Terima kasih telah mengunjungi Alam.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas.Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan merender situs tanpa gaya dan JavaScript.
Mudah menguap dan kaya akan bahan organik, asteroid tipe C mungkin merupakan salah satu sumber utama air di Bumi.Saat ini, kondrit pembawa karbon memberikan gambaran terbaik tentang komposisi kimianya, tetapi informasi tentang meteorit terdistorsi: hanya jenis yang paling tahan lama yang bertahan memasuki atmosfer dan kemudian berinteraksi dengan lingkungan bumi.Di sini kami menyajikan hasil studi volumetrik dan mikroanalitik terperinci dari partikel Ryugu primer yang dikirim ke Bumi oleh pesawat ruang angkasa Hayabusa-2.Partikel Ryugu menunjukkan kecocokan yang dekat dalam komposisi dengan kondrit CI (tipe Iwuna) yang tidak terfraksi secara kimiawi tetapi diubah air, yang banyak digunakan sebagai indikator komposisi keseluruhan tata surya.Spesimen ini menunjukkan hubungan spasial yang kompleks antara organik alifatik kaya dan silikat berlapis dan menunjukkan suhu maksimum sekitar 30 °C selama erosi air.Kami menemukan kelimpahan deuterium dan diazonium yang konsisten dengan asal ekstrasurya.Partikel Ryugu adalah materi alien yang paling tidak terkontaminasi dan tidak terpisahkan yang pernah dipelajari dan paling cocok dengan komposisi keseluruhan tata surya.
Dari Juni 2018 hingga November 2019, pesawat ruang angkasa Hayabusa2 milik Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) melakukan survei jarak jauh yang ekstensif terhadap asteroid Ryugu.Data dari Near Infrared Spectrometer (NIRS3) di Hayabusa-2 menunjukkan bahwa Ryugu mungkin terdiri dari bahan yang mirip dengan chondrites karbon termal dan/atau shock-metamorphic.Kecocokan terdekat adalah CY chondrite (tipe Yamato) 2. Albedo rendah Ryugu dapat dijelaskan dengan adanya sejumlah besar komponen kaya karbon, serta ukuran partikel, porositas, dan efek pelapukan spasial.Pesawat ruang angkasa Hayabusa-2 melakukan dua pendaratan dan pengambilan sampel di Ryuga.Selama pendaratan pertama pada 21 Februari 2019, material permukaan diperoleh, yang disimpan di kompartemen A kapsul kembali, dan selama pendaratan kedua pada 11 Juli 2019, material dikumpulkan di dekat kawah buatan yang dibentuk oleh penabrak portabel kecil.Sampel-sampel ini disimpan di Ward C. Karakterisasi partikel non-destruktif awal di Tahap 1 di ruang khusus, tidak terkontaminasi, dan berisi nitrogen murni di fasilitas yang dikelola JAXA menunjukkan bahwa partikel Ryugu paling mirip dengan kondrit CI4 dan menunjukkan “berbagai tingkat variasi”3 .Klasifikasi Ryugu yang tampaknya kontradiktif, mirip dengan kondrit CY atau CI, hanya dapat diselesaikan dengan karakterisasi isotop, unsur, dan mineralogi partikel Ryugu yang mendetail.Hasil yang disajikan di sini memberikan dasar yang kuat untuk menentukan yang mana dari dua penjelasan awal untuk komposisi keseluruhan asteroid Ryugu yang paling mungkin.
Delapan pelet Ryugu (total sekitar 60mg), empat dari Kamar A dan empat dari Kamar C, ditugaskan ke Fase 2 untuk mengelola tim Kochi.Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk menjelaskan sifat, asal dan sejarah evolusi asteroid Ryugu, dan untuk mendokumentasikan kesamaan dan perbedaan dengan spesimen luar angkasa lain yang diketahui seperti chondrites, partikel debu antarplanet (IDP) dan komet yang kembali.Sampel dikumpulkan oleh misi Stardust NASA.
