Hvala što ste posjetili Nature.com.Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Hlapljivi i bogati organskom tvari, asteroidi tipa C mogu biti jedan od glavnih izvora vode na Zemlji.Trenutačno hondriti koji sadrže ugljik daju najbolju ideju o njihovom kemijskom sastavu, ali informacije o meteoritima su iskrivljene: samo najizdržljiviji tipovi prežive ulazak u atmosferu i potom interakciju sa Zemljinim okolišem.Ovdje predstavljamo rezultate detaljne volumetrijske i mikroanalitičke studije primarne Ryugu čestice koju je na Zemlju dostavila letjelica Hayabusa-2.Ryugu čestice pokazuju blisko podudaranje u sastavu s kemijski nefrakcioniranim, ali vodom promijenjenim CI (Iwuna-tipa) hondritima, koji se široko koriste kao indikator ukupnog sastava Sunčevog sustava.Ovaj uzorak pokazuje složeni prostorni odnos između bogatih alifatskih organskih tvari i slojevitih silikata i ukazuje na maksimalnu temperaturu od oko 30 °C tijekom vodene erozije.Pronašli smo obilje deuterija i diazonija u skladu s izvansolarnim podrijetlom.Ryugu čestice su najnekontaminiraniji i najneodvojivi vanzemaljski materijal ikada proučavan i najbolje odgovaraju ukupnom sastavu Sunčevog sustava.
Od lipnja 2018. do studenog 2019., svemirska letjelica Hayabusa2 Japanske agencije za istraživanje svemira (JAXA) provela je opsežno daljinsko istraživanje asteroida Ryugu.Podaci s Near Infrared Spectrometra (NIRS3) na Hayabusa-2 sugeriraju da bi Ryugu mogao biti sastavljen od materijala sličnog termički i/ili udarno-metamorfnim ugljičnim hondritima.Najbliže podudaranje je hondrit CY (tip Yamato) 2. Ryuguov nizak albedo može se objasniti prisutnošću velikog broja komponenti bogatih ugljikom, kao i veličinom čestica, poroznošću i utjecajima prostornog trošenja.Svemirska letjelica Hayabusa-2 napravila je dva slijetanja i prikupljanje uzoraka na Ryugu.Prilikom prvog slijetanja 21. veljače 2019. prikupljen je površinski materijal koji je pohranjen u odjeljak A povratne kapsule, a tijekom drugog slijetanja 11. srpnja 2019. prikupljen je materijal u blizini umjetnog kratera koji je formirao mali prijenosni udarnik.Ovi su uzorci pohranjeni u odjelu C. Početna nedestruktivna karakterizacija čestica u Fazi 1 u posebnim, nekontaminiranim i čistim dušikom ispunjenim komorama u objektima kojima upravlja JAXA pokazala je da su Ryugu čestice najsličnije CI4 hondritima i da pokazuju "različite razine varijacije"3.Naizgled kontradiktorna klasifikacija Ryugua, slična CY ili CI hondritima, može se razriješiti samo detaljnom izotopskom, elementarnom i mineraloškom karakterizacijom Ryugu čestica.Ovdje predstavljeni rezultati daju čvrstu osnovu za određivanje koje je od ova dva preliminarna objašnjenja za ukupni sastav asteroida Ryugu najvjerojatnije.
Osam Ryugu kuglica (ukupno približno 60 mg), četiri iz komore A i četiri iz komore C, dodijeljeno je Fazi 2 za upravljanje timom Kochi.Glavni cilj studije je razjasniti prirodu, podrijetlo i evolucijsku povijest asteroida Ryugu, te dokumentirati sličnosti i razlike s drugim poznatim izvanzemaljskim uzorcima kao što su hondriti, međuplanetarne čestice prašine (IDP) i povratni kometi.Uzorci prikupljeni NASA-inom misijom Stardust.
Detaljna mineraloška analiza pet Ryugu zrna (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) pokazala je da se ona uglavnom sastoje od fino- i krupnozrnatih filosilikata (~64–88 vol.%; slika 1a, b, dopunska slika 1).i dodatna tablica 1).Krupnozrnati filosilikati pojavljuju se kao perasti agregati (veličine do desetaka mikrona) u sitnozrnatim matricama bogatim filosilikatima (veličine manje od nekoliko mikrona).Slojevite silikatne čestice su simbionti serpentina i saponita (slika 1c).Karta (Si + Al)-Mg-Fe također pokazuje da skupni slojeviti silikatni matriks ima srednji sastav između serpentina i saponita (Sl. 2a, b).Filosilikatni matriks sadrži karbonatne minerale (~2-21 vol.%), sulfidne minerale (~2,4-5,5 vol.%) i magnetit (~3,6-6,8 vol.%).Jedna od čestica ispitanih u ovoj studiji (C0009) sadržavala je malu količinu (~0,5 vol.%) bezvodnih silikata (olivina i piroksena), što može pomoći u identificiranju izvornog materijala koji je činio sirovi Ryugu kamen5.Ovaj bezvodni silikat je rijedak u Ryugu peletama i pozitivno je identificiran samo u C0009 peletama.Karbonati su prisutni u matriksu kao fragmenti (manje od nekoliko stotina mikrona), uglavnom dolomita, s malim količinama kalcijevog karbonata i slanine.Magnetit se javlja kao izolirane čestice, framboidi, plakovi ili kuglasti agregati.Sulfidi su uglavnom zastupljeni pirotitom u obliku nepravilnih šesterokutnih prizmi/ploča ili letvica.Matrica sadrži veliku količinu submikronskog pentlandita ili u kombinaciji s pirotinom. Faze bogate ugljikom (veličine <10 µm) pojavljuju se sveprisutno u matrici bogatoj filosilikatima. Faze bogate ugljikom (veličine <10 µm) pojavljuju se sveprisutno u matrici bogatoj filosilikatima. Bogate uglerodom faze (razmjerom <10 mkm) susreću se potpuno u bogatoj filosilikatnoj matrici. Faze bogate ugljikom (veličine <10 µm) pojavljuju se sveprisutno u matrici bogatoj filosilikatima.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。 Bogate uglerodne faze (razmjerom <10 mkm) većinom u bogatoj filosilikatnoj matrici. Faze bogate ugljikom (veličine <10 µm) prevladavaju u matrici bogatoj filosilikatima.Ostali pomoćni minerali prikazani su u Dodatnoj tablici 1. Popis minerala utvrđen iz uzorka difrakcije X-zraka mješavine C0087 i A0029 i A0037 vrlo je konzistentan s onim utvrđenim u hondritu CI (Orgueil), ali se uvelike razlikuje od hondrita CY i CM (tip Mighei) (Slika 1 s proširenim podacima i Dodatna slika 2).Ukupni sadržaj elementa Ryugu zrna (A0098, C0068) također je u skladu s hondritom 6 CI (prošireni podaci, slika 2 i dodatna tablica 2).Nasuprot tome, CM hondriti su osiromašeni umjereno i vrlo hlapljivim elementima, posebno Mn i Zn, a veći u refraktornim elementima7.Koncentracije nekih elemenata jako variraju, što može biti odraz inherentne heterogenosti uzorka zbog male veličine pojedinačnih čestica i rezultirajuće pristranosti uzorkovanja.Sve petrološke, mineraloške i elementarne karakteristike pokazuju da su Ryugu zrnca vrlo slična hondritima CI8,9,10.Značajna iznimka je odsutnost ferihidrita i sulfata u Ryugu zrncima, što sugerira da su ti minerali u CI hondritima nastali zemaljskim trošenjem.
