژن خالص در تأسیسات تحت مدیریت JAXA نشان داد که ذرات Ryugu بیشترین شباهت به کندریت‌های CI4 دارند و «سطوح مختلف تنوع» را نشان می‌دهند.طبقه‌بندی به ظاهر متناقض ریوگو، مشابه کندریت‌های CY یا CI، تنها با توصیف دقیق ایزوتوپی، عنصری و کانی‌شناسی ذرات ریوگو قابل حل است.نتایج ارائه شده در اینجا مبنای محکمی برای تعیین اینکه کدام یک از این دو توضیح اولیه برای ترکیب کلی سیارک ریوگو محتمل‌تر است ارائه می‌کند.
هشت گلوله ریوگو (تقریباً 60 میلی گرم در مجموع)، چهار گلوله از اتاق A و چهار گلوله از اتاق C، برای مدیریت تیم کوچی به فاز 2 اختصاص داده شدند.هدف اصلی این مطالعه روشن کردن ماهیت، منشأ و تاریخچه تکاملی سیارک ریوگو، و مستندسازی شباهت‌ها و تفاوت‌ها با دیگر نمونه‌های فرازمینی شناخته‌شده مانند کندریت‌ها، ذرات غبار بین سیاره‌ای (IDPs) و دنباله‌دارهای بازگشتی است.نمونه های جمع آوری شده توسط ماموریت Stardust ناسا.
تجزیه و تحلیل کانی شناسی دقیق پنج دانه ریوگو (A0029، A0037، C0009، C0014 و C0068) نشان داد که آنها عمدتاً از فیلوسیلیکات های دانه ریز و درشت تشکیل شده اند (~64-88 درصد حجم؛ شکل 1a، b، تکمیلی).و جدول اضافی 1).فیلوسیلیکات های درشت دانه به صورت سنگدانه های پینه ای (تا اندازه ده ها میکرون) در ماتریس های ریزدانه و غنی از فیلوسیلیکات (اندازه کمتر از چند میکرون) وجود دارند.ذرات سیلیکات لایه ای همزیستی سرپانتین-ساپونیت هستند (شکل 1c).نقشه (Si + Al)-Mg-Fe همچنین نشان می دهد که ماتریس سیلیکات لایه ای حجیم دارای یک ترکیب میانی بین سرپانتین و ساپونیت است (شکل 2a, b).ماتریس فیلوسیلیکات حاوی مواد معدنی کربناته (~21-21 درصد)، مواد معدنی سولفیدی (~2.4-5.5 جلد درصد) و مگنتیت (~3.6-6.8 درصد حجم) است.یکی از ذرات مورد بررسی در این مطالعه (C0009) حاوی مقدار کمی (~0.5 vol.%) سیلیکات های بی آب (الیوین و پیروکسن) بود که ممکن است به شناسایی ماده منبع سازنده سنگ Ryugu خام کمک کند.این سیلیکات بی آب در گلوله های Ryugu نادر است و فقط در گلوله C0009 به طور مثبت شناسایی شد.کربنات ها در ماتریکس به صورت قطعات (کمتر از چند صد میکرون)، عمدتاً دولومیت، با مقادیر کمی کربنات کلسیم و برینل در ماتریکس وجود دارند.مگنتیت به صورت ذرات جدا شده، framboids، پلاک ها یا دانه های کروی شکل می گیرد.سولفیدها عمدتاً توسط پیروتیت به شکل منشورها/صفحات یا لت های شش ضلعی نامنظم نشان داده می شوند.ماتریس حاوی مقدار زیادی پنتلاندیت زیر میکرونی یا در ترکیب با پیروتیت است. فازهای غنی از کربن (اندازه کمتر از 10 میکرومتر) در همه جا در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات رخ می دهد. فازهای غنی از کربن (اندازه کمتر از 10 میکرومتر) در همه جا در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات رخ می دهد. Богатые углеродом фазы (размером <10 mkm) فازهای غنی از کربن (اندازه کمتر از 10 میکرومتر) در همه جا در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات رخ می دهد.富含碳的相（尺寸<10μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 mkm) در богатой филлосиликатами матрице преобладают. فازهای غنی از کربن (اندازه کمتر از 10 میکرومتر) در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات غالب هستند.سایر مواد معدنی جانبی در جدول تکمیلی نشان داده شده است. لیست مواد معدنی تعیین شده از الگوی پراکندگی اشعه ایکس از مخلوط C0087 و A0029 و A0037 بسیار سازگار با آن است که در کندریت CI (Orgueil) تعیین شده است ، اما بسیار متفاوت از Cy و CM و CM (CM و CM) (شکل 1) با داده های ExpleiDited (شکل 1) با استفاده از ExpleAdites (شکل 1)محتوای کل عنصر دانه های ریوگو (A0098، C0068) نیز با کندریت 6 CI مطابقت دارد (داده های توسعه یافته، شکل 2 و جدول تکمیلی 2).در مقابل، کندریت‌های CM در عناصر نسبتاً فرار و بسیار فرار، به ویژه منگنز و روی، و در عناصر نسوز بیشتر کاهش می‌یابند.غلظت برخی از عناصر بسیار متفاوت است، که ممکن است بازتابی از ناهمگونی ذاتی نمونه به دلیل اندازه کوچک ذرات منفرد و سوگیری نمونه‌گیری ناشی از آن باشد.تمام خصوصیات سنگ شناسی، کانی شناسی و عنصری نشان می دهد که دانه های ریوگو بسیار شبیه به کندریت های CI8,9,10 هستند.یک استثنای قابل توجه عدم وجود فری هیدریت و سولفات در دانه های ریوگو است که نشان می دهد این کانی ها در کندریت های CI توسط هوازدگی زمینی تشکیل شده اند.
a، تصویر پرتو ایکس ترکیبی از Mg Kα (قرمز)، Ca Kα (سبز)، Fe Kα (آبی)، و S Kα (زرد) بخش صیقلی خشک C0068.این کسر شامل سیلیکات های لایه ای (قرمز: ~88 vol.%)، کربنات ها (دولومیت؛ سبز روشن: ~1.6 vol%)، مگنتیت (آبی: ~5.3 vol%) و سولفیدها (زرد: سولفید = ~2.5% vol. مقاله. b، تصویر ناحیه کانتور شده در انحراف منظره ای است. سولفید؛ مگ – مگنتیت؛ آب – سنگ صابون؛ Srp – سرپانتین. c، تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (TEM) از یک رشد متقابل معمولی ساپونیت-سرپانتین که نوارهای شبکه سرپانتین و ساپونیت را به ترتیب 0.7 نانومتر و 1.1 نانومتر نشان می دهد.
