Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Addig is a folyamatos támogatás érdekében a webhelyet stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
Az illékony és szerves anyagokban gazdag C-típusú aszteroidák lehetnek az egyik fő vízforrás a Földön.Jelenleg a széntartalmú kondritok adják a legjobb képet kémiai összetételükről, de a meteoritokkal kapcsolatos információk torzak: csak a legtartósabb típusok maradnak életben, ha belépnek a légkörbe, majd kölcsönhatásba lépnek a földi környezettel.Itt a Hayabusa-2 űrszonda által a Földre szállított elsődleges Ryugu-részecske részletes térfogati és mikroanalitikai vizsgálatának eredményeit mutatjuk be.A Ryugu részecskék összetételükben szoros egyezést mutatnak a kémiailag frakcionálatlan, de vízzel módosított CI (Iwuna-típusú) kondritokkal, amelyeket széles körben használnak a Naprendszer általános összetételének indikátoraként.Ez a minta összetett térbeli kapcsolatot mutat a gazdag alifás szerves anyagok és a rétegszilikátok között, és a vízerózió során 30 °C körüli maximális hőmérsékletet jelez.Bőséges deutériumot és diazóniumot találtunk, amely megfelel a szoláris eredetűnek.A Ryugu részecskék a valaha vizsgált legszennyezetlenebb és legelválaszthatatlanabb idegen anyag, és a legjobban illeszkednek a Naprendszer általános összetételéhez.
2018 júniusa és 2019 novembere között a Japán Űrkutatási Ügynökség (JAXA) Hayabusa2 űrszondája kiterjedt távoli felmérést végzett a Ryugu aszteroidán.A Hayabusa-2-nél található közeli infravörös spektrométer (NIRS3) adatai arra utalnak, hogy a Ryugu termikusan és/vagy sokk-metamorf széntartalmú kondritokhoz hasonló anyagból állhat.A legközelebbi egyezés a CY-kondrit (Yamato típusú) 2. A Ryugu alacsony albedója a nagyszámú szénben gazdag komponens jelenlétével, valamint a részecskemérettel, a porozitással és a térbeli mállási hatásokkal magyarázható.A Hayabusa-2 űrszonda két leszállást és mintagyűjtést hajtott végre a Ryugán.A 2019. február 21-i első leszállás során felszíni anyagot nyertünk, amelyet a visszatérő kapszula A rekeszében tároltak, a második leszálláskor 2019. július 11-én pedig egy kis hordozható ütköztetővel kialakított mesterséges kráter közelében gyűjtöttek anyagot.Ezeket a mintákat a C osztályon tárolják. A részecskék kezdeti, roncsolásmentes jellemzése az 1. szakaszban a JAXA által kezelt létesítmények speciális, nem szennyezett és tiszta nitrogénnel töltött kamráiban azt mutatta, hogy a Ryugu részecskék leginkább a CI4 kondritokhoz hasonlítottak, és „különböző szintű variációt” mutattak3.A Ryugu látszólag ellentmondásos osztályozása, hasonlóan a CY vagy CI kondritokhoz, csak a Ryugu részecskék részletes izotópos, elemi és ásványtani jellemzésével oldható meg.Az itt bemutatott eredmények szilárd alapot nyújtanak annak meghatározásához, hogy a Ryugu aszteroida általános összetételére vonatkozó e két előzetes magyarázat közül melyik a legvalószínűbb.
Nyolc Ryugu pelletet (összesen körülbelül 60 mg), négyet az A kamrából és négyet a C kamrából osztottak be a 2. fázisba, hogy irányítsák a Kochi csapatot.A tanulmány fő célja a Ryugu aszteroida természetének, eredetének és evolúciós történetének tisztázása, valamint a hasonlóságok és különbségek dokumentálása más ismert földönkívüli példányokkal, például kondritokkal, bolygóközi porrészecskékkel (IDP) és visszatérő üstökösökkel.A NASA Stardust küldetése által gyűjtött minták.
Öt Ryugu szemcse (A0029, A0037, C0009, C0014 és C0068) részletes ásványtani elemzése kimutatta, hogy ezek főként finom- és durvaszemcsés filoszilikátokból állnak (~64-88 térfogat%; 1a, b ábra, 1. kiegészítő ábra).és kiegészítő táblázat 1).A durva szemcséjű filoszilikátok szárnyas aggregátumokként fordulnak elő (akár több tíz mikron méretű) finomszemcsés, filoszilikátban gazdag mátrixokban (néhány mikronnál kisebb méretű).A réteges szilikát részecskék szerpentin-szaponit szimbionták (1c. ábra).A (Si + Al)-Mg-Fe térkép azt is mutatja, hogy az ömlesztett réteges szilikát mátrix összetétele a szerpentin és a szaponit között van (2a, b ábra).A filoszilikát mátrix karbonát ásványokat (~2-21 tf.%), szulfidásványokat (~2.4-5.5 tf.%) és magnetitet (~3.6-6.8 tf.%) tartalmaz.Az egyik vizsgált részecske (C0009) kis mennyiségű (~0,5 térfogat%) vízmentes szilikátot (olivint és piroxént) tartalmazott, ami segíthet azonosítani a nyers Ryugu kő alapanyagát5.Ez a vízmentes szilikát ritka a Ryugu pelletekben, és csak pozitívan azonosították a C0009 pelletben.A karbonátok a mátrixban töredékek formájában (néhány száz mikronnál kevesebb), többnyire dolomit formájában vannak jelen, kis mennyiségű kalcium-karbonáttal és brinellel.A magnetit izolált részecskék, framboidok, plakkok vagy gömb alakú aggregátumok formájában fordul elő.A szulfidokat főként pirrotit képviseli szabálytalan hatszögletű prizmák/lemezek vagy lécek formájában.A mátrix nagy mennyiségben tartalmaz szubmikron pentlanditot vagy pirrotittal kombinálva. Szénben gazdag fázisok (<10 µm) mindenütt előfordulnak a filoszilikátban gazdag mátrixban. Szénben gazdag fázisok (<10 µm) mindenütt előfordulnak a filoszilikátban gazdag mátrixban. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Szénben gazdag fázisok (<10 µm) mindenütt előfordulnak a filoszilikátban gazdag mátrixban.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. A filoszilikátban gazdag mátrixban a szénben gazdag fázisok (<10 µm) dominálnak.Az egyéb segédásványok az 1. kiegészítő táblázatban láthatók. A C0087 és A0029 és A0037 keverék röntgendiffrakciós mintázatából meghatározott ásványok listája nagyon összhangban van a CI (Orgueil) kondritban meghatározottakkal, de nagymértékben eltér a CY és CM (Mighei (Mighei) (Mighei-típusú) ábragukondrit adatokkal és1 kiterjesztett adatokkal.A Ryugu szemek (A0098, C0068) teljes elemtartalma szintén összhangban van a chondrit 6 CI-vel (bővített adatok, 2. ábra és 2. kiegészítő táblázat).Ezzel szemben a CM-kondritok mérsékelten és erősen illékony elemekben, különösen Mnban és Znban kimerültek, a tűzálló elemekben pedig nagyobb mértékben7.Egyes elemek koncentrációja nagymértékben változik, ami a minta eredendő heterogenitását tükrözheti az egyes részecskék kis mérete és az ebből eredő mintavételi torzítás miatt.Minden kőzettani, ásványtani és elemi jellemző arra utal, hogy a Ryugu szemcsék nagyon hasonlítanak a CI8,9,10 kondritokhoz.Figyelemre méltó kivétel a ferrihidrit és a szulfát hiánya a Ryugu szemcsékben, ami arra utal, hogy ezek az ásványok a CI-kondritokban a szárazföldi időjárás hatására keletkeztek.