a, Kompozitna rendgenska slika Mg Kα (crveno), Ca Kα (zeleno), Fe Kα (plavo) i S Kα (žuto) suho poliranog presjeka C0068.Frakcija se sastoji od slojevitih silikata (crveno: ~88 vol%), karbonata (dolomit; svijetlozeleno: ~1,6 vol%), magnetita (plavo: ~5,3 vol%) i sulfida (žuto: sulfid = ~2,5% vol. esej. b, slika regije konture u povratno raspršenim elektronima na a. Bru – nezreo; Dole – dolomit; FeS je željezni sulfid; Mag – magnetit; juice – soapstone Srp – serpentin c, slika transmisijske elektronske mikroskopije (TEM) visoke razlučivosti tipičnog srastanja saponita i serpentina koja pokazuje vrpce rešetke serpentina i saponita od 0,7 nm odnosno 1,1 nm.
Sastav matrice i slojevitog silikata (u %) čestica Ryugu A0037 (puni crveni kružići) i C0068 (puni plavi kružići) prikazan je u ternarnom sustavu (Si+Al)-Mg-Fe.a, rezultati mikroanalize elektronskom sondom (EPMA) iscrtani u odnosu na hondrite CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 prikazani sivom bojom za usporedbu.b, Analiza skeniranja TEM (STEM) i energetski disperzivne rendgenske spektroskopije (EDS) prikazana za usporedbu s meteoritima Orgueil9 i Murchison46 i hidriranim IDP47.Analizirani su sitnozrnati i krupnozrnati filosilikati, izbjegavajući sitne čestice željeznog sulfida.Isprekidane linije u a i b prikazuju linije otapanja saponita i serpentina.Sastav bogat željezom u a može biti posljedica submikronskih zrna željeznog sulfida unutar slojevitih silikatnih zrna, što se ne može isključiti prostornom rezolucijom EPMA analize.Podatkovne točke s višim sadržajem Si od saponita u b mogu biti uzrokovane prisutnošću nanovelikog amorfnog materijala bogatog silicijem u međuprostorima filosilikatnog sloja.Broj analiza: N=69 za A0037, N=68 za EPMA, N=68 za C0068, N=19 za A0037 i N=27 za C0068 za STEM-EDS.c, karta izotopa trioksi čestice Ryugu C0014-4 u usporedbi s vrijednostima hondrita CI (Orgueil), CY (Y-82162) i literaturnim podacima (CM i C2-ung)41,48,49.Dobili smo podatke za meteorite Orgueil i Y-82162.CCAM je linija bezvodnih ugljičnih hondritnih minerala, TFL je kopnena linija razdvajanja.d, Δ17O i δ18O karte Ryugu čestice C0014-4, CI hondrita (Orgueil) i CY hondrita (Y-82162) (ova studija).Δ17O_Ryugu: Vrijednost Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Prosječna vrijednost Δ17O za Orgueil.Δ17O_Y-82162: Prosječna vrijednost Δ17O za Y-82162.Podaci CI i CY iz literature 41, 48, 49 također su prikazani radi usporedbe.
Analiza izotopa mase kisika provedena je na uzorku od 1,83 mg materijala ekstrahiranog iz granuliranog C0014 laserskom fluorizacijom (Metode).Za usporedbu, testirali smo sedam kopija Orgueila (CI) (ukupna masa = 8,96 mg) i sedam kopija Y-82162 (CY) (ukupna masa = 5,11 mg) (dodatna tablica 3).
Na sl.Slika 2d pokazuje jasno razdvajanje Δ17O i δ18O između čestica Orgueil i Ryugu prosječne težine u usporedbi s Y-82162.Δ17O čestice Ryugu C0014-4 viši je od onog čestice Orgeil, unatoč preklapanju na 2 sd.Ryugu čestice imaju više vrijednosti Δ17O u usporedbi s Orgeilom, što može odražavati kopneno onečišćenje potonjeg od njegovog pada 1864. Vremenske prilike u kopnenom okolišu11 nužno rezultiraju ugradnjom atmosferskog kisika, približavajući ukupnu analizu terestričkoj frakcionoj liniji (TFL).Ovaj zaključak je u skladu s mineraloškim podacima (o kojima smo ranije govorili) da Ryugu zrna ne sadrže hidrate ili sulfate, dok Orgeil sadrži.
Na temelju gore navedenih mineraloških podataka, ovi rezultati podupiru povezanost između Ryugu zrna i CI hondrita, ali isključuju povezanost CY hondrita.Činjenica da Ryugu zrnca nisu povezana s hondritima CY, koji pokazuju jasne znakove mineralogije dehidracije, je zbunjujuća.Čini se da orbitalna promatranja Ryugua pokazuju da je prošao kroz dehidraciju i stoga je vjerojatno sastavljen od CY materijala.Razlozi za ovu očitu razliku ostaju nejasni.Analiza izotopa kisika drugih Ryugu čestica predstavljena je u popratnom dokumentu 12. Međutim, rezultati ovog proširenog skupa podataka također su u skladu s povezanosti između Ryugu čestica i CI hondrita.