ترکیب ماتریس و سیلیکات لایه ای (در درصد) ذرات Ryugu A0037 (دایره های قرمز جامد) و C0068 (دایره های آبی جامد) در سیستم سه تایی (Si+Al)-Mg-Fe نشان داده شده است.a، نتایج میکروآنالیز کاوشگر الکترونی (EPMA) در برابر کندریت های CI (Ivuna، Orgueil، Alais)16 به رنگ خاکستری برای مقایسه ترسیم شده است.ب، تجزیه و تحلیل TEM (STEM) و طیف‌سنجی پراکنده انرژی (EDS) برای مقایسه با شهاب‌سنگ‌های Orgueil9 و Murchison46 و IDP47 هیدراته نشان داده شده است.فیلوسیلیکات های دانه ریز و درشت دانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و از ذرات کوچک سولفید آهن اجتناب کردند.خطوط نقطه چین در a و b خطوط انحلال ساپونیت و سرپانتین را نشان می دهد.ترکیب غنی از آهن در یک ممکن است به دلیل دانه‌های سولفید آهن زیر میکرون در دانه‌های سیلیکات لایه‌ای باشد که با وضوح فضایی تجزیه و تحلیل EPMA نمی‌توان آن را حذف کرد.نقاط داده با محتوای Si بالاتر از ساپونیت موجود در b ممکن است به دلیل وجود مواد غنی از سیلیکون آمورف نانو اندازه در بین لایه های فیلوسیلیکات ایجاد شود.تعداد آنالیز: N=69 برای A0037، N=68 برای EPMA، N=68 برای C0068، N=19 برای A0037 و N=27 برای C0068 برای STEM-EDS.ج، نقشه ایزوتوپی ذرات تری اکسی Ryugu C0014-4 در مقایسه با مقادیر کندریت CI (Orgueil)، CY (Y-82162) و داده های ادبیات (CM و C2-ung) 41،48،49.ما داده هایی را برای شهاب سنگ های Orgueil و Y-82162 به دست آورده ایم.CCAM خطی از کانی های کندریت کربن دار بی آب است، TFL یک خط تقسیم زمین است.نقشه های d، Δ17O و δ18O از ذرات ریوگو C0014-4، کندریت CI (Orgueil)، و کندریت CY (Y-82162) (این مطالعه).Δ17O_Ryugu: مقدار Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: مقدار متوسط ​​Δ17O برای Orgueil.Δ17O_Y-82162: مقدار متوسط ​​Δ17O برای Y-82162.داده های CI و CY از ادبیات 41، 48، 49 نیز برای مقایسه نشان داده شده است.
تجزیه و تحلیل ایزوتوپی انبوه اکسیژن بر روی یک نمونه 1.83 میلی گرمی از مواد استخراج شده از C0014 گرانول توسط لیزر فلوئوراسیون (روش ها) انجام شد.برای مقایسه، ما هفت نسخه از Orgueil (CI) (جرم کل = 8.96 میلی گرم) و هفت نسخه از Y-82162 (CY) (جرم کل = 5.11 میلی گرم) را اجرا کردیم (جدول تکمیلی 3).
روی انجیر2d یک جدایی واضح از Δ17O و δ18O را بین میانگین وزنی ذرات Orgueil و Ryugu در مقایسه با Y-82162 نشان می دهد.Δ17O ذره Ryugu C0014-4 بالاتر از ذره Orgeil است، با وجود همپوشانی در 2 sd.ذرات Ryugu دارای مقادیر Δ17O بالاتری در مقایسه با Orgeil هستند، که ممکن است منعکس کننده آلودگی زمینی دومی از زمان سقوط آن در سال 1864 باشد. هوازدگی در محیط زمینی11 لزوماً منجر به ادغام اکسیژن اتمسفر می شود و تجزیه و تحلیل کلی را به خط تقسیم زمینی نزدیک می کند (FLT).این نتیجه‌گیری با داده‌های کانی‌شناسی (که قبلاً بحث شد) مطابقت دارد که دانه‌های Ryugu حاوی هیدرات یا سولفات نیستند، در حالی که Orgeil اینطور است.
بر اساس داده‌های کانی‌شناسی فوق، این نتایج از ارتباط بین دانه‌های ریوگو و کندریت‌های CI حمایت می‌کنند، اما ارتباط کندریت‌های CY را رد می‌کنند.این واقعیت که دانه‌های ریوگو با کندریت‌های CY که نشانه‌های واضحی از کانی‌شناسی کم‌آبی را نشان می‌دهند، مرتبط نیستند، گیج‌کننده است.به نظر می رسد مشاهدات مداری ریوگو نشان می دهد که این ریوگو دچار کم آبی شده است و بنابراین احتمالاً از مواد CY تشکیل شده است.دلایل این تفاوت آشکار همچنان نامشخص است.تجزیه و تحلیل ایزوتوپ اکسیژن سایر ذرات ریوگو در مقاله همراه 12 ارائه شده است.
با استفاده از تکنیک‌های ریزآنالیز هماهنگ (شکل 3 تکمیلی)، توزیع فضایی کربن آلی را در کل سطح کسر پرتو یون متمرکز (FIB) C0068.25 بررسی کردیم (شکل‌های 3a-f).ساختار ظریف طیف جذب پرتو ایکس کربن (NEXAFS) در لبه نزدیک در بخش C0068.25 که چندین گروه عملکردی را نشان می‌دهد - معطر یا C=C (285.2 eV)، C=O (286.5 eV)، CH (287.5 eV) و C(=O)O (288.8 - ساختار abent e.7. 3a) که به معنی درجه کم تغییرات حرارتی است.اوج قوی CH (287.5 eV) آلی جزئی C0068.25 با آلی نامحلول کندریت‌های کربنی قبلاً مطالعه شده متفاوت است و بیشتر شبیه ذرات IDP14 و دنباله‌دار است که توسط مأموریت Stardust به دست آمده‌اند.یک پیک قوی CH در 287.5 eV و یک پیک آروماتیک بسیار ضعیف یا C=C در 285.2 eV نشان می دهد که ترکیبات آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک هستند (شکل 3a و شکل تکمیلی 3a).نواحی غنی از ترکیبات آلی آلیفاتیک در فیلوسیلیکات های دانه درشت و همچنین در مناطقی با ساختار کربن آروماتیک ضعیف (یا C=C) قرار دارند (شکل 3c,d).در مقابل، A0037،22 (شکل تکمیلی 3) تا حدی محتوای کمتری از مناطق غنی از کربن آلیفاتیک را نشان داد.کانی شناسی زیربنایی این دانه ها غنی از کربنات ها است، مشابه کندریت CI 16، که نشان دهنده تغییر گسترده آب منبع است (جدول تکمیلی 1).شرایط اکسیداسیون غلظت های بالاتری از گروه های عاملی کربونیل و کربوکسیل را در ترکیبات آلی مرتبط با کربنات ها مطلوب خواهد کرد.توزیع زیر میکرونی مواد آلی با ساختار کربن آلیفاتیک می تواند بسیار متفاوت از توزیع سیلیکات های لایه ای دانه درشت باشد.نکاتی از ترکیبات آلی آلیفاتیک مرتبط با phyllosilicate-OH در شهاب سنگ دریاچه تاگیش یافت شد.داده‌های ریز تحلیلی هماهنگ نشان می‌دهد که مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک ممکن است در سیارک‌های نوع C گسترده باشد و ارتباط نزدیکی با فیلوسیلیکات‌ها داشته باشد.این نتیجه گیری با گزارش های قبلی از CH های آلیفاتیک/آروماتیک در ذرات Ryugu که توسط MicroOmega، یک میکروسکوپ فراطیفی مادون قرمز نزدیک نشان داده شده است، مطابقت دارد.یک سوال مهم و حل نشده این است که آیا خواص منحصر به فرد ترکیبات آلی غنی از کربن آلیفاتیک مرتبط با فیلوسیلیکات های دانه درشت مشاهده شده در این مطالعه فقط در سیارک ریوگو یافت می شود یا خیر.