a, Mg Kα (piros), Ca Kα (zöld), Fe Kα (kék) és S Kα (sárga) szárazon polírozott metszet összetett röntgenképe C0068.A frakció rétegszilikátokból (piros: ~88 tf%), karbonátokból (dolomit; világoszöld: ~1,6 tf%), magnetitból (kék: ~5,3 térfogat%) és szulfidokból (sárga: szulfid = ~2,5 térfogat% esszé. b, a kontúrrégió képe visszaszórt elektronokban a. Dolomonit a. Fe Bru – éretlen – magnetit – a. Fe Bru; lé – szappankő, Srp – szerpentin c, nagy felbontású transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) kép egy tipikus szaponit-szerpentin közbenövésről, amelyen 0,7 nm-es szerpentin és 1,1 nm-es szaponit rácssávok láthatók.
A Ryugu A0037 (folytonos piros körök) és C0068 (folytonos kék körök) részecskék mátrixának és réteges szilikátjának (%) összetételét a (Si+Al)-Mg-Fe terner rendszerben mutatjuk be.a, Az elektronszonda mikroanalízis (EPMA) eredményei a CI-kondritok (Ivuna, Orgueil, Alais)16 függvényében szürkével vannak ábrázolva összehasonlítás céljából.b, Pásztázó TEM (STEM) és energiadiszperzív röntgenspektroszkópiai (EDS) analízis, összehasonlítás céljából Orgueil9 és Murchison46 meteoritokkal és hidratált IDP47-tel.Finom- és durvaszemcsés filoszilikátokat elemeztünk, elkerülve a vas-szulfid kis részecskéit.Az a és b pontban lévő pontozott vonalak a szaponit és a szerpentin kioldódási vonalait mutatják.A vasban gazdag összetétel a rétegelt szilikát szemcséken belüli szubmikron vas-szulfid szemcsékből adódóan lehet, amit az EPMA analízis térbeli felbontása nem zárhat ki.A b pontban szereplő szaponitnál magasabb Si-tartalmú adatpontokat a filoszilikát réteg hézagaiban lévő nanoméretű amorf szilíciumban gazdag anyag okozhatja.Az elemzések száma: N=69 az A0037-nél, N=68 az EPMA-nál, N=68 a C0068-nál, N=19 az A0037-nél és N=27 a C0068-nál a STEM-EDS-nél.c, a Ryugu C0014-4 trioxi részecske izotóptérképe a CI (Orgueil), CY (Y-82162) és irodalmi adatokkal (CM és C2-ung) 41,48,49 kondritértékekkel összehasonlítva.Adatokat szereztünk az Orgueil és az Y-82162 meteoritokról.A CCAM egy vízmentes széntartalmú kondrit ásványok sora, a TFL pedig egy földelválasztó vonal.d, Δ17O és δ18O térképek a Ryugu részecske C0014-4, CI kondrit (Orgueil) és CY kondrit (Y-82162) (ez a tanulmány).Δ17O_Ryugu: A Δ17O C0014-1 értéke.Δ17O_Orgueil: Az Orgueil átlagos Δ17O értéke.Δ17O_Y-82162: Átlagos Δ17O érték Y-82162 esetén.Összehasonlításképpen bemutatjuk az irodalomból származó CI és CY adatokat is (41, 48, 49).
Az oxigén tömegizotópos analízisét 1,83 mg-os anyagmintán végeztük, amelyet szemcsés C0014-ből lézeres fluorozással extraháltak (Módszerek).Összehasonlításképpen hét példányt futtattunk az Orgueilből (CI) (teljes tömeg = 8,96 mg) és hét példányban az Y-82162-ből (CY) (teljes tömeg = 5,11 mg) (3. kiegészítő táblázat).
ábrán.A 2d. ábra a Δ17O és δ18O egyértelmű elválasztását mutatja az Orgueil és Ryugu tömeg szerinti átlagos részecskéi között az Y-82162-vel összehasonlítva.A Ryugu C0014-4 részecske Δ17O értéke magasabb, mint az Orgeil részecskéé, annak ellenére, hogy 2 sd-nél átfedés van.A Ryugu részecskék Δ17O értékei magasabbak az Orgeilhez képest, ami az utóbbi 1864-es bukása óta tapasztalt földi szennyeződést tükrözheti. A szárazföldi környezetben előforduló időjárás11 szükségszerűen a légköri oxigén beépülését eredményezi, így az általános elemzés közelebb kerül a földi frakcionálási vonalhoz (TFL).Ez a következtetés összhangban van a korábban tárgyalt ásványtani adatokkal, miszerint a Ryugu szemek nem tartalmaznak hidrátokat vagy szulfátokat, míg az Orgeil igen.
A fenti ásványtani adatok alapján ezek az eredmények alátámasztják a Ryugu szemcsék és a CI-kondritok közötti összefüggést, de kizárják a CY-kondritok társulását.Elgondolkodtató az a tény, hogy a Ryugu szemek nem kapcsolódnak a CY-kondritokhoz, amelyek a kiszáradás ásványtani jeleit mutatják.A Ryugu orbitális megfigyelései azt mutatják, hogy kiszáradt, ezért valószínűleg CY anyagból áll.Ennek a látszólagos eltérésnek az okai továbbra is tisztázatlanok.Más Ryugu-részecskék oxigénizotóp-analízisét egy 12. kísérőanyag ismerteti. Ennek a kiterjesztett adatsornak az eredményei azonban összhangban vannak a Ryugu-részecskék és a CI-kondritok közötti kapcsolattal is.