Koristeći koordinirane tehnike mikroanalize (dodatna slika 3), ispitali smo prostornu distribuciju organskog ugljika preko cijele površine frakcije fokusirane ionske zrake (FIB) C0068.25 (slike 3a–f).Apsorpcijski spektri fine strukture rendgenskih zraka ugljika (NEXAFS) na bližem rubu u odjeljku C0068.25 pokazuju nekoliko funkcionalnih skupina – aromatske ili C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) i C(=O)O (288,8 eV) – struktura grafena je odsutna na 291,7 eV (Sl. 3a), što znači nizak stupanj toplinske varijacije.Snažan vrh CH (287,5 eV) parcijalnih organskih tvari C0068.25 razlikuje se od netopivih organskih tvari prethodno proučavanih ugljičnih hondrita i sličniji je IDP14 i kometnim česticama dobivenim misijom Stardust.Jak CH vrh na 287,5 eV i vrlo slab aromatski ili C=C pik na 285,2 eV pokazuju da su organski spojevi bogati alifatskim spojevima (Slika 3a i Dodatna slika 3a).Područja bogata alifatskim organskim spojevima lokalizirana su u krupnozrnatim filosilikatima, kao iu područjima s lošom strukturom aromatskog (ili C=C) ugljika (sl. 3c,d).Nasuprot tome, A0037,22 (dopunska slika 3) djelomično je pokazao niži sadržaj regija bogatih alifatskim ugljikom.Temeljna mineralogija ovih zrna bogata je karbonatima, slično hondritu CI 16, što sugerira opsežnu promjenu izvorne vode (dodatna tablica 1).Uvjeti oksidacije pogodovat će većim koncentracijama karbonilnih i karboksilnih funkcionalnih skupina u organskim spojevima povezanim s karbonatima.Submikronska distribucija organskih tvari s alifatskim strukturama ugljika može se jako razlikovati od distribucije krupnozrnatih slojevitih silikata.Naznake alifatskih organskih spojeva povezanih s filosilikatom-OH pronađene su u meteoritu jezera Tagish.Koordinirani mikroanalitički podaci sugeriraju da bi organska tvar bogata alifatskim spojevima mogla biti široko rasprostranjena u asteroidima tipa C i usko povezana s filosilikatima.Ovaj zaključak je u skladu s prethodnim izvješćima o alifatskim/aromatskim CH u Ryugu česticama koje je demonstrirao MicroOmega, bliski infracrveni hiperspektralni mikroskop.Važno i neriješeno pitanje jest jesu li jedinstvena svojstva alifatskih organskih spojeva bogatih ugljikom povezanih s krupnozrnatim filosilikatima promatrana u ovoj studiji pronađena samo na asteroidu Ryugu.
a, NEXAFS spektri ugljika normalizirani na 292 eV u aromatskom (C=C) bogatom području (crveno), u alifatskom bogatom području (zeleno) i u matrici (plavo).Siva linija je Murchison 13 netopivi organski spektar za usporedbu.au, arbitražna jedinica.b, Spektralna slika K-ruba ugljika snimljena transmisijskom rendgenskom mikroskopijom (STXM) koja pokazuje da presjekom dominira ugljik.c, RGB kompozitni dijagram s aromatskim (C=C) bogatim regijama (crveno), alifatskim bogatim regijama (zeleno) i matricom (plavo).d, organske tvari bogate alifatskim spojevima koncentrirane su u krupnozrnatom filosilikatu, područje je povećano od bijelih točkastih okvira u b i c.e, velike nanosfere (ng-1) u području uvećanom od bijelog točkastog okvira u b i c.Za: pirotin.Pn: nikal-kromit.f, sekundarna ionska masena spektrometrija (NanoSIMS), slike elemenata vodika (1H), ugljika (12C) i dušika (12C14N), slike omjera elemenata 12C/1H i križne slike izotopa δD, δ13C i δ15N – Odjeljak PG-1: predsolarni grafit s ekstremnim obogaćenjem 13C (dodatna tablica 4 ).
Kinetičke studije razgradnje organske tvari u meteoritima Murchison mogu pružiti važne informacije o heterogenoj distribuciji alifatske organske tvari bogate Ryugu zrncima.Ova studija pokazuje da alifatske CH veze u organskoj tvari traju do maksimalne temperature od oko 30°C na izvoru i/ili se mijenjaju s odnosom vremena i temperature (npr. 200 godina na 100°C i 0°C 100 milijuna godina)..Ako se prekursor ne zagrijava na zadanoj temperaturi dulje od određenog vremena, izvorna raspodjela alifatskih organskih tvari bogatih filosilikatom može biti sačuvana.Međutim, promjene vode u matičnoj stijeni mogu komplicirati ovo tumačenje, budući da A0037 bogat karbonatom ne pokazuje nikakva alifatska područja bogata ugljikom povezana s filosilikatima.Ova promjena niske temperature otprilike odgovara prisutnosti kubičnog glinenca u Ryugu zrncima (dodatna tablica 1) 20.
Frakcija C0068.25 (ng-1; slike 3a–c,e) sadrži veliku nanosferu koja pokazuje visoko aromatične (ili C=C), umjereno alifatske i slabe spektre C(=O)O i C=O..Potpis alifatskog ugljika ne odgovara potpisu netopivih organskih tvari u masi i organskih nanosfera povezanih s hondritima (Sl. 3a) 17,21.Ramanova i infracrvena spektroskopska analiza nanosfera u jezeru Tagish pokazala je da se one sastoje od alifatskih i oksidiranih organskih spojeva i neuređenih policikličkih aromatskih organskih spojeva složene strukture22,23.Budući da okolni matriks sadrži organske tvari bogate alifatskim spojevima, potpis alifatskog ugljika u ng-1 može biti analitički artefakt.Zanimljivo je da ng-1 sadrži ugrađene amorfne silikate (Sl. 3e), teksturu koja još nije zabilježena ni za jednu izvanzemaljsku organsku tvar.Amorfni silikati mogu biti prirodne komponente ng-1 ili nastati amorfizacijom vodenih/bezvodnih silikata ionskim i/ili elektronskim snopom tijekom analize.