a، طیف کربن NEXAFS در ناحیه غنی از آروماتیک (C=C) (قرمز)، در ناحیه غنی از آلیفاتیک (سبز)، و در ماتریس (آبی) به 292 eV نرمال شد.خط خاکستری طیف آلی نامحلول مورچیسون 13 برای مقایسه است.au، واحد داوری.ب، تصویر طیفی میکروسکوپ اشعه ایکس انتقال روبشی (STXM) از لبه K کربن که نشان می‌دهد کربن بر بخش غالب است.c، نمودار کامپوزیت RGB با مناطق غنی آروماتیک (C=C) (قرمز)، مناطق غنی آلیفاتیک (سبز)، و ماتریس (آبی).d، مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک در فیلوسیلیکات دانه درشت متمرکز شده‌اند، ناحیه از جعبه‌های نقطه‌دار سفید در b و c بزرگ‌تر شده است.e، نانوکره‌های بزرگ (ng-1) در ناحیه بزرگ‌شده از جعبه نقطه‌دار سفید در b و c.برای: پیروتیت.پ.ن: نیکل کرومیت.f، تصاویر عنصری طیف‌سنجی جرمی یونی ثانویه در مقیاس نانو (NanoSIMS)، هیدروژن (1H)، کربن (12C) و نیتروژن (12C14N)، تصاویر نسبت عنصر 12C/1H، و تصاویر ایزوتوپ متقاطع δD، δ13C، و δ15N - بخش PG-3C با غنی‌سازی فوق‌العاده غنی‌سازی شده از گراف PG-4.
مطالعات جنبشی تخریب مواد آلی در شهاب‌سنگ‌های مورچیسون می‌تواند اطلاعات مهمی در مورد توزیع ناهمگن مواد آلی آلیفاتیک غنی از دانه‌های ریوگو ارائه دهد.این مطالعه نشان می‌دهد که پیوندهای آلیفاتیک CH در مواد آلی تا حداکثر دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد در مولد باقی می‌مانند و/یا با روابط زمان و دما تغییر می‌کنند (مثلاً 200 سال در 100 درجه سانتی‌گراد و 0 درجه سانتی‌گراد در 100 میلیون سال)..اگر پیش ساز در دمای معینی بیش از یک زمان معین حرارت داده نشود، ممکن است توزیع اولیه آلیفاتیک غنی از فیلوسیلیکات حفظ شود.با این حال، تغییرات آب سنگ منبع ممکن است این تفسیر را پیچیده کند، زیرا A0037 غنی از کربنات هیچ منطقه آلیفاتیک غنی از کربن مرتبط با فیلوسیلیکات ها را نشان نمی دهد.این تغییر دمای پایین تقریباً با وجود فلدسپات مکعبی در دانه‌های ریوگو مطابقت دارد (جدول تکمیلی 1) 20.
کسر C0068.25 (ng-1؛ شکل‌های 3a-c,e) حاوی یک نانوکره بزرگ است که طیف‌های بسیار آروماتیک (یا C=C)، نسبتاً آلیفاتیک و ضعیف C(=O)O و C=O را نشان می‌دهد..امضای کربن آلیفاتیک با امضای مواد آلی نامحلول و نانوکره های آلی مرتبط با کندریت ها مطابقت ندارد (شکل 3a) 17،21.تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی رامان و مادون‌قرمز نانوکره‌ها در دریاچه تاگیش نشان داد که آنها از ترکیبات آلی آلیفاتیک و اکسید شده و ترکیبات آلی معطر چند حلقه‌ای نامنظم با ساختار پیچیده تشکیل شده‌اند.از آنجا که ماتریس اطراف حاوی مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک است، امضای کربن آلیفاتیک در ng-1 ممکن است یک مصنوع تحلیلی باشد.جالب توجه است که ng-1 حاوی سیلیکات های آمورف جاسازی شده است (شکل 3e)، بافتی که هنوز برای هیچ گونه آلی فرازمینی گزارش نشده است.سیلیکات های آمورف ممکن است اجزای طبیعی ng-1 یا ناشی از آمورفیزاسیون سیلیکات های آبی/بی آب توسط پرتوهای یونی و/یا الکترونی در طول تجزیه و تحلیل باشند.
تصاویر یون NanoSIMS از بخش C0068.25 (شکل 3f) تغییرات یکنواختی را در δ13C و δ15N نشان می‌دهند، به جز دانه‌های پیش خورشیدی با غنی‌سازی 13 درجه سانتی گراد بزرگ 30811‰ (PG-1 در تصویر δ13C در شکل 3f) (جدول تکمیلی 4).تصاویر دانه اولیه اشعه ایکس و تصاویر TEM با وضوح بالا فقط غلظت کربن و فاصله بین صفحات پایه 0.3 نانومتر را نشان می‌دهند که با گرافیت مطابقت دارد.قابل توجه است که مقادیر δD (394 ± 841 ‰) و δ15 N (95 ± 169 ‰)، غنی شده در مواد آلی آلیفاتیک مرتبط با فیلوسیلیکات های دانه درشت، کمی بالاتر از میانگین کل منطقه C (δD = 1329 ‰) است.‰، δ15N = 67 ± 15 ‰) در C0068.25 (جدول تکمیلی 4).این مشاهدات نشان می‌دهد که مواد آلی غنی از آلیفاتیک در فیلوسیلیکات‌های درشت دانه ممکن است بدوی‌تر از آلی‌های اطراف باشند، زیرا دومی ممکن است تحت تبادل ایزوتوپی با آب اطراف در بدن اصلی قرار گرفته باشد.متناوبا، این تغییرات ایزوتوپی ممکن است به فرآیند تشکیل اولیه نیز مربوط باشد.تفسیر می‌شود که سیلیکات‌های لایه‌ای ریز دانه در کندریت‌های CI در نتیجه تغییر مداوم خوشه‌های سیلیکات بی آب دانه درشت اصلی تشکیل شده‌اند.مواد آلی غنی از آلیفاتیک ممکن است از مولکول های پیش ساز موجود در قرص پیش سیاره ای یا محیط بین ستاره ای قبل از شکل گیری منظومه شمسی تشکیل شده باشد و سپس در طول تغییرات آب بدن مادر ریوگو (بزرگ) تغییر کرده باشد. اندازه (کمتر از 1.0 کیلومتر) ریوگو برای حفظ گرمای داخلی به اندازه کافی برای تغییر آبی و تشکیل کانی های آبدار بسیار کوچک است. اندازه (کمتر از 1.0 کیلومتر) ریوگو برای حفظ حرارت داخلی به اندازه کافی برای تغییر آبی و تشکیل مواد معدنی آبدار بسیار کوچک است. اندازه (<1,0 کیلومتر) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения со образованием водных минералов25. اندازه (<1.0 کیلومتر) ریوگو برای حفظ حرارت داخلی کافی برای تغییر آب و تشکیل مواد معدنی آب بسیار کوچک است. 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 کیلومتر) слишком мал، чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды со образованием водных минералов25. اندازه ریوگو (کمتر از 1.0 کیلومتر) برای پشتیبانی از گرمای داخلی برای تغییر آب و تشکیل مواد معدنی آب بسیار کوچک است.بنابراین، پیشینیان Ryugu ممکن است به اندازه ده ها کیلومتر مورد نیاز باشند.مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک ممکن است نسبت ایزوتوپی اصلی خود را به دلیل ارتباط با فیلوسیلیکات های درشت دانه حفظ کنند.با این حال، ماهیت دقیق حامل های سنگین ایزوتوپی به دلیل اختلاط پیچیده و ظریف اجزای مختلف در این بخش های FIB نامشخص است.اینها می توانند مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک در دانه های Ryugu یا فیلوسیلیکات درشت اطراف آنها باشند.توجه داشته باشید که مواد آلی تقریباً در تمام کندریت‌های کربنی (از جمله کندریت‌های CI) به استثنای شهاب‌سنگ‌های CM Paris 24، 26، از نظر D غنی‌تر از فیلوسیلیکات‌ها هستند.