Koordinált mikroanalízis technikákkal (3. kiegészítő ábra) megvizsgáltuk a szerves szén térbeli eloszlását a C0068.25 fókuszált ionsugárfrakció (FIB) teljes felületén (3a–f. ábra).A szén finomszerkezetű röntgenabszorpciós spektruma (NEXAFS) a közeli élnél a C0068.25 szakaszban, amely több funkciós csoportot mutat – aromás vagy C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) és C( =O)O (288,8 eV) és C( =O)O (288,8 aszentén szerkezet) ig. 3a), ami alacsony fokú hőingadozást jelent.A C0068.25 parciális szervesanyagainak erős CH-csúcsa (287,5 eV) eltér a korábban vizsgált széntartalmú kondritok oldhatatlan szerves anyagától, és jobban hasonlít a Stardust küldetés során kapott IDP14-hez és üstökösrészecskékhez.Egy erős CH-csúcs 287,5 eV-nál és egy nagyon gyenge aromás vagy C=C-csúcs 285,2 eV-nál azt jelzi, hogy a szerves vegyületek gazdagok alifás vegyületekben (3a. ábra és 3a. kiegészítő ábra).Az alifás szerves vegyületekben gazdag területek a durva szemcséjű filoszilikátokban, valamint a rossz aromás (vagy C=C) szénszerkezetű területeken találhatók (3c, d ábra).Ezzel szemben az A0037,22 (kiegészítő 3. ábra) részben alacsonyabb alifás szénben gazdag régiókat mutatott.Ezeknek a szemeknek a mögöttes ásványi szerkezete karbonátokban gazdag, hasonlóan a CI 16 kondrithoz, ami a forrásvíz kiterjedt megváltozására utal (1. kiegészítő táblázat).Az oxidációs körülmények kedveznek a karbonátokhoz kapcsolódó szerves vegyületekben a karbonil- és karboxil funkciós csoportok nagyobb koncentrációjának.Az alifás szénszerkezetű szerves anyagok szubmikronos eloszlása ​​nagyon eltérhet a durva szemcsés rétegszilikátok eloszlásától.Filoszilikát-OH-hoz kapcsolódó alifás szerves vegyületekre utaló nyomokat találtak a Tagish-tó meteoritjában.Összehangolt mikroanalitikai adatok arra utalnak, hogy az alifás vegyületekben gazdag szerves anyagok széles körben elterjedtek a C típusú aszteroidákban, és szorosan kapcsolódnak a filoszilikátokhoz.Ez a következtetés összhangban van a Ryugu részecskékben található alifás/aromás CH-k korábbi jelentéseivel, amelyeket a MicroOmega, egy közeli infravörös hiperspektrális mikroszkóp mutatott be.Fontos és megválaszolatlan kérdés, hogy a durva szemcséjű filoszilikátokhoz kapcsolódó alifás szénben gazdag szerves vegyületek ebben a vizsgálatban megfigyelt egyedi tulajdonságai csak a Ryugu aszteroidán találhatók-e meg.
a, A NEXAFS szénspektruma 292 eV-ra normalizálódott az aromás (C=C) gazdag régióban (piros), az alifás gazdag régióban (zöld) és a mátrixban (kék).A szürke vonal a Murchison 13 oldhatatlan szerves spektruma összehasonlításképpen.au, választottbírósági egység.b, Pásztázó transzmissziós röntgenmikroszkópos (STXM) spektrális képe egy szén K-éléről, amely azt mutatja, hogy a metszetben a szén dominál.c, RGB kompozit diagram aromás (C=C) gazdag régiókkal (piros), alifás gazdag régiókkal (zöld) és mátrixszal (kék).d, alifás vegyületekben gazdag szerves anyagok durva szemcséjű filoszilikátban koncentrálódnak, a terület a b és c fehér pontozott négyzeteiből megnagyobbodik.e, nagy nanogömbök (ng-1) a b és c pontban található fehér pontozott dobozból kinagyított területen.Mert: pirrotit.Pn: nikkel-kromit.F, nanoméretű másodlagos iontömeg-spektrometria (nanosimok), hidrogén (1H), szén (12C) és nitrogén (12C14N) elemi képek, 12C/1H elem arány képek és kereszt Δ13C és Δ15N izotóp képek-PG-1 szakasz: PG-1 szakasz: Presolar Graphite 13C.
A Murchison-meteoritok szervesanyag-degradációjának kinetikai vizsgálatai fontos információkkal szolgálhatnak a Ryugu szemcsékben gazdag alifás szerves anyagok heterogén eloszlásáról.Ez a tanulmány azt mutatja, hogy az alifás CH-kötések a szerves anyagokban körülbelül 30 °C-os maximális hőmérsékletig fennmaradnak a szülőnél, és/vagy az idő-hőmérséklet összefüggésekkel változnak (pl. 200 évig 100 °C-on és 0 °C-on 100 millió évig)..Ha a prekurzort nem hevítjük egy adott hőmérsékleten egy bizonyos időnél tovább, megőrizhető a filoszilikátban gazdag alifás szerves anyagok eredeti eloszlása.A forráskőzetvíz változásai azonban megnehezíthetik ezt az értelmezést, mivel a karbonátban gazdag A0037 nem mutat szénben gazdag alifás régiókat, amelyek filoszilikátokhoz kapcsolódnak.Ez az alacsony hőmérséklet-változás nagyjából megfelel a köbös földpát jelenlétének a Ryugu szemekben (1. kiegészítő táblázat) 20.
A C0068.25 frakció (ng-1; 3a–c, e. ábra) egy nagy nanogömböt tartalmaz, amely erősen aromás (vagy C=C), mérsékelten alifás és gyenge C(=O)O és C=O spektrumot mutat..Az alifás szén karakterisztikája nem egyezik a kondritokhoz kapcsolódó ömlesztett oldhatatlan szerves anyagok és szerves nanogömbök jellemzőivel (3a. ábra) 17,21.A Tagish-tó nanoszféráinak Raman és infravörös spektroszkópiai analízise kimutatta, hogy alifás és oxidált szerves vegyületekből, valamint rendezetlen, összetett szerkezetű policiklusos aromás szerves vegyületekből állnak22,23.Mivel a környező mátrix alifás vegyületekben gazdag szerves anyagokat tartalmaz, az ng-1-ben lévő alifás szén jele analitikai műtermék lehet.Érdekes módon az ng-1 beágyazott amorf szilikátokat tartalmaz (3e. ábra), olyan textúrát, amelyről még nem számoltak be földönkívüli szerves anyagokról.Az amorf szilikátok lehetnek az ng-1 természetes összetevői, vagy a vizes/vízmentes szilikátok ion- és/vagy elektronsugárral történő amorfizálásából származhatnak az analízis során.