NanoSIMS ionske slike odjeljka C0068.25 (Slika 3f) pokazuju ujednačene promjene u δ13C i δ15N, osim za predsolarna zrnca s velikim obogaćenjem 13C od 30,811‰ (PG-1 na slici δ13C na Slici 3f) (Dodatna tablica 4).Rentgenske slike elementarnih zrna i TEM slike visoke rezolucije pokazuju samo koncentraciju ugljika i razmak između bazalnih ravnina od 0,3 nm, što odgovara grafitu.Važno je napomenuti da su vrijednosti δD (841 ± 394‰) i δ15N (169 ± 95‰), obogaćene alifatskom organskom tvari povezanom s krupnozrnatim filosilikatima, ispale nešto više od prosjeka za cijelu regiju C (δD = 528 ± 139‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) u C0068.25 (dodatna tablica 4).Ovo zapažanje sugerira da su organske tvari bogate alifatima u krupnozrnatim filosilikatima možda primitivnije od okolnih organskih tvari, budući da su potonje možda prošle izotopsku izmjenu s okolnom vodom u izvornom tijelu.Alternativno, ove izotopske promjene također mogu biti povezane s početnim procesom formiranja.Tumači se da su sitnozrnati slojeviti silikati u CI hondritima nastali kao rezultat kontinuirane izmjene izvornih krupnozrnatih bezvodnih silikatnih nakupina.Organska tvar bogata alifatima možda je nastala od molekula prethodnika u protoplanetarnom disku ili međuzvjezdanom mediju prije formiranja Sunčevog sustava, a zatim je bila neznatno promijenjena tijekom promjena vode Ryugu (velikog) roditeljskog tijela. Veličina (<1,0 km) Ryugua je premalena da bi dovoljno održala unutarnju toplinu za vodenu promjenu u formiranje vodenih minerala25. Veličina (<1,0 km) Ryugua je premala da bi održala dovoljno unutarnje topline za vodene alteracije u obliku vodenih minerala25. Veličina (<1,0 km) Ruža je previše mala da bi se podržala dovoljno unutarnja toplina za vodne promjene s obrazovanjem vodenih minerala25. Veličina (<1,0 km) Ryugu je premalen da bi održao dovoljno unutarnje topline za promjenu vode da bi se formirali vodeni minerali25. 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矿物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含水矿物25。 Veličina Rjugu (<1,0 km) previše mala, da bi se podržala unutrašnja toplina za promjenu vode s obrazovanjem vodenih minerala25. Veličina Ryugua (<1,0 km) je premalena da bi podržala unutarnju toplinu koja bi mijenjala vodu da bi se formirali vodeni minerali25.Stoga bi mogli biti potrebni Ryugu prethodnici veličine nekoliko desetaka kilometara.Organska tvar bogata alifatskim spojevima može zadržati svoje izvorne omjere izotopa zbog povezivanja s krupnozrnatim filosilikatima.Međutim, točna priroda izotopskih teških nosača ostaje neizvjesna zbog složenog i delikatnog miješanja različitih komponenti u tim FIB frakcijama.To mogu biti organske tvari bogate alifatskim spojevima u Ryugu granulama ili grubim filosilikatima koji ih okružuju.Imajte na umu da organska tvar u gotovo svim ugljičnim hondritima (uključujući CI hondrite) ima tendenciju biti bogatija D nego u filosilikatima, s izuzetkom meteorita CM Paris 24, 26.
Dijagrami volumena δD i δ15N FIB rezova dobivenih za A0002.23 i A0002.26, A0037.22 i A0037.23 i C0068.23, C0068.25 i C0068.26 FIB rezova (ukupno sedam FIB rezova iz tri Ryugu čestice) Usporedba NanoSIMS-a s drugim objektima Sunčevog sustava prikazan je na sl.4 (Dodatna tablica 4)27,28.Promjene volumena u δD i δ15N u profilima A0002, A0037 i C0068 u skladu su s onima u IDP, ali veće nego u CM i CI hondritima (slika 4).Imajte na umu da je raspon vrijednosti δD za uzorak kometa 29 (-240 do 1655‰) veći od onoga za Ryugu.Volumeni δD i δ15N Ryukyu profila u pravilu su manji od prosjeka za komete Jupiterove obitelji i Oortov oblak (slika 4).Niže δD vrijednosti CI hondrita mogu odražavati utjecaj zemaljske kontaminacije u ovim uzorcima.S obzirom na sličnosti između Bells, Lake Tagish i IDP, velika heterogenost u vrijednostima δD i δN u Ryugu česticama može odražavati promjene u početnim izotopskim potpisima organskih i vodenih sastava u ranom Sunčevom sustavu.Slične izotopske promjene u δD i δN u Ryugu i IDP česticama sugeriraju da su obje mogle nastati iz materijala iz istog izvora.Vjeruje se da IDP potječu iz izvora kometa 14 .Stoga Ryugu može sadržavati materijal sličan kometu i/ili barem vanjski Sunčev sustav.Međutim, ovo bi moglo biti teže nego što ovdje navodimo zbog (1) mješavine sferulitne vode i vode bogate D na matičnom tijelu 31 i (2) D/H omjera kometa kao funkcije kometne aktivnosti 32 .Međutim, razlozi uočene heterogenosti izotopa vodika i dušika u Ryugu česticama nisu u potpunosti shvaćeni, dijelom zbog ograničenog broja analiza koje su danas dostupne.Rezultati sustava izotopa vodika i dušika još uvijek povećavaju mogućnost da Ryugu sadrži većinu materijala izvan Sunčevog sustava i stoga može pokazati neku sličnost s kometima.Ryugu profil nije pokazao vidljivu korelaciju između δ13C i δ15N (dodatna tablica 4).
Cjelokupni H i N izotopski sastav Ryugu čestica (crveni krugovi: A0002, A0037; plavi krugovi: C0068) korelira sa solarnom magnitudom 27, Jupiterovom srednjom familijom (JFC27) i kometima u Oortovom oblaku (OCC27), IDP28 i ugljičnim hondrulama.Usporedba meteorita 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Izotopski sastav dan je u Dodatnoj tablici 4. Isprekidane linije su vrijednosti zemaljskih izotopa za H i N.
Prijenos hlapljivih tvari (npr. organske tvari i vode) na Zemlju i dalje predstavlja problem26,27,33.Submikronska organska tvar povezana s grubim filosilikatima u Ryugu česticama identificiranim u ovoj studiji može biti važan izvor hlapljivih tvari.Organska tvar u krupnozrnatim filosilikatima bolje je zaštićena od razgradnje16,34 i raspadanja35 nego organska tvar u finozrnatim matricama.Teži izotopski sastav vodika u česticama znači da je malo vjerojatno da su one jedini izvor hlapljivih tvari prenesenih na ranu Zemlju.Mogu se miješati s komponentama s lakšim izotopskim sastavom vodika, kao što je nedavno predloženo u hipotezi o prisutnosti vode koju pokreće solarni vjetar u silikatima.