نمودارهای حجم δD و δ15N از برش های FIB به دست آمده برای A0002.23 و A0002.26، A0037.22 و A0037.23 و C0068.23، C0068.25 و C0068.26 C0068.26 با مقایسات A0002.26 برش های FIB (مجموع ذرات AMSno دیگر از سه برش FIB) منظومه شمسی در شکل نشان داده شده است.4 (جدول تکمیلی 4)27,28.تغییرات حجمی در δD و δ15N در پروفایل های A0002، A0037 و C0068 با تغییرات در IDP سازگار است، اما بیشتر از کندریت های CM و CI است (شکل 4).توجه داشته باشید که محدوده مقادیر δD برای نمونه دنباله دار 29 (240- تا 1655‰) بزرگتر از Ryugu است.حجم δD و δ15N پروفیل های ریوکیو، به طور معمول، کوچکتر از میانگین دنباله دارهای خانواده مشتری و ابر اورت است (شکل 4).مقادیر δD پایین کندریت های CI ممکن است منعکس کننده تأثیر آلودگی زمینی در این نمونه ها باشد.با توجه به شباهت‌های بین بلز، دریاچه تاگیش و IDP، ناهمگنی زیاد در مقادیر δD و δN در ذرات ریوگو ممکن است منعکس‌کننده تغییرات در علائم اولیه ایزوتوپی ترکیب‌های آلی و آبی در منظومه شمسی اولیه باشد.تغییرات ایزوتوپی مشابه در δD و δN در ذرات Ryugu و IDP نشان می دهد که هر دو می توانند از موادی از یک منبع تشکیل شده باشند.اعتقاد بر این است که آوارگان داخلی از منابع دنباله دار سرچشمه می گیرند 14 .بنابراین، ریوگو ممکن است حاوی مواد دنباله‌دار مانند و/یا حداقل منظومه شمسی بیرونی باشد.با این حال، به دلیل (1) مخلوط آب کروی و غنی از D بر روی بدن مادر (31) و (2) نسبت D/H دنباله دار به عنوان تابعی از فعالیت دنباله دار، این ممکن است دشوارتر از آنچه در اینجا بیان می کنیم باشد.با این حال، دلایل ناهمگنی مشاهده شده ایزوتوپ های هیدروژن و نیتروژن در ذرات ریوگو به طور کامل شناخته نشده است، تا حدی به دلیل تعداد محدود آنالیزهای موجود امروزه.نتایج سیستم‌های ایزوتوپ هیدروژن و نیتروژن هنوز این احتمال را افزایش می‌دهد که ریوگو حاوی بیشتر مواد خارج از منظومه شمسی است و بنابراین ممکن است شباهت‌هایی به دنباله‌دارها نشان دهد.پروفایل ریوگو هیچ ارتباط آشکاری بین δ13C و δ15N نشان نداد (جدول تکمیلی 4).
ترکیب کلی ایزوتوپی H و N ذرات ریوگو (دایره‌های قرمز: A0002، A0037؛ دایره‌های آبی: C0068) با قدر خورشیدی 27، خانواده متوسط ​​مشتری (JFC27)، و دنباله‌دارهای ابر اورت (OCC27)، IDP28، و chondr کربنی مرتبط است.مقایسه شهاب سنگ 27 (CI, CM, CR, C2-ung).ترکیب ایزوتوپی در جدول تکمیلی 4 آورده شده است. خطوط نقطه چین مقادیر ایزوتوپ زمینی برای H و N هستند.
انتقال مواد فرار (مثلاً مواد آلی و آب) به زمین همچنان یک نگرانی است26،27،33.مواد آلی زیر میکرونی مرتبط با فیلوسیلیکات های درشت در ذرات Ryugu شناسایی شده در این مطالعه ممکن است منبع مهمی از مواد فرار باشد.مواد آلی در فیلوسیلیکات های دانه درشت بهتر از مواد آلی در ماتریس های ریزدانه در برابر تخریب 16،34 و پوسیدگی محافظت می شود.ترکیب ایزوتوپی سنگین تر هیدروژن در ذرات به این معنی است که بعید است آنها تنها منبع فرار به زمین اولیه باشند.آن‌ها را می‌توان با اجزایی با ترکیب ایزوتوپی هیدروژن سبک‌تر مخلوط کرد، همانطور که اخیراً در فرضیه وجود آب ناشی از باد خورشیدی در سیلیکات‌ها پیشنهاد شد.
در این مطالعه، ما نشان می‌دهیم که شهاب‌سنگ‌های CI، علی‌رغم اهمیت ژئوشیمیایی‌شان به‌عنوان نماینده ترکیب کلی منظومه شمسی، ۶،۱۰ نمونه‌های آلوده زمینی هستند.ما همچنین شواهد مستقیمی برای برهمکنش‌های بین مواد آلی غنی آلیفاتیک و کانی‌های آبدار مجاور ارائه می‌کنیم و پیشنهاد می‌کنیم که ریوگو ممکن است حاوی مواد فراخورشیدی باشد.نتایج این مطالعه به وضوح اهمیت نمونه برداری مستقیم از پروتواستروئیدها و نیاز به انتقال نمونه های برگشتی در شرایط کاملا بی اثر و استریل را نشان می دهد.شواهد ارائه شده در اینجا نشان می دهد که ذرات ریوگو بدون شک یکی از آلوده ترین مواد منظومه شمسی موجود برای تحقیقات آزمایشگاهی هستند و مطالعه بیشتر این نمونه های ارزشمند بدون شک درک ما را از فرآیندهای اولیه منظومه شمسی گسترش خواهد داد.ذرات ریوگو بهترین نمایانگر ترکیب کلی منظومه شمسی هستند.
برای تعیین ریزساختار پیچیده و خواص شیمیایی نمونه‌های مقیاس زیر میکرون، از توموگرافی کامپیوتری مبتنی بر تابش سنکروترون (SR-XCT) و پراش پرتو ایکس SR (XRD)-CT، FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM استفاده کردیم.بدون تخریب، آلودگی ناشی از جو زمین و بدون آسیب از ذرات ریز یا نمونه های مکانیکی.در عین حال، ما تجزیه و تحلیل حجمی سیستماتیک را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) -EDS، EPMA، XRD، تجزیه و تحلیل فعال‌سازی نوترون ابزاری (INAA) و تجهیزات فلوراسیون ایزوتوپ اکسیژن لیزری انجام داده‌ایم.روش های سنجش در شکل تکمیلی 3 نشان داده شده است و هر روش در بخش های زیر توضیح داده شده است.