A C0068.25 metszet NanoSIMS ionképei (3f. ábra) egyenletes változást mutatnak a δ13C és δ15N értékekben, kivéve a szoláris szemcséket, amelyek nagy, 30 811‰-os 13C-dúsítással rendelkeznek (PG-1 a δ13C képen a 3f. ábrán) (4. kiegészítés).A röntgen elemi szemcsefelvételeken és a nagy felbontású TEM-felvételeken csak a szénkoncentráció és a grafitnak megfelelő 0,3 nm-es alapsíkok távolsága látható.Figyelemre méltó, hogy a durvaszemcsés filoszilikátokhoz kapcsolódó alifás szerves anyagokban dúsított δD (841 ± 394‰) és δ15N (169 ± 95‰) értéke valamivel magasabb, mint a teljes C régió átlaga (δD = 1398).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) a C0068.25-ben (4. kiegészítő táblázat).Ez a megfigyelés arra utal, hogy a durva szemcsés filoszilikátokban található alifás anyagokban gazdag szerves anyagok primitívebbek lehetnek, mint a környező szerves anyagok, mivel az utóbbiak izotópcserén mentek keresztül a környező vízzel az eredeti testben.Alternatív megoldásként ezek az izotópos változások a kezdeti képződési folyamattal is összefügghetnek.Értelmezés szerint a CI-kondritokban a finomszemcsés rétegszilikátok az eredeti durva szemcséjű vízmentes szilikát klaszterek folyamatos változása következtében jöttek létre.Az alifás anyagokban gazdag szerves anyagok a protoplanetáris korong vagy a csillagközi közeg prekurzormolekuláiból képződhettek a Naprendszer kialakulása előtt, majd a Ryugu (nagy) szülőtest vízváltozásai során kissé megváltoztak. A Ryugu mérete (<1,0 km) túl kicsi ahhoz, hogy elegendő belső hőt tartson fenn ahhoz, hogy a vizes átalakulás víztartalmú ásványokká alakuljon25. A Ryugu mérete (<1,0 km) túl kicsi ahhoz, hogy elegendő belső hőt tartson fenn ahhoz, hogy a vizes átalakulás víztartalmú ásványokká alakuljon25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для воднибения измено водного измено инералов25. Mérete (<1,0 km) A Ryugu túl kicsi ahhoz, hogy elegendő belső hőt tartson fenn ahhoz, hogy a víz megváltozzon és víz ásványi anyagokat képezzen25. 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的尺小水的尺寸（ 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的尺小水的尺寸（ Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения2. A Ryugu mérete (<1,0 km) túl kicsi ahhoz, hogy fenntartsa a belső hőt ahhoz, hogy a vizet víz ásványokká alakítsa25.Ezért több tíz kilométeres méretű Ryugu elődökre lehet szükség.Az alifás vegyületekben gazdag szerves anyagok a durvaszemcsés filoszilikátokkal való asszociáció miatt megtarthatják eredeti izotóparányukat.Az izotópos nehéz hordozók pontos természete azonban továbbra is bizonytalan, mivel ezekben a FIB-frakciókban a különféle komponensek bonyolult és finom keveredése miatt.Ezek lehetnek alifás vegyületekben gazdag szerves anyagok a Ryugu granulátumokban vagy az őket körülvevő durva filoszilikátok.Megjegyzendő, hogy a szerves anyag szinte minden széntartalmú kondritban (beleértve a CI-kondritokat is) általában D-ben gazdagabb, mint a filoszilikátokban, kivéve a CM Paris 24, 26 meteoritokat.
Az A0002.23 és A0002.26, A0037.22 és A0037.23 és C0068.23, C0068.25 és C0068.26 FIB szeletek A0002.23 és A0002.26, A0037.22 és A0037.23, C0068.25 és C0068.26 FIB szeleteihez kapott δD és δ15N térfogatú FIB szeletek (összesen hét másik RySi-objektum Naugu-részecske összehasonlítása FIMS-szeletből) ábrán látható a naprendszer s.4 (4. kiegészítő táblázat)27,28.A δD és δ15N térfogatváltozásai az A0002, A0037 és C0068 profilokban megegyeznek az IDP-vel, de magasabbak, mint a CM és CI kondritokban (4. ábra).Vegye figyelembe, hogy a Comet 29 minta δD értékeinek tartománya (-240 és 1655 ‰) nagyobb, mint a Ryugué.A Ryukyu profilok δD és δ15N térfogata általában kisebb, mint a Jupiter család üstökösei és az Oort felhő átlaga (4. ábra).A CI-kondritok alacsonyabb δD értékei tükrözhetik a szárazföldi szennyeződés hatását ezekben a mintákban.Tekintettel a Bells, Lake Tagish és IDP közötti hasonlóságokra, a Ryugu részecskék δD és δN értékeinek nagy heterogenitása tükrözheti a korai Naprendszer szerves és vizes összetételének kezdeti izotópjeleinek változásait.A δD és δN hasonló izotópos változásai a Ryugu és IDP részecskékben arra utalnak, hogy mindkettő ugyanabból a forrásból származó anyagból keletkezhetett.Úgy gondolják, hogy az IDP-k üstökös forrásokból származnak 14 .Ezért a Ryugu üstökösszerű anyagot és/vagy legalább a külső naprendszert tartalmazhat.Ez azonban nehezebb lehet, mint itt állítjuk, mivel (1) a szferulitos és D-ben gazdag víz keveréke a szülőtesten 31 és (2) az üstökös D/H aránya az üstökös tevékenységének függvényében 32 .A Ryugu részecskékben előforduló hidrogén- és nitrogénizotópok megfigyelt heterogenitásának okai azonban nem teljesen ismertek, részben a ma rendelkezésre álló elemzések korlátozott száma miatt.A hidrogén- és nitrogénizotóprendszerek eredményei továbbra is felvetik annak a lehetőségét, hogy a Ryugu a Naprendszeren kívülről származó anyagok nagy részét tartalmazza, és így némi hasonlóságot mutathat az üstökösökkel.A Ryugu-profil nem mutatott nyilvánvaló összefüggést a δ13C és a δ15N között (4. kiegészítő táblázat).
A Ryugu részecskék általános H és N izotóp-összetétele (piros körök: A0002, A0037; kék körök: C0068) korrelál a 27-es napmagnitúdójú, a Jupiter átlagcsaláddal (JFC27), valamint az Oort-felhő-üstökösökkel (OCC27), IDP28-cal és a széntartalmú kondrulákkal.A 27-es meteorit (CI, CM, CR, C2-ung) összehasonlítása.Az izotóp-összetételt a 4. kiegészítő táblázat tartalmazza. A szaggatott vonalak a H és N földi izotópértékei.
Továbbra is aggodalomra ad okot az illékony anyagok (pl. szerves anyagok és víz) Földre szállítása26,27,33.Az ebben a tanulmányban azonosított Ryugu részecskékben a durva filoszilikátokhoz kapcsolódó szubmikron szerves anyag az illékony anyagok fontos forrása lehet.A durva szemcséjű filoszilikátokban lévő szerves anyagok jobban védettek a lebomlástól16,34 és a bomlástól35, mint a finomszemcsés mátrixokban lévő szerves anyagok.A részecskékben lévő hidrogén nehezebb izotóp-összetétele azt jelenti, hogy nem valószínű, hogy ezek az illékony anyagok egyetlen forrása a korai Földre.Keverhetők könnyebb hidrogénizotóp összetételű komponensekkel, amint azt a közelmúltban javasolták a napszél által hajtott víz szilikátokban való jelenlétére vonatkozó hipotézisben.