U ovoj studiji pokazujemo da su CI meteoriti, unatoč njihovoj geokemijskoj važnosti kao predstavnici cjelokupnog sastava Sunčevog sustava,6,10 zemaljski kontaminirani uzorci.Također pružamo izravne dokaze za interakcije između bogate alifatske organske tvari i susjednih vodenih minerala i sugeriramo da Ryugu može sadržavati ekstrasolarni materijal37.Rezultati ove studije jasno pokazuju važnost izravnog uzorkovanja protoasteroida i potrebu transporta vraćenih uzoraka u potpuno inertnim i sterilnim uvjetima.Ovdje predstavljeni dokazi pokazuju da su Ryugu čestice nedvojbeno jedan od najnekontaminiranijih materijala Sunčevog sustava dostupnih za laboratorijska istraživanja, a daljnje proučavanje ovih dragocjenih uzoraka nedvojbeno će proširiti naše razumijevanje ranih procesa Sunčevog sustava.Ryugu čestice najbolji su prikaz cjelokupnog sastava Sunčevog sustava.
Za određivanje složene mikrostrukture i kemijskih svojstava uzoraka submikronskih razmjera koristili smo kompjutoriziranu tomografiju temeljenu na sinkrotronskom zračenju (SR-XCT) i SR X-ray difrakciju (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analizu.Nema degradacije, onečišćenja zbog zemljine atmosfere i nema oštećenja od finih čestica ili mehaničkih uzoraka.U međuvremenu smo proveli sustavnu volumetrijsku analizu pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentalne neutronske aktivacijske analize (INAA) i laserske opreme za fluoriranje izotopa kisika.Postupci ispitivanja prikazani su na Dodatnoj slici 3, a svaki je test opisan u sljedećim odjeljcima.
Čestice s asteroida Ryugu izvučene su iz modula za ponovni ulazak Hayabusa-2 i isporučene u JAXA Control Center u Sagamihari, Japan, bez onečišćenja Zemljine atmosfere4.Nakon početne i nedestruktivne karakterizacije u postrojenju kojim upravlja JAXA, upotrijebite spremnike za prijenos između mjesta koji se mogu zatvoriti i vrećice za kapsule za uzorke (10 ili 15 mm promjera od safirnog kristala i nehrđajućeg čelika, ovisno o veličini uzorka) kako biste izbjegli utjecaj okoline.okoliš.y i/ili kontaminanti iz tla (npr. vodena para, ugljikovodici, atmosferski plinovi i fine čestice) i unakrsna kontaminacija između uzoraka tijekom pripreme uzorka i transporta između instituta i sveučilišta38.Kako bi se izbjegla degradacija i onečišćenje zbog interakcije sa zemljinom atmosferom (vodena para i kisik), sve vrste pripreme uzoraka (uključujući lomljenje dlijetom od tantala, korištenje balansirane pile s dijamantnom žicom (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) i rezanje epoksida) priprema za ugradnju) provedene su u pretincu za rukavice pod čistim suhim N2 (rosište: -80 do -60 °C, O2 ~50-100 ppm).Svi predmeti koji se ovdje koriste čiste se kombinacijom ultračiste vode i etanola uz korištenje ultrazvučnih valova različitih frekvencija.
Ovdje proučavamo zbirku meteorita Nacionalnog instituta za polarna istraživanja (NIPR) Antarktičkog centra za istraživanje meteorita (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 i CY: Y 980115).
Za prijenos između instrumenata za SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS i TEM analizu koristili smo univerzalni ultratanki držač uzoraka opisan u prethodnim studijama38.
SR-XCT analiza Ryugu uzoraka provedena je pomoću integriranog CT sustava BL20XU/SPring-8.Integrirani CT sustav sastoji se od različitih načina mjerenja: način širokog vidnog polja i niske rezolucije (WL) za snimanje cijele strukture uzorka, uskog vidnog polja i načina visoke rezolucije (NH) za precizno mjerenje površine uzorka.interes i radiografiju kako bi se dobio difrakcijski uzorak volumena uzorka, te obaviti XRD-CT za dobivanje 2D dijagrama vodoravnih ravnih mineralnih faza u uzorku.Imajte na umu da se sva mjerenja mogu izvesti bez upotrebe ugrađenog sustava za uklanjanje držača uzorka s baze, što omogućuje točna CT i XRD-CT mjerenja.Detektor X-zraka WL moda (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) opremljen je dodatnom metal-oksid-poluvodičkom (CMOS) kamerom od 4608 × 4608 piksela (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) sa scintilatorom koji se sastoji od 10 monokristala lutecij aluminij granata debljine µm (Lu3Al5O12:Ce) i relejna leća.Veličina piksela u WL modu je oko 0,848 µm.Dakle, vidno polje (FOV) u WL modu je približno 6 mm u offset CT modu.Detektor rendgenskih zraka NH moda (BM AA50; Hamamatsu Photonics) bio je opremljen scintilatorom gadolinij-aluminij-galij granat (Gd3Al2Ga3O12) debljine 20 µm, CMOS kamerom (C11440-22CU) rezolucije 2048 × 2048 piksela;Hamamatsu Photonics) i ×20 leća.Veličina piksela u NH modu je ~0,25 µm, a vidno polje je ~0,5 mm.Detektor za XRD mod (BM AA60; Hamamatsu Photonics) bio je opremljen scintilatorom koji se sastoji od 50 µm debelog P43 (Gd2O2S:Tb) praškastog ekrana, CMOS kamere rezolucije 2304 × 2304 piksela (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) i relejne leće.Detektor ima efektivnu veličinu piksela od 19,05 µm i vidno polje od 43,9 mm2.Kako bismo povećali vidno polje, primijenili smo postupak offset CT u WL modu.Slika u propuštenom svjetlu za CT rekonstrukciju sastoji se od slike u rasponu od 180° do 360° reflektirane vodoravno oko osi rotacije i slike u rasponu od 0° do 180°.
U XRD modu, snop X-zraka je fokusiran Fresnelovom zonskom pločom.U ovom načinu rada detektor je postavljen 110 mm iza uzorka, a graničnik snopa je 3 mm ispred detektora.Difrakcijske slike u rasponu 2θ od 1,43° do 18,00° (nagib rešetke d = 16,6–1,32 Å) dobivene su s rendgenskom točkom fokusiranom na dnu vidnog polja detektora.Uzorak se pomiče okomito u pravilnim intervalima, s pola okreta za svaki korak okomitog skeniranja.Ako mineralne čestice zadovoljavaju Braggov uvjet kada se zakrenu za 180°, moguće je dobiti difrakciju mineralnih čestica u horizontalnoj ravnini.Difrakcijske slike su zatim kombinirane u jednu sliku za svaki korak okomitog skeniranja.Uvjeti SR-XRD-CT testa gotovo su isti kao oni za SR-XRD test.U XRD-CT modu, detektor je postavljen 69 mm iza uzorka.Difrakcijske slike u rasponu 2θ kreću se od 1,2° do 17,68° (d = 19,73 do 1,35 Å), gdje su i snop X-zraka i graničnik snopa u liniji sa središtem vidnog polja detektora.Skenirajte uzorak vodoravno i okrenite ga za 180°.Slike SR-XRD-CT rekonstruirane su s vršnim intenzitetom minerala kao vrijednostima piksela.S horizontalnim skeniranjem uzorak se obično skenira u 500-1000 koraka.