ذرات سیارک ریوگو از ماژول ورود مجدد Hayabusa-2 بازیابی و به مرکز کنترل JAXA در ساگامیهارا، ژاپن، بدون آلودگی جو زمین تحویل داده شدند.پس از شناسایی اولیه و غیر مخرب در تاسیسات تحت مدیریت JAXA، برای جلوگیری از تداخل محیطی، از ظروف انتقال بین محل و کیسه های نمونه کپسول نمونه (کریستال یاقوت کبود با قطر 10 یا 15 میلی متر و فولاد ضد زنگ، بسته به اندازه نمونه) استفاده کنید.محیط.y و/یا آلاینده های زمینی (مانند بخار آب، هیدروکربن ها، گازهای اتمسفر و ذرات ریز) و آلودگی متقابل بین نمونه ها در طول آماده سازی نمونه و حمل و نقل بین مؤسسات و دانشگاه ها38.برای جلوگیری از تخریب و آلودگی ناشی از برهمکنش با جو زمین (بخار آب و اکسیژن)، انواع آماده سازی نمونه (شامل براده برداری با اسکنه تانتالیوم، با استفاده از اره سیمی الماسی متعادل (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) و برش اپوکسی) آماده سازی برای نصب (در دمای 8-20 درجه سانتیگراد) و آماده سازی اپوکسی از N-20 -0 درجه سانتیگراد انجام شد. 50-100 ppm).تمام موارد استفاده شده در اینجا با ترکیبی از آب فوق خالص و اتانول با استفاده از امواج اولتراسونیک با فرکانس های مختلف تمیز می شوند.
در اینجا مجموعه شهاب‌سنگ‌های موسسه تحقیقات قطبی ملی (NIPR) مرکز تحقیقات شهاب‌سنگ‌های قطب جنوب (CI: Orgueil، CM2.4: Yamato (Y)-791198، CY: Y-82162 و CY: Y 980115) را مطالعه می‌کنیم.
برای انتقال بین ابزار برای تجزیه و تحلیل SR-XCT، NanoSIMS، STXM-NEXAFS و TEM، از نگهدارنده نمونه فوق نازک جهانی که در مطالعات قبلی توضیح داده شد استفاده کردیم.
آنالیز SR-XCT نمونه های ریوگو با استفاده از سیستم CT یکپارچه BL20XU/SPring-8 انجام شد.سیستم CT یکپارچه از حالت‌های اندازه‌گیری مختلف تشکیل شده است: میدان دید گسترده و حالت وضوح کم (WL) برای گرفتن کل ساختار نمونه، میدان دید باریک و حالت وضوح بالا (NH) برای اندازه‌گیری دقیق منطقه نمونه.علاقه و رادیوگرافی برای به دست آوردن الگوی پراش حجم نمونه، و انجام XRD-CT برای به دست آوردن نمودار 2 بعدی از فازهای معدنی صفحه افقی در نمونه.توجه داشته باشید که تمام اندازه‌گیری‌ها را می‌توان بدون استفاده از سیستم داخلی برای جدا کردن نگهدارنده نمونه از پایه انجام داد و امکان اندازه‌گیری دقیق CT و XRD-CT را فراهم می‌کند.آشکارساز پرتو ایکس حالت WL (BM AA40P؛ Hamamatsu Photonics) به یک دوربین 4608 × 4608 پیکسلی (CMOS) اکسید فلز-نیمه هادی (CMOS) اضافی (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) با یک سوسوزن متشکل از 10 ضخامت 10 لوتیتیم گارانتی گارانتی 10 میلی‌لیتر (10 لوتیتیم آلومینیوم گارانتی: 10 میلی‌لیتر) مجهز شد. ) و لنز رله.اندازه پیکسل در حالت WL حدود 0.848 میکرومتر است.بنابراین میدان دید (FOV) در حالت WL در حالت افست CT تقریباً 6 میلی متر است.آشکارساز اشعه ایکس حالت NH (BM AA50؛ Hamamatsu Photonics) مجهز به سوسوزن گادولینیوم-آلومینیوم-گالیوم (Gd3Al2Ga3O12) با ضخامت 20 میکرومتر، یک دوربین CMOS (C11440-22CU) با وضوح 2048×2048 پیکسل بود.Hamamatsu Photonics) و یک لنز ×20.اندازه پیکسل در حالت NH ~0.25 میکرومتر و میدان دید ~0.5 میلی متر است.آشکارساز حالت XRD (BM AA60؛ Hamamatsu Photonics) مجهز به یک سوسوزن متشکل از یک صفحه پودر P43 (Gd2O2S:Tb) با ضخامت 50 میکرومتر، یک دوربین CMOS با وضوح 2304 × 2304 پیکسل (C15440-20UP; Hamamatsu.این آشکارساز دارای اندازه پیکسل موثر 19.05 میکرومتر و میدان دید 43.9 میلی متر مربع است.برای افزایش FOV، یک روش CT افست را در حالت WL اعمال کردیم.تصویر نور عبوری برای بازسازی CT شامل تصویری در محدوده 180 درجه تا 360 درجه است که به صورت افقی حول محور چرخش منعکس می شود و تصویری در محدوده 0 تا 180 درجه.
در حالت XRD، پرتو اشعه ایکس توسط صفحه منطقه فرنل متمرکز می شود.در این حالت آشکارساز 110 میلی متر پشت نمونه قرار می گیرد و استاپ پرتو 3 میلی متر جلوتر از آشکارساز قرار می گیرد.تصاویر پراش در محدوده 2θ از 1.43 درجه تا 18.00 درجه (گام توری d = 16.6-1.32 Å) با نقطه اشعه ایکس متمرکز در پایین میدان دید آشکارساز به دست آمد.نمونه به صورت عمودی در فواصل زمانی معین حرکت می کند، با نیم چرخش برای هر مرحله اسکن عمودی.اگر ذرات معدنی هنگام چرخش 180 درجه شرایط براگ را برآورده کنند، می توان به پراش ذرات معدنی در صفحه افقی دست یافت.سپس تصاویر پراش برای هر مرحله اسکن عمودی در یک تصویر ترکیب شدند.شرایط سنجش SR-XRD-CT تقریباً مشابه شرایط سنجش SR-XRD است.در حالت XRD-CT، آشکارساز 69 میلی متر پشت نمونه قرار می گیرد.تصاویر پراش در محدوده 2θ از 1.2 درجه تا 17.68 درجه (d = 19.73 تا 1.35 Å)، که در آن پرتو اشعه ایکس و محدود کننده پرتو در یک راستا با مرکز میدان دید آشکارساز قرار دارند.نمونه را به صورت افقی اسکن کرده و نمونه را 180 درجه بچرخانید.تصاویر SR-XRD-CT با حداکثر شدت معدنی به عنوان مقادیر پیکسل بازسازی شدند.با اسکن افقی، نمونه معمولاً در 500-1000 مرحله اسکن می شود.
برای همه آزمایش‌ها، انرژی پرتو ایکس روی 30 کو ثابت شد، زیرا این حد پایین‌تر نفوذ پرتو ایکس به شهاب‌سنگ‌هایی با قطر حدود 6 میلی‌متر است.تعداد تصاویر به دست آمده برای تمام اندازه‌گیری‌های CT در طول چرخش 180 درجه، 1800 (3600 برای برنامه CT افست)، و زمان نوردهی برای تصاویر 100 میلی‌ثانیه برای حالت WL، 300 میلی‌ثانیه برای حالت NH، 500 میلی‌ثانیه برای XRD و 50 میلی‌ثانیه بود.ms برای XRD-CT ms.زمان اسکن نمونه معمولی حدود 10 دقیقه در حالت WL، 15 دقیقه در حالت NH، 3 ساعت برای XRD و 8 ساعت برای SR-XRD-CT است.