Ebben a tanulmányban megmutatjuk, hogy a CI meteoritok, annak ellenére, hogy geokémiai jelentőségük a Naprendszer teljes összetételének képviselője,6,10 földi szennyezett minták.Közvetlen bizonyítékokkal szolgálunk a gazdag alifás szerves anyagok és a szomszédos víztartalmú ásványok közötti kölcsönhatásokra is, és azt sugalljuk, hogy a Ryugu tartalmazhat extraszoláris anyagot37.A tanulmány eredményei egyértelműen bizonyítják a protoaszteroidok közvetlen mintavételének fontosságát, valamint a visszaküldött minták teljesen inert és steril körülmények között történő szállításának szükségességét.Az itt bemutatott bizonyítékok azt mutatják, hogy a Ryugu részecskék kétségtelenül az egyik legszennyezettebb naprendszeri anyag, amely a laboratóriumi kutatásokhoz elérhető, és ezen értékes minták további vizsgálata kétségtelenül bővíteni fogja a naprendszer korai folyamatainak megértését.A Ryugu részecskék a legjobban reprezentálják a Naprendszer teljes összetételét.
A szubmikron léptékű minták komplex mikroszerkezetének és kémiai tulajdonságainak meghatározásához szinkrotron sugárzás alapú számítógépes tomográfiát (SR-XCT) és SR röntgendiffrakciós (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analízist alkalmaztunk.Nincs lebomlás, szennyeződés a föld atmoszférája miatt, és nem károsodik a finom részecskék vagy a mechanikai minták.Időközben szisztematikus volumetrikus elemzéseket végeztünk pásztázó elektronmikroszkópos (SEM)-EDS, EPMA, XRD, műszeres neutronaktivációs analízis (INAA) és lézeres oxigénizotópos fluorozó berendezés segítségével.A vizsgálati eljárásokat a 3. kiegészítő ábra mutatja be, és az egyes vizsgálatokat a következő szakaszok ismertetik.
A Ryugu aszteroida részecskéit a Hayabusa-2 visszatérő modulból gyűjtötték ki, és a japán sagamiharai JAXA Irányítóközpontba szállították anélkül, hogy szennyezték volna a Föld légkörét4.A JAXA által kezelt létesítményben végzett kezdeti és roncsolásmentes jellemzés után használjon lezárható telephelyek közötti transzfer tartályokat és mintakapszula-tasakokat (10 vagy 15 mm átmérőjű zafírkristály és rozsdamentes acél, a minta méretétől függően), hogy elkerülje a környezeti hatásokat.környezet.y és/vagy talajszennyeződések (pl. vízgőz, szénhidrogének, légköri gázok és finom részecskék), valamint a minták közötti keresztszennyeződés a minták előkészítése és az intézetek és egyetemek közötti szállítás során38.A föld atmoszférájával (vízgőz és oxigén) való kölcsönhatásból eredő lebomlás és szennyeződés elkerülése érdekében minden típusú minta-előkészítést (beleértve a tantál vésővel történő forgácsolást, a beépítéshez kiegyensúlyozott gyémánthuzalfűrésszel (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) és a vágó epoxi előkészítést) kesztyűtartóban végezték, tiszta, száraz N2 (harmatpont: 00°C, -0 ppm: -0 0 ppm).Minden itt használt tárgyat ultratiszta víz és etanol kombinációjával tisztítanak, különböző frekvenciájú ultrahanghullámok segítségével.
Itt tanulmányozzuk az Antarktiszi Meteoritkutató Központ National Polar Research Institute (NIPR) meteoritgyűjteményét (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 és CY: Y 980115).
A műszerek közötti átvitelhez az SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS és TEM elemzéshez a korábbi tanulmányokban leírt univerzális ultravékony mintatartót használtuk38.
A Ryugu minták SR-XCT analízisét a BL20XU/SPring-8 integrált CT rendszerrel végeztük.Az integrált CT-rendszer különféle mérési módokból áll: széles látómező és alacsony felbontású (WL) mód a minta teljes szerkezetének rögzítéséhez, szűk látómező és nagy felbontású (NH) mód a mintaterület pontos méréséhez.érdeklődés és röntgenfelvételek a minta térfogatának diffrakciós mintázatának megszerzéséhez, és végezzen XRD-CT-t, hogy megkapja a vízszintes sík ásványi fázisok 2D diagramját a mintában.Vegye figyelembe, hogy minden mérés elvégezhető anélkül, hogy a beépített rendszert a mintatartónak az alapról való eltávolítására használnák, ami lehetővé teszi a pontos CT és XRD-CT méréseket.A WL üzemmódú röntgendetektor (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) egy további 4608 × 4608 pixeles fém-oxid-félvezető (CMOS) kamerával (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) volt felszerelve, egy szcintillátorral, amely 10 l vastagságú lutécium : 1 µL-es kristályos alumínium: 3 Al 5 m vastagságú. lencse.A pixelméret WL módban körülbelül 0,848 µm.Így a látómező (FOV) WL módban körülbelül 6 mm eltolásos CT módban.Az NH módú röntgendetektor (BM AA50; Hamamatsu Photonics) 20 µm vastag gadolínium-alumínium-gallium gránát (Gd3Al2Ga3O12) szcintillátorral, CMOS kamerával (C11440-22CU) volt felszerelve, 2048 pixel 20448 pixels felbontással;Hamamatsu Photonics) és egy ×20-as objektív.A pixelméret NH módban ~0,25 µm, a látómező pedig ~0,5 mm.Az XRD üzemmód detektora (BM AA60; Hamamatsu Photonics) egy szcintillátorral volt felszerelve, amely egy 50 µm vastag P43 (Gd2O2S:Tb) porképernyőből, egy 2304 × 2304 pixel felbontású CMOS kamerából (C15440-20UP; Hamamatsu lencsékből) és egy relay-ből állt.A detektor effektív pixelmérete 19,05 µm, látómezeje 43,9 mm2.A FOV növelése érdekében eltolásos CT eljárást alkalmaztunk WL módban.A CT rekonstrukcióhoz használt áteresztett fény képe egy 180° és 360° közötti tartományban lévő képből áll, amely vízszintesen tükröződik a forgástengely körül, és egy 0° és 180° közötti tartományban.