Za sve pokuse energija X-zraka je bila fiksirana na 30 keV, jer je to donja granica prodiranja X-zraka u meteorite promjera oko 6 mm.Broj slika dobivenih za sva CT mjerenja tijekom rotacije od 180° bio je 1800 (3600 za offset CT program), a vrijeme ekspozicije za slike bilo je 100 ms za WL način, 300 ms za NH način, 500 ms za XRD i 50 ms.ms za XRD-CT ms.Tipično vrijeme skeniranja uzorka je oko 10 minuta u WL načinu rada, 15 minuta u NH načinu rada, 3 sata za XRD i 8 sati za SR-XRD-CT.
CT slike rekonstruirane su konvolucijskom povratnom projekcijom i normalizirane za linearni koeficijent slabljenja od 0 do 80 cm-1.Za analizu 3D podataka korišten je softver Slice, a za analizu XRD podataka korišten je softver muXRD.
Ryugu čestice fiksirane epoksidom (A0029, A0037, C0009, C0014 i C0068) postupno su polirane na površini do razine dijamantnog lapping filma od 0,5 µm (3M) u suhim uvjetima, izbjegavajući da materijal dođe u kontakt s površinom tijekom procesa poliranja.Polirana površina svakog uzorka najprije je ispitana svjetlosnom mikroskopijom, a zatim povratno raspršenim elektronima kako bi se dobile slike mineralogije i teksture (BSE) uzoraka i kvalitativni NIPR elementi pomoću JEOL JSM-7100F SEM opremljenog spektrometrom disperzije energije (AZtec).energija) slika.Za svaki uzorak analiziran je sadržaj glavnih i sporednih elemenata mikroanalizatorom s elektronskom sondom (EPMA, JEOL JXA-8200).Analizirati čestice filosilikata i karbonata na 5 nA, prirodne i sintetske standarde na 15 keV, sulfide, magnetit, olivin i piroksen na 30 nA.Modalni stupnjevi izračunati su iz karata elemenata i BSE slika pomoću softvera ImageJ 1.53 s odgovarajućim pragovima proizvoljno postavljenim za svaki mineral.
Analiza izotopa kisika obavljena je na Otvorenom sveučilištu (Milton Keynes, UK) pomoću infracrvenog laserskog sustava za fluoriranje.Uzorci Hayabusa2 dostavljeni su na Otvoreno sveučilište 38 u spremnicima napunjenim dušikom za prijenos između objekata.
Uzorak je stavljen u pretinac za rukavice s dušikom s nadziranom razinom kisika ispod 0,1%.Za analitički rad Hayabusa2 proizveden je novi držač uzorka Ni koji se sastoji od samo dvije rupe za uzorke (promjer 2,5 mm, dubina 5 mm), jedna za čestice Hayabusa2, a druga za interni standard od opsidijana.Tijekom analize, jažica s uzorkom koja je sadržavala materijal Hayabusa2 prekrivena je unutarnjim BaF2 prozorom debljine približno 1 mm i promjera 3 mm kako bi se uzorak držao tijekom laserske reakcije.Protok BrF5 u uzorak održavan je kanalom za miješanje plina koji je izrezan u držaču uzorka Ni.Komora za uzorke također je rekonfigurirana tako da se može ukloniti iz linije za vakuumsko fluoriranje i zatim otvoriti u pretincu za rukavice ispunjenom dušikom.Dvodijelna komora je zabrtvljena kompresijskom brtvom s bakrenom brtvom i EVAC Quick Release CeFIX 38 stezaljkom za lanac.BaF2 prozor debljine 3 mm na vrhu komore omogućuje istovremeno promatranje uzorka i lasersko zagrijavanje.Nakon punjenja uzorka, ponovno stegnite komoru i ponovno spojite na fluorirani vod.Prije analize, komora s uzorkom je zagrijavana pod vakuumom na oko 95°C preko noći kako bi se uklonila sva adsorbirana vlaga.Nakon zagrijavanja preko noći, komora je ostavljena da se ohladi na sobnu temperaturu, a zatim je dio izložen atmosferi tijekom prijenosa uzorka pročišćen s tri alikvota BrF5 da se ukloni vlaga.Ovi postupci osiguravaju da uzorak Hayabusa 2 nije izložen atmosferi i da nije kontaminiran vlagom iz dijela fluorirane linije koji se ispušta u atmosferu tijekom punjenja uzorka.
Uzorci čestica Ryugu C0014-4 i Orgueil (CI) analizirani su modificiranim "pojedinačnim" načinom42, dok je analiza Y-82162 (CY) provedena na jednoj ploči s više jažica za uzorke41.Zbog njihovog bezvodnog sastava, nije potrebno koristiti jednu metodu za CY hondrite.Uzorci su zagrijavani korištenjem infracrvenog CO2 lasera Photon Machines Inc.snage 50 W (10,6 µm) montiran na XYZ portal u prisutnosti BrF5.Ugrađeni video sustav prati tijek reakcije.Nakon fluoriranja, oslobođeni O2 je pročišćen korištenjem dvije kriogene zamke za dušik i zagrijanog sloja KBr kako bi se uklonio sav višak fluora.Izotopni sastav pročišćenog kisika analiziran je na dvokanalnom masenom spektrometru Thermo Fisher MAT 253 masene rezolucije od oko 200.
U nekim slučajevima, količina plinovitog O2 oslobođenog tijekom reakcije uzorka bila je manja od 140 µg, što je približna granica korištenja uređaja s mijehom na spektrometru mase MAT 253.U tim slučajevima koristite mikrovolumene za analizu.Nakon analize čestica Hayabusa2, interni standard opsidijana je fluoriran i određen je njegov izotopski sastav kisika.
Ioni NF+ NF3+ fragmenta interferiraju sa snopom mase 33 (16O17O).Kako bi se uklonio ovaj potencijalni problem, većina uzoraka obrađuje se postupcima kriogene separacije.To se može učiniti u smjeru naprijed prije analize MAT 253 ili kao druga analiza vraćanjem analiziranog plina natrag u posebno molekularno sito i ponovnim propuštanjem nakon kriogene separacije.Kriogena separacija uključuje dovod plina u molekularno sito na temperaturi tekućeg dušika i zatim njegovo ispuštanje u primarno molekularno sito na temperaturi od -130°C.Opsežna ispitivanja su pokazala da NF+ ostaje na prvom molekularnom situ i da ovom metodom ne dolazi do značajnog frakcioniranja.