تصاویر CT با پروجکشن پشت کانولوشن بازسازی شدند و برای ضریب تضعیف خطی از 0 تا 80 سانتی متر-1 نرمال شدند.برای تجزیه و تحلیل داده های سه بعدی از نرم افزار Slice و برای تجزیه و تحلیل داده های XRD از نرم افزار muXRD استفاده شده است.
ذرات Ryugu ثابت با اپوکسی (A0029، A0037، C0009، C0014 و C0068) به تدریج بر روی سطح تا سطح یک فیلم پوششی الماس 0.5 میکرومتر (3M) در شرایط خشک صیقل داده شدند، و از تماس مواد با سطح در طول فرآیند پرداخت جلوگیری شد.سطح صیقلی هر نمونه ابتدا با میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت و سپس الکترون‌های پراکنده برگشتی برای به دست آوردن تصاویر کانی‌شناسی و بافت (BSE) از نمونه‌ها و عناصر کیفی NIPR با استفاده از SEM JEOL JSM-7100F مجهز به طیف‌سنج پراکنده انرژی (AZtec) مورد بررسی قرار گرفت.انرژی) تصویربرای هر نمونه، محتوای عناصر اصلی و فرعی با استفاده از میکروآنالایزر پروب الکترونی (EPMA، JEOL JXA-8200) آنالیز شد.ذرات فیلوسیلیکات و کربنات را در 5 nA، استانداردهای طبیعی و مصنوعی در 15 کو، سولفیدها، مگنتیت، الیوین و پیروکسن را در 30 nA تجزیه و تحلیل کنید.نمرات مودال از نقشه های عناصر و تصاویر BSE با استفاده از نرم افزار ImageJ 1.53 با آستانه های مناسب به طور دلخواه برای هر کانی محاسبه شد.
تجزیه و تحلیل ایزوتوپ اکسیژن در دانشگاه آزاد (میلتون کینز، انگلستان) با استفاده از یک سیستم فلوریناسیون لیزری مادون قرمز انجام شد.نمونه های Hayabusa2 در ظروف پر از نیتروژن برای انتقال بین امکانات به دانشگاه آزاد 38 تحویل داده شد.
بارگذاری نمونه در جعبه دستکش نیتروژن با سطح اکسیژن زیر 0.1٪ انجام شد.برای کار تحلیلی Hayabusa2، یک نگهدارنده نمونه نیکل جدید ساخته شد که شامل تنها دو سوراخ نمونه (قطر 2.5 میلی متر، عمق 5 میلی متر)، یکی برای ذرات Hayabusa2 و دیگری برای استاندارد داخلی ابسیدین بود.در طول تجزیه و تحلیل، چاه نمونه حاوی مواد Hayabusa2 با یک پنجره داخلی BaF2 به ضخامت تقریباً 1 میلی متر و قطر 3 میلی متر پوشانده شد تا نمونه را در طول واکنش لیزر نگه دارد.جریان BrF5 به نمونه توسط یک کانال اختلاط گاز در نگهدارنده نمونه نیکل حفظ شد.محفظه نمونه نیز دوباره پیکربندی شد تا بتوان آن را از خط فلوئوراسیون خلاء خارج کرد و سپس در جعبه دستکش پر از نیتروژن باز کرد.محفظه دو تکه با یک مهر و موم فشاری واشر مسی و یک گیره زنجیره ای CeFIX 38 EVAC Quick Release آب بندی شد.یک پنجره BaF2 با ضخامت 3 میلی متر در بالای محفظه امکان مشاهده همزمان نمونه و حرارت لیزر را فراهم می کند.پس از بارگیری نمونه، محفظه را مجدداً بست و مجدداً به خط فلوئوردار وصل کنید.قبل از تجزیه و تحلیل، محفظه نمونه تحت خلاء تا حدود 95 درجه سانتیگراد یک شبه گرم شد تا رطوبت جذب شده حذف شود.پس از حرارت دهی در طول شب، محفظه اجازه داده شد تا تا دمای اتاق خنک شود و سپس قسمتی که در حین انتقال نمونه در معرض اتمسفر قرار گرفته بود با سه مقدار BrF5 برای حذف رطوبت پاکسازی شد.این روش‌ها تضمین می‌کنند که نمونه Hayabusa 2 در معرض اتمسفر قرار نمی‌گیرد و توسط رطوبت از قسمتی از خط فلوئوردار که در طول بارگذاری نمونه به اتمسفر تخلیه می‌شود، آلوده نمی‌شود.
نمونه‌های ذرات Ryugu C0014-4 و Orgueil (CI) در یک حالت «تک» اصلاح‌شده آنالیز شدند، در حالی که آنالیز Y-82162 (CY) روی یک سینی با چندین چاه نمونه انجام شد.به دلیل ترکیب بی آب آنها، استفاده از یک روش واحد برای کندریت های CY ضروری نیست.نمونه ها با استفاده از لیزر CO2 مادون قرمز Photon Machines Inc. حرارت داده شدند.توان 50 وات (10.6 میکرومتر) در حضور BrF5 بر روی دروازه XYZ نصب شده است.سیستم ویدئویی داخلی روند واکنش را نظارت می کند.پس از فلوئوراسیون، O2 آزاد شده با استفاده از دو تله نیتروژن برودتی و یک بستر گرم KBr برای حذف هر گونه فلوئور اضافی پاکسازی شد.ترکیب ایزوتوپی اکسیژن خالص شده بر روی یک طیف سنج جرمی دو کاناله Thermo Fisher MAT 253 با وضوح جرمی حدود 200 تجزیه و تحلیل شد.
در برخی موارد، مقدار O2 گازی آزاد شده در طی واکنش نمونه کمتر از 140 میکروگرم بود که حد تقریبی استفاده از دستگاه بیلوز در طیف‌سنج جرمی MAT 253 است.در این موارد از میکروولوم ها برای آنالیز استفاده کنید.پس از آنالیز ذرات Hayabusa2، استاندارد داخلی ابسیدین فلورینه شد و ترکیب ایزوتوپ اکسیژن آن تعیین شد.
یون های قطعه NF+NF3+ با پرتو با جرم 33 (16O17O) تداخل می کنند.برای از بین بردن این مشکل بالقوه، اکثر نمونه ها با استفاده از روش های جداسازی برودتی پردازش می شوند.این کار را می توان در جهت رو به جلو قبل از آنالیز MAT 253 یا به عنوان آنالیز دوم با بازگرداندن گاز تجزیه شده به غربال مولکولی ویژه و عبور مجدد آن پس از جداسازی برودتی انجام داد.جداسازی برودتی شامل تامین گاز به یک غربال مولکولی در دمای نیتروژن مایع و سپس تخلیه آن به غربال مولکولی اولیه در دمای -130 درجه سانتیگراد است.آزمایشات گسترده نشان داده است که NF+ در غربال مولکولی اول باقی می ماند و با استفاده از این روش شکنش قابل توجهی رخ نمی دهد.