XRD módban a röntgensugarat Fresnel zónalemez fókuszálja.Ebben az üzemmódban a detektor 110 mm-rel a minta mögé kerül, és a sugár ütközője 3 mm-rel a detektor előtt van.A diffrakciós képeket az 1,43° és 18,00° közötti 2θ tartományban (d rácsosztás = 16,6–1,32 Å) úgy kaptuk, hogy a röntgenfolt a detektor látómezejének aljára fókuszált.A minta rendszeres időközönként függőlegesen mozog, minden függőleges szkennelési lépésnél fél fordulattal.Ha az ásványi részecskék 180°-kal elforgatva kielégítik a Bragg-feltételt, akkor az ásványi részecskék vízszintes síkban történő diffrakcióját is megkaphatjuk.A diffrakciós képeket ezután egy képpé egyesítettük minden függőleges szkennelési lépéshez.Az SR-XRD-CT vizsgálat körülményei majdnem ugyanazok, mint az SR-XRD assayé.XRD-CT módban a detektor 69 mm-rel a minta mögött van elhelyezve.A diffrakciós képek a 2θ tartományban 1,2°-tól 17,68°-ig terjednek (d = 19,73-1,35 Å), ahol mind a röntgensugár, mind a sugárhatároló egy vonalban van a detektor látómezejének középpontjával.Szkennelje be a mintát vízszintesen, és forgassa el a mintát 180°-kal.Az SR-XRD-CT képeket pixelértékként a csúcs ásványi intenzitásokkal rekonstruáltuk.Vízszintes szkenneléssel a mintát jellemzően 500–1000 lépésben szkenneljük.
Minden kísérletnél a röntgenenergiát 30 keV-on rögzítették, mivel ez a röntgensugárzás alsó határa a körülbelül 6 mm átmérőjű meteoritokban.A 180°-os elforgatás során az összes CT-mérésnél 1800 (3600 offset CT-program esetén) készült képek száma, a képek expozíciós ideje WL módban 100 ms, NH módban 300 ms, XRD módban 500 ms és 50 ms volt.ms XRD-CT ms esetén.A tipikus mintaolvasási idő körülbelül 10 perc WL módban, 15 perc NH módban, 3 óra XRD és 8 óra SR-XRD-CT esetén.
A CT-képeket konvolúciós visszavetítéssel rekonstruáltuk, és 0 és 80 cm-1 közötti lineáris csillapítási együtthatóra normalizáltuk.A Slice szoftvert a 3D adatok elemzésére, a muXRD szoftvert pedig az XRD adatok elemzésére használtuk.
Az epoxifixált Ryugu részecskéket (A0029, A0037, C0009, C0014 és C0068) száraz körülmények között fokozatosan 0,5 µm-es (3M) gyémánt fóliává polírozták, elkerülve, hogy az anyag érintkezzen a felülettel a polírozási folyamat során.Az egyes minták csiszolt felületét először fénymikroszkóppal, majd visszaszórt elektronokkal vizsgáltuk, hogy a mintákról és a kvalitatív NIPR-elemekről ásványtani és textúraképet (BSE) kapjunk egy energiadiszperzív spektrométerrel (AZtec) felszerelt JEOL JSM-7100F SEM segítségével.energia) kép.Minden mintánál a fő- és mellékelemek tartalmát elektronszondás mikroanalizátorral (EPMA, JEOL JXA-8200) elemeztük.Elemezze a filoszilikát és karbonát részecskéket 5 nA-en, a természetes és szintetikus standardokat 15 keV-on, a szulfidokat, a magnetitot, az olivint és a piroxént 30 nA-en.A modális fokozatokat elemtérképekből és BSE-képekből számoltuk ki ImageJ 1.53 szoftverrel, minden ásványhoz tetszőlegesen beállított megfelelő küszöbértékekkel.
Az oxigénizotóp-analízist az Open University-n (Milton Keynes, Egyesült Királyság) végezték infravörös lézeres fluorozó rendszerrel.A Hayabusa2 mintákat a Nyílt Egyetem 38-ba szállították nitrogénnel töltött tartályokban a létesítmények közötti átvitelhez.
A mintabetöltést nitrogén kesztyűtartóban végeztük, 0,1% alatti oxigénszinttel.A Hayabusa2 analitikai munkához egy új Ni-mintatartót készítettek, amely mindössze két mintanyílásból állt (átmérő 2,5 mm, mélység 5 mm), az egyik a Hayabusa2 részecskéknek, a másik pedig az obszidián belső standardnak.Az elemzés során a Hayabusa2 anyagot tartalmazó mintaüreget egy körülbelül 1 mm vastag és 3 mm átmérőjű belső BaF2 ablak fedte le, hogy a mintát megtartsa a lézerreakció során.A BrF5 áramlását a mintához a Ni-mintatartóba vágott gázkeverő csatorna tartotta fenn.A mintakamrát is úgy alakították át, hogy eltávolítható legyen a vákuumos fluorozó vezetékről, majd egy nitrogénnel töltött kesztyűtartóban kinyitható legyen.A kétrészes kamrát réztömítésű kompressziós tömítéssel és EVAC Quick Release CeFIX 38 láncbilincssel zárták le.A kamra tetején található 3 mm vastag BaF2 ablak lehetővé teszi a minta és a lézermelegítés egyidejű megfigyelését.A minta betöltése után ismét rögzítse a kamrát, és csatlakoztassa újra a fluorozott vezetékhez.Az analízis előtt a mintakamrát vákuumban körülbelül 95 °C-ra melegítettük egy éjszakán át, hogy eltávolítsuk az adszorbeált nedvességet.Egy éjszakán át tartó melegítés után a kamrát hagytuk szobahőmérsékletre hűlni, majd a mintaátvitel során a légkörnek kitett részt három BrF5 aliquot részével átöblítettük a nedvesség eltávolítása érdekében.Ezek az eljárások biztosítják, hogy a Hayabusa 2 minta ne legyen kitéve a légkörnek, és ne szennyezze nedvesség a fluorozott vezeték azon részéből, amely a mintabetöltés során a légkörbe kerül.
A Ryugu C0014-4 és az Orgueil (CI) részecskemintákat módosított „egyetlen” módban42, míg az Y-82162 (CY) analízist egyetlen tálcán, több mintaüreggel41 végeztük.Vízmentes összetételük miatt a CY-kondritok esetében nem szükséges egyetlen módszert alkalmazni.A mintákat Photon Machines Inc. infravörös CO2 lézerrel melegítettük.50 W (10,6 µm) teljesítmény az XYZ portálra szerelve BrF5 jelenlétében.A beépített videorendszer figyeli a reakció lefolyását.Fluorozás után a felszabadult O2-t két kriogén nitrogéncsapda és fűtött KBr ágy segítségével mossuk, hogy eltávolítsuk a felesleges fluort.A tisztított oxigén izotóp-összetételét Thermo Fisher MAT 253 kétcsatornás tömegspektrométerrel elemeztük, körülbelül 200 tömegfelbontású.
Egyes esetekben a minta reakciója során felszabaduló gáz-halmazállapotú O2 mennyisége 140 µg-nál kisebb volt, ami a MAT 253 tömegspektrométeren a csőrugós készülék használatának hozzávetőleges határa.Ezekben az esetekben használjon mikrotérfogatokat az elemzéshez.A Hayabusa2 részecskék elemzése után az obszidián belső standardot fluoroztuk, és meghatároztuk annak oxigénizotóp-összetételét.