Na temelju ponovljenih analiza naših internih standarda opsidijana, ukupna točnost sustava u načinu rada s mijehom je: ±0,053‰ za δ17O, ±0,095‰ za δ18O, ±0,018‰ za Δ17O (2 sd).Analiza izotopa kisika dana je u standardnoj delta notaciji, gdje se delta18O izračunava kao:
Također koristite omjer 17O/16O za δ17O.VSMOW je međunarodni standard za Bečki standard za morsku vodu.Δ17O predstavlja odstupanje od crte frakcioniranja zemlje, a formula za izračun je: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Svi podaci prikazani u Dodatnoj tablici 3 su usklađeni za razlike.
Sekcije debljine približno 150 do 200 nm ekstrahirane su iz Ryugu čestica korištenjem Hitachi High Tech SMI4050 FIB instrumenta na JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Imajte na umu da su svi FIB dijelovi izdvojeni iz neobrađenih fragmenata neobrađenih čestica nakon što su uklonjeni iz posuda ispunjenih plinom N2 radi prijenosa između objekata.Ovi fragmenti nisu izmjereni SR-CT-om, ali su obrađeni uz minimalnu izloženost Zemljinoj atmosferi kako bi se izbjegla potencijalna oštećenja i kontaminacija koja bi mogla utjecati na K-rub spektra ugljika.Nakon taloženja zaštitnog sloja od volframa, interesno područje (do 25 × 25 μm2) je izrezano i stanjeno snopom Ga+ iona pri ubrzavajućem naponu od 30 kV, zatim pri 5 kV i struji sonde od 40 pA kako bi se minimaliziralo oštećenje površine.Ultratanke sekcije su zatim postavljene na povećanu bakrenu mrežu (Kochi mesh) 39 pomoću mikromanipulatora opremljenog FIB-om.
Ryugu A0098 (1,6303mg) i C0068 (0,6483mg) kuglice dvaput su zatvorene u čiste polietilenske ploče visoke čistoće u pretincu za rukavice ispunjenom čistim dušikom na SPring-8 bez ikakve interakcije sa zemljinom atmosferom.Priprema uzorka za JB-1 (geološka referentna stijena koju je izdao Geološki institut Japana) obavljena je na Sveučilištu Tokyo Metropolitan.
INAA se održava na Institutu za integrirano zračenje i nuklearne znanosti Sveučilišta Kyoto.Uzorci su ozračeni dva puta s različitim ciklusima ozračivanja odabranim prema vremenu poluraspada nuklida korištenog za kvantifikaciju elementa.Prvo je uzorak ozračen u pneumatskoj cijevi za ozračivanje 30 sekundi.Tokovi toplinskih i brzih neutrona na sl.3 iznose 4,6 × 1012 odnosno 9,6 × 1011 cm-2 s-1 za određivanje sadržaja Mg, Al, Ca, Ti, V i Mn.Kemikalije kao što su MgO (99,99% čistoće, Soekawa Chemical), Al (99,9% čistoće, Soekawa Chemical) i Si metal (99,999% čistoće, FUJIFILM Wako Pure Chemical) također su ozračene kako bi se ispravile ometajuće nuklearne reakcije kao što je (n, n).Uzorak je također ozračen natrijevim kloridom (99,99% čistoće; MANAC) kako bi se ispravile promjene u protoku neutrona.
Nakon ozračivanja neutronima, vanjska polietilenska folija zamijenjena je novom, a gama zračenje koje emitiraju uzorak i referenca odmah je izmjereno Ge detektorom.Isti uzorci su ponovno ozračeni 4 sata u pneumatskoj cijevi za ozračivanje.2 ima tokove toplinskih i brzih neutrona od 5,6 1012 odnosno 1,2 1012 cm-2 s-1 za određivanje Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, sadržaja Se, Sb, Os, Ir i Au.Kontrolni uzorci Ga, As, Se, Sb, Os, Ir i Au ozračeni su nanošenjem odgovarajućih količina (od 10 do 50 μg) standardnih otopina poznatih koncentracija ovih elemenata na dva komada filter papira, nakon čega su uzorci ozračeni.Brojanje gama zraka obavljeno je na Institutu za integrirano zračenje i nuklearne znanosti, Sveučilište Kyoto i Istraživački centar RI, Sveučilište Tokyo Metropolitan.Analitički postupci i referentni materijali za kvantitativno određivanje INAA elemenata isti su kao i oni opisani u našem prethodnom radu.
Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) korišten je za prikupljanje difrakcijskih uzoraka Ryugu uzoraka A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) na NIPR-u. Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) korišten je za prikupljanje difrakcijskih uzoraka Ryugu uzoraka A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) na NIPR-u. Rentgenovski difraktometar (Rigaku SmartLab) korišten je za prikupljanje difrakcijskih slika uzoraka Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) u NIPR-u. Rendgenski difraktometar (Rigaku SmartLab) korišten je za prikupljanje difrakcijskih uzoraka uzoraka Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) i C0087 (<1 mg) u NIPR.使用X 射线衍射仪 (Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的衍射图案。使用X 射线衍射仪 (Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的衍射图案。 Uzorci difraktograma Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) i C0087 (<1 mg) dobiveni su u NIPR-u korištenjem rentgenskog difraktometra (Rigaku SmartLab). Difraktogrami rendgenskih zraka uzoraka Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) i C0087 (<1 mg) dobiveni su na NIPR-u pomoću rendgenskog difraktometra (Rigaku SmartLab).Svi uzorci su usitnjeni u fini prah na silikonskoj nereflektirajućoj pločici pomoću ploče od safirnog stakla, a zatim ravnomjerno raspoređeni na silikonsku nereflektirajuću pločicu bez ikakve tekućine (vode ili alkohola).Uvjeti mjerenja su sljedeći: Cu Kα rendgensko zračenje generira se pri naponu cijevi od 40 kV i struji cijevi od 40 mA, granična duljina proreza je 10 mm, kut divergencije je (1/6)°, brzina rotacije u ravnini je 20 o/min, a raspon je 2θ (dvostruki Braggov kut) je 3-100° i potrebno je oko 28 sati za analizu.Korištena je Bragg Brentano optika.Detektor je jednodimenzionalni silicijski poluvodički detektor (D/teX Ultra 250).X-zrake Cu Kβ uklonjene su pomoću Ni filtera.Koristeći dostupne uzorke, uspoređena su mjerenja sintetskog magnezijevog saponita (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentina (lisnati serpentin, Miyazu, Nikka) i pirotita (monoklinski 4C, Chihua, Mexico Watts) kako bi se identificirali vrhovi i upotrijebili podaci o difrakciji iz datoteke praha iz Međunarodnog centra za podatke o difrakciji, dolomit (PDF 01-071). -1662) i magnetit (PDF 00-019-0629).Podaci o difrakciji iz Ryugua također su uspoređeni s podacima o hidroalteriranim ugljičnim hondritima, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 i Y 980115 CY (stupanj zagrijavanja III, 500–750°C).Usporedba je pokazala sličnosti s Orgueilom, ali ne i s Y-791198 i Y 980115.