بر اساس تحلیل‌های مکرر استانداردهای ابسیدین داخلی ما، دقت کلی سیستم در حالت دم: 0.053 ± برای δ17O، 0.095 ± برای δ18O، 0.018 ± برای Δ17O (2 sd) است.تجزیه و تحلیل ایزوتوپ اکسیژن در نماد دلتای استاندارد داده می شود، که در آن delta18O به صورت زیر محاسبه می شود:
همچنین از نسبت 17O/16O برای δ17O استفاده کنید.VSMOW استاندارد بین المللی برای استاندارد آب دریای متوسط ​​وین است.Δ17O نشان دهنده انحراف از خط شکنش زمین است و فرمول محاسبه این است: Δ17O = δ17O - 0.52 × δ18O.تمام داده های ارائه شده در جدول تکمیلی 3 با شکاف تنظیم شده است.
مقاطع با ضخامت تقریبی 150 تا 200 نانومتر از ذرات ریوگو با استفاده از ابزار Hitachi High Tech SMI4050 FIB در JAMSTEC، موسسه نمونه برداری هسته کوچی استخراج شد.توجه داشته باشید که تمام بخش های FIB از قطعات فرآوری نشده ذرات فرآوری نشده پس از جدا شدن از مخازن پر از گاز N2 برای انتقال بین اجسام بازیابی شدند.این قطعات توسط SR-CT اندازه‌گیری نشدند، اما با حداقل قرار گرفتن در معرض جو زمین پردازش شدند تا از آسیب‌های احتمالی و آلودگی که می‌تواند بر طیف کربن K-Edge تأثیر بگذارد، جلوگیری شود.پس از رسوب یک لایه محافظ تنگستن، ناحیه مورد نظر (تا 25×25 میکرومتر مربع) برش داده شد و با یک پرتو یون Ga+ با ولتاژ شتاب دهنده 30 کیلوولت، سپس در 5 کیلو ولت و جریان پروب 40 pA برای به حداقل رساندن آسیب سطح، نازک شد.سپس مقاطع بسیار نازک با استفاده از یک میکرومانیپلاتور مجهز به FIB روی یک مش مسی بزرگ شده (مش کوچی) 39 قرار گرفتند.
گلوله های Ryugu A0098 (1.6303mg) و C0068 (0.6483mg) دو بار در ورقه های پلی اتیلن خالص با خلوص بالا در جعبه دستکش پر از نیتروژن خالص در اسپرینگ-8 بدون هیچ گونه تعاملی با جو زمین مهر و موم شدند.آماده سازی نمونه برای JB-1 (یک سنگ مرجع زمین شناسی صادر شده توسط سازمان زمین شناسی ژاپن) در دانشگاه متروپولیتن توکیو انجام شد.
INAA در موسسه یکپارچه تشعشع و علوم هسته ای دانشگاه کیوتو برگزار می شود.نمونه‌ها دو بار با چرخه‌های مختلف تابش با توجه به نیمه‌عمر نوکلید مورد استفاده برای کمی‌سازی عنصر تابش شدند.ابتدا نمونه در یک لوله تابش پنوماتیک به مدت 30 ثانیه تحت تابش قرار گرفت.شار نوترون های حرارتی و سریع در شکل.3 به ترتیب 4.6 × 1012 و 9.6 × 1011 cm-2 s-1 برای تعیین محتویات Mg، Al، Ca، Ti، V و Mn هستند.مواد شیمیایی مانند MgO (99.99٪ خلوص، Soekawa Chemical)، Al (99.9٪ خلوص، Soekawa Chemical)، و فلز Si (99.999٪ خلوص، FUJIFILM Wako Pure Chemical) نیز برای تصحیح واکنش های هسته ای تداخلی مانند (n، n) تابش شدند.نمونه همچنین با کلرید سدیم (99.99 درصد خلوص؛ MANAC) تابش شد تا تغییرات شار نوترون را اصلاح کند.
پس از تابش نوترون، ورق پلی اتیلن خارجی با ورق جدید جایگزین شد و تابش گامای ساطع شده از نمونه و مرجع بلافاصله با یک آشکارساز Ge اندازه گیری شد.نمونه های مشابه به مدت 4 ساعت در یک لوله تابش پنوماتیک دوباره تابش شدند.2 دارای شارهای نوترونی حرارتی و سریع به ترتیب 5.6 1012 و 1.2 1012 cm-2 s-1 برای تعیین Na، K، Ca، Sc، Cr، Fe، Co، Ni، Zn، Ga، As، Content Se، Sb، Os، Ir و Au است.نمونه‌های شاهد Ga، As، Se، Sb، Os، Ir و Au با اعمال مقادیر مناسب (از 10 تا 50 میکروگرم) از محلول‌های استاندارد با غلظت‌های شناخته‌شده این عناصر بر روی دو قطعه کاغذ صافی و به دنبال آن تابش نمونه‌ها تابش شدند.شمارش پرتو گاما در مؤسسه یکپارچه تابش و علوم هسته‌ای، دانشگاه کیوتو و مرکز تحقیقات RI، دانشگاه متروپولیتن توکیو انجام شد.رویه های تحلیلی و مواد مرجع برای تعیین کمی عناصر INAA همان مواردی است که در کار قبلی ما توضیح داده شد.
یک پراش اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع آوری الگوهای پراش نمونه های Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (≪1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) در NIPR استفاده شد. یک پراش اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع آوری الگوهای پراش نمونه های Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (≪1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) در NIPR استفاده شد. Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (≪1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) در NIPR. یک پراش اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع آوری الگوهای پراش Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (≪1 میلی گرم)، و C0087 (<1 میلی گرم) در NIPR استفاده شد.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 میلی گرم)、A0037 (<1 میلی گرم) 和C0087 (<1 میلی گرم) ゾ使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 میلی گرم)、A0037 (<1 میلی گرم) 和C0087 (<1 میلی گرم) ゾ Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (<1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) با استفاده از NIPR با استفاده از رنتجُنیوم دیفراکتومترا (Rigaku SmartLab). الگوهای پراش اشعه ایکس نمونه‌های Ryugu A0029 (<1 میلی‌گرم)، A0037 (<1 میلی‌گرم) و C0087 (<1 میلی‌گرم) در NIPR با استفاده از پراش اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) به‌دست آمد.تمام نمونه ها با استفاده از یک صفحه شیشه ای یاقوت کبود روی یک ویفر غیر بازتابنده سیلیکونی به صورت پودر ریز آسیاب شدند و سپس بدون هیچ مایعی (آب یا الکل) روی ویفر غیر بازتابنده سیلیکونی پخش شدند.شرایط اندازه گیری به شرح زیر است: اشعه اشعه X CU kα در ولتاژ لوله 40 کیلو ولت و جریان لوله 40 میلی آمپر تولید می شود ، طول شکاف محدود کننده 10 میلی متر است ، زاویه واگرایی (1/6) درجه ، سرعت چرخش درون هواپیما 20 دور در دقیقه است ، و دامنه آن 2θ (دو برابر زاویه دوتایی) است.اپتیک Bragg Brentano استفاده شد.آشکارساز یک آشکارساز نیمه هادی سیلیکونی یک بعدی (D/teX Ultra 250) است.اشعه ایکس Cu Kβ با استفاده از فیلتر Ni حذف شد.با استفاده از نمونه‌های موجود، اندازه‌گیری‌های ساپونیت منیزیم مصنوعی (JCSS-3501، Kunimine Industries Co. Ltd)، سرپانتین (سرپانتین برگ، Miyazu، Nikka) و پیروتیت (مونوکلینیک 4C، چی‌هوا، مکزیک وات) برای شناسایی پیک‌ها و استفاده از فایل پودری داده‌های فایل پودری از داده‌های بین‌المللی داده‌ها70، استفاده شد. 1-1662) و مگنتیت (PDF 00-019-0629).داده‌های پراش از Ryugu نیز با داده‌های کندریت‌های کربنی هیدروالتره شده، Orgueil CI، Y-791198 CM2.4 و Y 980115 CY (مرحله گرمایش III، 500-750 درجه سانتی‌گراد) مقایسه شد.مقایسه با Orgueil شباهت هایی را نشان داد، اما نه با Y-791198 و Y 980115.