Az NF+ NF3+ fragmentum ionjai interferálnak a 33 tömegű (16O17O) nyalábbal.E lehetséges probléma kiküszöbölése érdekében a legtöbb mintát kriogén elválasztási eljárásokkal dolgozzák fel.Ez történhet előrefelé a MAT 253 analízis előtt, vagy második analízisként úgy, hogy a vizsgált gázt visszavezetjük a speciális molekulaszitára, majd a kriogén elválasztás után újra átengedjük.A kriogén elválasztás abból áll, hogy gázt vezetnek a molekulaszitához folyékony nitrogén hőmérsékleten, majd -130 °C hőmérsékleten egy elsődleges molekulaszitába ürítik.Kiterjedt tesztelés kimutatta, hogy az NF+ az első molekulaszitán marad, és ezzel a módszerrel nem történik jelentős frakcionálás.
Belső obszidián standardjaink ismételt elemzése alapján a rendszer teljes pontossága fújtató üzemmódban: ±0,053‰ δ17O esetén, ±0,095‰ δ18O esetén, ±0,018 ‰ Δ17O esetén (2 sd).Az oxigénizotóp-analízist a standard delta jelöléssel adjuk meg, ahol a delta18O kiszámítása a következőképpen történik:
Használja a 17O/16O arányt is a δ17O-hoz.A VSMOW a Bécsi Mean Sea Water Standard nemzetközi szabványa.A Δ17O a föld frakcionálási egyenesétől való eltérést jelenti, és a számítási képlet a következő: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.A 3. kiegészítő táblázatban szereplő összes adat réskorrigált.
Körülbelül 150-200 nm vastag metszeteket vontunk ki a Ryugu részecskékből Hitachi High Tech SMI4050 FIB műszerrel a JAMSTEC-ben, Kochi Core Sampling Institute.Megjegyzendő, hogy az összes FIB-metszetet feldolgozatlan részecskék feldolgozatlan töredékeiből nyertük ki, miután eltávolították őket az N2 gázzal töltött edényekből az objektumok közötti átvitel céljából.Ezeket a fragmentumokat nem mérték SR-CT-vel, hanem a föld légkörének minimális expozíciója mellett dolgozták fel, hogy elkerüljék a potenciális károkat és szennyeződéseket, amelyek befolyásolhatják a szén K-szél spektrumát.A volfrám védőréteg lerakása után a vizsgált tartományt (25 × 25 μm2-ig) átvágtuk és Ga+ ionsugárral vékonyítottuk 30 kV gyorsítófeszültségen, majd 5 kV-on és 40 pA szondaárammal, hogy minimalizáljuk a felületi károsodást.Az ultravékony metszeteket ezután egy kinagyított rézhálóra (Kochi mesh) 39 helyeztük egy FIB-vel felszerelt mikromanipulátor segítségével.
A Ryugu A0098 (1,6303 mg) és C0068 (0,6483 mg) pelleteket kétszer zárták le tiszta, nagy tisztaságú polietilén lapokba egy tiszta nitrogénnel töltött kesztyűtartóban a SPring-8-on anélkül, hogy bármilyen kölcsönhatásba léptek volna a földi légkörrel.A JB-1 (a Japán Geológiai Szolgálat által kiadott geológiai referenciakőzet) minta-előkészítését a Tokiói Metropolitan Egyetemen végezték.
Az INAA-t a Kiotói Egyetem Integrált Sugárzási és Nukleáris Tudományok Intézetében tartják.A mintákat kétszer sugároztuk be különböző besugárzási ciklusokkal, amelyeket az elemmennyiség meghatározásához használt nuklid felezési ideje szerint választottunk.Először a mintát pneumatikus besugárzócsőben 30 másodpercig besugároztuk.A termikus és gyorsneutronok fluxusai az ábrán.A 3. ábra 4,6 × 1012 és 9,6 × 1011 cm-2 s-1, a Mg-, Al-, Ca-, Ti-, V- és Mn-tartalom meghatározásához.Vegyi anyagokat, például MgO-t (99,99%-os tisztaságú, Soekawa Chemical), Al-t (99,9%-os tisztaságú, Soekawa Chemical) és Si-fémet (99,999%-os tisztaságú, FUJIFILM Wako Pure Chemical) szintén besugároztak, hogy kijavítsák a zavaró nukleáris reakciókat, például (n, n).A mintát nátrium-kloriddal is besugároztuk (99,99%-os tisztaságú; MANAC), hogy korrigáljuk a neutronfluxus változásait.
A neutronbesugárzást követően a külső polietilén lapot újra cseréltük, a minta és a referencia által kibocsátott gamma-sugárzást Ge detektorral azonnal megmértük.Ugyanezeket a mintákat 4 órán keresztül ismét besugároztuk pneumatikus besugárzócsőben.2 termikus és gyors neutronfluxusa 5,6 1012 és 1,2 1012 cm-2 s-1, a Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir és Au tartalom meghatározásához.A Ga, As, Se, Sb, Os, Ir és Au kontrollmintáit úgy sugározták be, hogy megfelelő mennyiségű (10-50 μg) ismert koncentrációjú standard oldatot alkalmaztak ezen elemek két darab szűrőpapírra, majd a mintákat besugározták.A gammasugár-számlálást a Kiotói Egyetem Integrált Sugárzás- és Nukleáris Tudományok Intézetében és a Tokiói Metropolitan Egyetem RI Kutatóközpontjában végezték.Az INAA-elemek mennyiségi meghatározására szolgáló analitikai eljárások és referenciaanyagok megegyeznek az előző munkánkban leírtakkal.
Röntgen-diffraktométert (Rigaku SmartLab) használtunk az A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) és C0087 (<1 mg) Ryugu minták diffrakciós mintázatának gyűjtésére a NIPR-nél. Röntgen-diffraktométert (Rigaku SmartLab) használtunk az A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) és C0087 (<1 mg) Ryugu minták diffrakciós mintázatának gyűjtésére a NIPR-nél. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (≥ 10107 () 7 м107) A0029 мг) в NIPR. Röntgen-diffraktométert (Rigaku SmartLab) használtunk a Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) és C0087 (<1 mg) minták diffrakciós mintázatának gyűjtésére NIPR-ben.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)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) Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использоватние Rigaku SmartLab). A Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) és C0087 (<1 mg) minták röntgendiffrakciós mintázatait a NIPR-ben röntgendiffraktométerrel (Rigaku SmartLab) kaptuk.Minden mintát finom porrá őröltünk egy nem tükröződő szilícium ostyán zafír üveglap segítségével, majd egyenletesen eloszlattuk a nem tükröződő szilícium ostyán folyadék (víz vagy alkohol) nélkül.A mérési feltételek a következők: Cu Kα röntgensugárzás keletkezik 40 kV csőfeszültség és 40 mA csőáram mellett, a rés határhossza 10 mm, a divergencia szöge (1/6)°, a síkbeli forgási sebesség 20 ford./perc, a tartomány 2θ (kétszeres analízis)2°3-8 óra.Bragg Brentano optikát használtak.A detektor egy egydimenziós szilícium félvezető detektor (D/teX Ultra 250).A Cu Kβ röntgenfelvételeit Ni-szűrővel távolítottuk el.A rendelkezésre álló minták felhasználásával a szintetikus magnézium-szaponit (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd.), a szerpentin (levélszerpentin, Miyazu, Nikka) és a pirrotit (monoklinikus 4C, Chihua, Mexikó Watt) méréseit hasonlítottuk össze a csúcsok azonosítása és a porfájlból származó adatok felhasználása a Diffrakciós Adatközpont P,0-70 Diffraction International adataiból1-7. -1662) és magnetit (PDF 00-019-0629).A Ryugu diffrakciós adatait a hidrogénezett széntartalmú kondritok, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 és Y 980115 CY (III. hevítési fokozat, 500-750 °C) adataival is összehasonlították.Az összehasonlítás hasonlóságot mutatott az Orgueillal, de nem az Y-791198-cal és az Y 980115-tel.