NEXAFS spektri s karbonskim rubom K ultratankih presjeka uzoraka izrađenih od FIB-a izmjereni su korištenjem kanala STXM BL4U u UVSOR sinkrotronskom postrojenju Instituta za molekularne znanosti (Okazaki, Japan).Veličina točke snopa optički fokusiranog Fresnelovom zonskom pločom je približno 50 nm.Energetski korak je 0,1 eV za finu strukturu područja blizu ruba (283,6–292,0 eV) i 0,5 eV (280,0–283,5 eV i 292,5–300,0 eV) za područja prednje i stražnje fronte.vrijeme za svaki piksel slike postavljeno je na 2 ms.Nakon evakuacije, analitička komora STXM napunjena je helijem pod tlakom od oko 20 mbar.To pomaže minimizirati toplinski pomak rendgenske optičke opreme u komori i držaču uzorka, kao i smanjiti oštećenje uzorka i/ili oksidaciju.NEXAFS K-edge spektri ugljika generirani su iz naslaganih podataka pomoću softvera aXis2000 i vlasničkog softvera za obradu podataka STXM.Imajte na umu da se kutija za prijenos uzorka i pretinac za rukavice koriste kako bi se izbjegla oksidacija i kontaminacija uzorka.
Nakon STXM-NEXAFS analize, izotopski sastav vodika, ugljika i dušika Ryugu FIB rezova analiziran je pomoću snimanja izotopa s JAMSTEC NanoSIMS 50L.Fokusirani primarni snop Cs+ od oko 2 pA za analizu izotopa ugljika i dušika i oko 13 pA za analizu izotopa vodika rasterizira se na površini od oko 24 × 24 µm2 do 30 × 30 µm2 na uzorku.Nakon 3-minutnog predprskanja pri relativno jakoj struji primarnog snopa, svaka je analiza započeta nakon stabilizacije intenziteta sekundarnog snopa.Za analizu izotopa ugljika i dušika, slike 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– i 12C15N– istovremeno su dobivene korištenjem multipleksne detekcije multiplikatora sedam elektrona s rezolucijom mase od približno 9000, što je dovoljno za odvajanje svih relevantnih izotopskih spojeva.smetnje (tj. 12C1H na 13C i 13C14N na 12C15N).Za analizu izotopa vodika, 1H-, 2D- i 12C- slike dobivene su s masenom rezolucijom od približno 3000 s višestrukom detekcijom pomoću tri multiplikatora elektrona.Svaka analiza sastoji se od 30 skeniranih slika istog područja, pri čemu se jedna slika sastoji od 256 × 256 piksela za analizu izotopa ugljika i dušika i 128 × 128 piksela za analizu izotopa vodika.Vrijeme odgode je 3000 µs po pikselu za analizu izotopa ugljika i dušika i 5000 µs po pikselu za analizu izotopa vodika.Koristili smo 1-hidroksibenzotriazol hidrat kao standarde izotopa vodika, ugljika i dušika za kalibraciju instrumentalne masene frakcionacije45.
Za određivanje izotopskog sastava silicija predsolarnog grafita u FIB C0068-25 profilu, upotrijebili smo šest elektronskih multiplikatora s masenom rezolucijom od oko 9000. Slike se sastoje od 256 × 256 piksela s vremenom kašnjenja od 3000 µs po pikselu.Kalibrirali smo instrument za frakcioniranje mase koristeći silicijske pločice kao standarde izotopa vodika, ugljika i silicija.
Slike izotopa obrađene su pomoću NASA-inog softvera za snimanje NanoSIMS45.Podaci su ispravljeni za mrtvo vrijeme multiplikatora elektrona (44 ns) i efekte kvazisimultanog dolaska.Različito poravnanje skeniranja za svaku sliku radi ispravljanja pomaka slike tijekom snimanja.Konačna izotopska slika stvara se dodavanjem sekundarnih iona iz svake slike za svaki piksel skeniranja.
Nakon STXM-NEXAFS i NanoSIMS analize, iste FIB sekcije ispitane su pomoću transmisijskog elektronskog mikroskopa (JEOL JEM-ARM200F) na ubrzavajućem naponu od 200 kV u Kochi, JAMSTEC.Mikrostruktura je promatrana korištenjem TEM-a svijetlog polja i TEM-a skeniranja pod visokim kutom u tamnom polju.Mineralne faze identificirane su difrakcijom točkastih elektrona i prikazom rešetkaste vrpce, a kemijska analiza provedena je EDS-om s detektorom pomaka silicija od 100 mm2 i softverom JEOL Analysis Station 4.30.Za kvantitativnu analizu izmjeren je karakteristični intenzitet X-zraka za svaki element u TEM načinu skeniranja s fiksnim vremenom prikupljanja podataka od 30 s, područjem skeniranja snopa od ~100 × 100 nm2 i strujom snopa od 50 pA.Omjer (Si + Al)-Mg-Fe u slojevitim silikatima određen je korištenjem eksperimentalnog koeficijenta k, korigiranog za debljinu, dobivenog iz standarda prirodnog piropagarneta.
Sve slike i analize korištene u ovoj studiji dostupne su na JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Ovaj članak daje izvorne podatke.
Kitari, K. i sur.Sastav površine asteroida 162173 Ryugu opažen instrumentom Hayabusa2 NIRS3.Znanost 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato ugljični hondriti (CY): analozi površine asteroida Ryugu?Geokemija 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. i sur.Prva analiza sastava Ryugu uzoraka provedena je pomoću hiperspektralnog mikroskopa MicroOmega.Nacionalni Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. i sur.Preliminarna analiza uzorka Hyabusa2 vraćenog s asteroida tipa C Ryugu.Nacionalni Astron.6, 214–220 (2021).