طیف NEXAFS با لبه کربن K از مقاطع بسیار نازک نمونه‌های ساخته شده از FIB با استفاده از کانال STXM BL4U در مرکز سنکروترون UVSOR در موسسه علوم مولکولی (اوکازاکی، ژاپن) اندازه‌گیری شد.اندازه نقطه یک پرتو متمرکز نوری با صفحه منطقه فرنل تقریباً 50 نانومتر است.گام انرژی 0.1 eV برای ساختار ظریف ناحیه لبه نزدیک (283.6-292.0 eV) و 0.5 eV (280.0-283.5 eV و 292.5-300.0 eV) برای مناطق جلو و عقب است.زمان برای هر پیکسل تصویر 2 میلی ثانیه تنظیم شد.پس از تخلیه، محفظه تحلیلی STXM با فشار حدود 20 میلی بار با هلیوم پر شد.این به به حداقل رساندن رانش حرارتی تجهیزات نوری اشعه ایکس در محفظه و نگهدارنده نمونه و همچنین کاهش آسیب و/یا اکسیداسیون نمونه کمک می کند.طیف کربن NEXAFS K-edge از داده های انباشته شده با استفاده از نرم افزار aXis2000 و نرم افزار پردازش داده اختصاصی STXM تولید شد.توجه داشته باشید که جعبه انتقال نمونه و جعبه دستکش برای جلوگیری از اکسید شدن و آلودگی نمونه استفاده می شود.
پس از آنالیز STXM-NEXAFS، ترکیب ایزوتوپی هیدروژن، کربن و نیتروژن برش های Ryugu FIB با استفاده از تصویربرداری ایزوتوپی با JAMSTEC NanoSIMS 50L مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.یک پرتو اولیه متمرکز Cs+ با حدود 2 pA برای آنالیز ایزوتوپ کربن و نیتروژن و حدود 13 pA برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن در منطقه ای از حدود 24 × 24 میکرومتر مربع تا 30 × 30 میکرومتر مربع بر روی نمونه شطرنجی می شود.پس از یک پیش‌پاشی 3 دقیقه‌ای در جریان پرتو اولیه نسبتاً قوی، هر تحلیل پس از تثبیت شدت پرتو ثانویه آغاز شد.برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ های کربن و نیتروژن، تصاویری از 12C–، 13C–، 16O–، 12C14N– و 12C15N– به طور همزمان با استفاده از آشکارسازی مولتی پلکس هفت الکترونی با وضوح جرمی تقریباً 9000 به دست آمد که برای جداسازی همه ترکیبات ایزوتوپی مربوط کافی است.تداخل (یعنی 12C1H در 13C و 13C14N در 12C15N).برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ های هیدروژن، تصاویر 1H-، 2D- و 12C- با وضوح جرمی تقریباً 3000 با تشخیص چندگانه با استفاده از سه ضرب الکترونی به دست آمد.هر آنالیز شامل 30 تصویر اسکن شده از همان ناحیه است که یک تصویر شامل 256 × 256 پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ کربن و نیتروژن و 128 × 128 پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن است.زمان تأخیر 3000 میکرو ثانیه در هر پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ کربن و نیتروژن و 5000 میکرو ثانیه در هر پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن است.ما از هیدرات 1-هیدروکسی بنزوتریازول به عنوان استانداردهای ایزوتوپ هیدروژن، کربن و نیتروژن برای کالیبره کردن تفکیک جرمی ابزاری استفاده کرده ایم.
برای تعیین ترکیب ایزوتوپی سیلیکون گرافیت پیش خورشیدی در پروفیل FIB C0068-25، از شش ضرب الکترون با وضوح جرمی حدود 9000 استفاده کردیم. تصاویر شامل 256×256 پیکسل با زمان تاخیر 3000 میکرو ثانیه در هر پیکسل است.ما یک ابزار شکنش جرم را با استفاده از ویفرهای سیلیکونی به عنوان استانداردهای ایزوتوپ هیدروژن، کربن و سیلیکون کالیبره کردیم.
تصاویر ایزوتوپ با استفاده از نرم افزار تصویربرداری NanoSIMS45 ناسا پردازش شدند.داده‌ها برای زمان مرده ضرب‌کننده الکترون (44 ns) و اثرات ورود شبه همزمان تصحیح شدند.تراز اسکن های مختلف برای هر تصویر برای تصحیح رانش تصویر در حین دریافت.تصویر ایزوتوپ نهایی با افزودن یون های ثانویه از هر تصویر برای هر پیکسل اسکن ایجاد می شود.
پس از آنالیز STXM-NEXAFS و NanoSIMS، همان مقاطع FIB با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (JEOL JEM-ARM200F) با ولتاژ شتاب دهنده 200 کیلوولت در کوچی، JAMSTEC مورد بررسی قرار گرفت.ریزساختار با استفاده از یک TEM میدان روشن و یک TEM اسکن با زاویه بالا در یک میدان تاریک مشاهده شد.فازهای معدنی با پراش الکترون نقطه ای و تصویربرداری باند شبکه شناسایی شدند و آنالیز شیمیایی توسط EDS با آشکارساز رانش سیلیکونی 100 میلی متر مربع و نرم افزار JEOL Analysis Station 4.30 انجام شد.برای تجزیه و تحلیل کمی، شدت مشخصه پرتو ایکس برای هر عنصر در حالت اسکن TEM با زمان جمع‌آوری داده‌های ثابت 30 ثانیه، ناحیه اسکن پرتو 100 × 100 نانومتر مربع و جریان پرتو 50 pA اندازه‌گیری شد.نسبت (Si + Al)-Mg-Fe در سیلیکات های لایه ای با استفاده از ضریب تجربی k، تصحیح شده برای ضخامت، به دست آمده از استاندارد پیروپاگارنت طبیعی تعیین شد.
تمام تصاویر و تجزیه و تحلیل های مورد استفاده در این مطالعه در سیستم بایگانی و ارتباطات داده JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 موجود است.این مقاله داده های اصلی را ارائه می دهد.
کیتری، ک. و همکاران.ترکیب سطح سیارک 162173 ریوگو که توسط ابزار Hayabusa2 NIRS3 مشاهده شده است.علوم 364، 272-275.
کندریت های کربنی کیم، ای جی یاماتو (CY): آنالوگ های سطح سیارک ریوگو؟Geochemistry 79, 125531 (2019).
پیلورجت، اس. و همکاران.اولین آنالیز ترکیبی نمونه های ریوگو با استفاده از میکروسکوپ فراطیفی MicroOmega انجام شد.ستاره ملی.6، 221-225 (2021).
یادا، تی و همکاران.تجزیه و تحلیل اولیه نمونه هیابوسا2 که از سیارک نوع C ریوگو بازگردانده شد.ستاره ملی.6، 214-220 (2021).