A FIB-ből készült minták ultravékony metszeteinek K szénszélű NEXAFS-spektrumait az STXM BL4U csatornával mértük az Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japán) UVSOR szinkrotron létesítményében.A Fresnel zónalemezzel optikailag fókuszált nyaláb foltmérete körülbelül 50 nm.Az energialépés 0,1 eV a közeli él régió finomszerkezeténél (283,6–292,0 eV), és 0,5 eV (280,0–283,5 eV és 292,5–300,0 eV) az elülső és hátsó frontrészeknél.az egyes képpontok idejét 2 ms-ra állítottuk be.Kiürítés után az STXM analitikai kamrát körülbelül 20 mbar nyomású héliummal töltöttük meg.Ez segít minimalizálni a röntgenoptikai berendezés hőeltolódását a kamrában és a mintatartóban, valamint csökkenti a minta károsodását és/vagy oxidációját.A NEXAFS K-edge szénspektrumokat halmozott adatokból aXis2000 szoftverrel és szabadalmaztatott STXM adatfeldolgozó szoftverrel állítottuk elő.Vegye figyelembe, hogy a mintatovábbító tokot és a kesztyűtartót a minta oxidációjának és szennyeződésének elkerülésére használják.
Az STXM-NEXAFS analízist követően a Ryugu FIB szeletek hidrogén-, szén- és nitrogén-izotóp-összetételét JAMSTEC NanoSIMS 50L-el végzett izotópos leképezéssel elemeztük.A szén- és nitrogénizotóp-analízishez körülbelül 2 pA-es, a hidrogénizotóp-analízishez körülbelül 13 pA-es fókuszált Cs+ primer sugarat raszterizálnak a mintán körülbelül 24 × 24 µm2 és 30 × 30 µm2 közötti területen.Viszonylag erős primer sugárárammal végzett 3 perces előpermetezés után minden elemzést a szekunder sugár intenzitásának stabilizálása után kezdtünk.A szén- és nitrogénizotópok analíziséhez a 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– és 12C15N– képeket egyidejűleg kaptuk hét elektronsokszorozós multiplex detektálással, körülbelül 9000 tömegfelbontással, ami elegendő az összes releváns izotópvegyület elkülönítéséhez.interferencia (azaz 12C1H a 13C-n és 13C14N a 12C15N-en).A hidrogénizotópok analíziséhez 1H-, 2D- és 12C- képeket kaptunk körülbelül 3000 tömegfelbontással, többszörös detektálással három elektronsokszorozóval.Mindegyik elemzés 30, ugyanarról a területről készült szkennelt képből áll, amelyek közül egy kép 256 × 256 pixelből áll a szén- és nitrogénizotóp-analízishez, és 128 × 128 pixelből a hidrogénizotóp-analízishez.A késleltetési idő 3000 µs pixelenként szén- és nitrogénizotóp-analízis esetén, és 5000 µs pixelenként hidrogénizotóp-analízis esetén.A műszeres tömegfrakcionálás kalibrálásához 1-hidroxi-benzotriazol-hidrátot használtunk hidrogén-, szén- és nitrogénizotóp-standardként45.
A szoláris grafit szilícium-izotóp összetételének meghatározásához a FIB C0068-25 profilban hat, körülbelül 9000 tömegfelbontású elektronsokszorozót használtunk. A képek 256 × 256 pixelből állnak, 3000 µs/pixel késleltetési idővel.Kalibráltunk egy tömegfrakcionáló műszert szilícium lapkákkal, mint hidrogén-, szén- és szilícium-izotóp-standardokkal.
Az izotópképeket a NASA NanoSIMS45 képalkotó szoftverével dolgozták fel.Az adatokat korrigáltuk az elektronsokszorozó holtidő (44 ns) és a kvázi-szimultán érkezési hatások tekintetében.Különböző szkennelési igazítás minden egyes képhez, hogy korrigálja a képeltolódást a felvétel során.A végső izotópkép úgy jön létre, hogy minden egyes képről minden egyes pásztázási pixelhez másodlagos ionokat adnak hozzá.
STXM-NEXAFS és NanoSIMS analízis után ugyanazokat a FIB metszeteket vizsgáltuk transzmissziós elektronmikroszkóppal (JEOL JEM-ARM200F) 200 kV-os gyorsítófeszültséggel Kochiban, JAMSTEC-ben.A mikrostruktúrát világos mező TEM és nagy szögű pásztázó TEM segítségével figyeltük meg sötét mezőben.Az ásványi fázisokat foltelektron diffrakciós és rácssávos képalkotással azonosítottuk, a kémiai elemzést EDS-sel 100 mm2-es szilícium drift detektorral és JEOL Analysis Station 4.30 szoftverrel végeztük.A kvantitatív analízishez az egyes elemek jellemző röntgenintenzitását TEM pásztázási módban mértük, 30 s rögzített adatgyűjtési idővel, ~100 × 100 nm2 nyaláb letapogató területtel és 50 pA sugárárammal.A rétegszilikátok (Si + Al)-Mg-Fe arányát a természetes piropagarnet szabványból nyert, vastagságra korrigált k kísérleti együttható segítségével határoztuk meg.
A tanulmányban használt összes kép és elemzés elérhető a JAXA adatarchiváló és kommunikációs rendszeren (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Ez a cikk az eredeti adatokat tartalmazza.
Kitari, K. et al.Az 162173 Ryugu aszteroida felszíni összetétele a Hayabusa2 NIRS3 műszerrel megfigyelt módon.Tudomány 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-típusú széntartalmú kondritok (CY): a Ryugu aszteroida felszínének analógjai?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.A Ryugu minták első összetételi elemzését MicroOmega hiperspektrális mikroszkóp segítségével végeztük.National Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.A Ryugu C típusú aszteroidáról visszaérkezett Hyabusa2 minta előzetes elemzése.National Astron.6, 214–220 (2021).