Analisis mineralogi terperinci dari lima butir Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 dan C0068) menunjukkan bahwa mereka terutama terdiri dari phyllosilicates berbutir halus dan kasar (~ 64-88 vol.%; Gambar. 1a, b, Gambar Tambahan. 1).dan tambahan tabel 1).Filosilikat berbutir kasar terjadi sebagai agregat menyirip (berukuran hingga puluhan mikron) dalam matriks berbutir halus, kaya filosilikat (berukuran kurang dari beberapa mikron).Partikel silikat berlapis adalah simbion serpentin-saponit (Gbr. 1c).Peta (Si + Al)-Mg-Fe juga menunjukkan bahwa matriks silikat berlapis curah memiliki komposisi perantara antara serpentin dan saponit (Gbr. 2a, b).Matriks phyllosilicate mengandung mineral karbonat (~2–21 vol.%), mineral sulfida (~2.4–5.5 vol.%), dan magnetit (~3.6–6.8 vol.%).Salah satu partikel yang diperiksa dalam penelitian ini (C0009) mengandung sejumlah kecil (~0,5 vol.%) silikat anhidrat (olivin dan piroksen), yang dapat membantu mengidentifikasi bahan sumber yang menyusun batu Ryugu mentah5.Silikat anhidrat ini jarang ditemukan dalam pelet Ryugu dan hanya diidentifikasi secara positif dalam pelet C0009.Karbonat hadir dalam matriks sebagai fragmen (kurang dari beberapa ratus mikron), kebanyakan dolomit, dengan sejumlah kecil kalsium karbonat dan brinell.Magnetit terjadi sebagai partikel terisolasi, framboid, plak, atau agregat bulat.Sulfida terutama diwakili oleh pirhotit dalam bentuk prisma / pelat heksagonal tidak beraturan atau bilah.Matriks mengandung sejumlah besar pentlandit submikron atau dalam kombinasi dengan pirhotit. Fase kaya karbon (berukuran <10 µm) terjadi di mana-mana dalam matriks kaya filosilikat. Fase kaya karbon (berukuran <10 µm) terjadi di mana-mana dalam matriks kaya filosilikat. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матри це. Fase kaya karbon (berukuran <10 µm) terjadi di mana-mana dalam matriks kaya filosilikat.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. Fase kaya karbon (berukuran <10 µm) mendominasi dalam matriks kaya phyllosilicate.Mineral tambahan lainnya ditunjukkan pada Tabel Tambahan 1. Daftar mineral yang ditentukan dari pola difraksi sinar-X dari campuran C0087 dan A0029 dan A0037 sangat konsisten dengan yang ditentukan dalam kondrit CI (Orgueil), tetapi sangat berbeda dari kondrit CY dan CM (tipe Mighei) (Gambar 1 dengan data yang diperluas dan Gambar Tambahan 2).Kandungan unsur total butir Ryugu (A0098, C0068) juga konsisten dengan chondrite 6 CI (data yang diperluas, Gambar 2 dan Tabel Tambahan 2).Sebaliknya, CM chondrites terkuras dalam unsur-unsur yang mudah menguap sedang dan tinggi, terutama Mn dan Zn, dan lebih tinggi pada unsur-unsur refraktori7.Konsentrasi beberapa elemen sangat bervariasi, yang mungkin merupakan cerminan dari heterogenitas inheren sampel karena ukuran partikel individu yang kecil dan bias pengambilan sampel yang dihasilkan.Semua karakteristik petrologi, mineralogi, dan unsur menunjukkan bahwa butir Ryugu sangat mirip dengan kondrit CI8,9,10.Pengecualian penting adalah tidak adanya ferihidrit dan sulfat dalam butir Ryugu, menunjukkan bahwa mineral dalam kondrit CI ini dibentuk oleh pelapukan terestrial.
a, gambar sinar-X komposit dari Mg Kα (merah), Ca Kα (hijau), Fe Kα (biru), dan S Kα (kuning) bagian yang dipoles kering C0068.Fraksi terdiri dari silikat berlapis (merah: ~88 vol%), karbonat (dolomit; hijau muda: ~1,6 vol%), magnetit (biru: ~5,3 vol%) dan sulfida (kuning: sulfida = ~2,5% vol. esai. b, gambar daerah kontur dalam elektron hamburan balik pada a. Bru – imatur; Dole – dolomit; FeS adalah besi sulfida; Mag – magnetit; jus – batu sabun; Srp – serpentin. c, tinggi -resolusi mikroskop elektron transmisi (TEM) gambar dari persilangan saponit-serpentin khas yang menunjukkan pita kisi serpentin dan saponit masing-masing 0,7 nm dan 1,1 nm.
Komposisi matriks dan silikat berlapis (pada %) partikel Ryugu A0037 (lingkaran merah padat) dan C0068 (lingkaran biru padat) ditunjukkan dalam sistem terner (Si+Al)-Mg-Fe.a, hasil Electron Probe Microanalysis (EPMA) diplot terhadap CI chondrites (Ivuna, Orgueil, Alais)16 ditampilkan dalam warna abu-abu untuk perbandingan.b, Analisis pemindaian TEM (STEM) dan spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) ditunjukkan untuk perbandingan dengan meteorit Orgueil9 dan Murchison46 dan IDP47 terhidrasi.Filosilikat berbutir halus dan berbutir kasar dianalisis, menghindari partikel kecil besi sulfida.Garis putus-putus pada a dan b menunjukkan garis disolusi saponit dan serpentin.Komposisi kaya zat besi dalam a mungkin disebabkan oleh butiran besi sulfida submikron di dalam butiran silikat berlapis, yang tidak dapat dikecualikan oleh resolusi spasial dari analisis EPMA.Titik data dengan kandungan Si yang lebih tinggi daripada saponit di b mungkin disebabkan oleh adanya bahan kaya silikon amorf berukuran nano di celah lapisan phyllosilicate.Jumlah analisis: N=69 untuk A0037, N=68 untuk EPMA, N=68 untuk C0068, N=19 untuk A0037 dan N=27 untuk C0068 untuk STEM-EDS.c, peta isotop partikel trioksi Ryugu C0014-4 dibandingkan dengan nilai kondrit CI (Orgueil), CY (Y-82162) dan data literatur (CM dan C2-ung)41,48,49.Kami telah memperoleh data untuk meteorit Orgueil dan Y-82162.CCAM adalah garis mineral chondrite karbon anhidrat, TFL adalah garis pemisah tanah.d, Δ17O dan δ18O memetakan partikel Ryugu C0014-4, CI chondrite (Orgueil), dan CY chondrite (Y-82162) (penelitian ini).Δ17O_Ryugu: Nilai Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Nilai rata-rata Δ17O untuk Orgueil.Δ17O_Y-82162: Rata-rata nilai Δ17O untuk Y-82162.Data CI dan CY dari literatur 41, 48, 49 juga ditampilkan untuk perbandingan.
Analisis massa isotop oksigen dilakukan pada 1,83 mg sampel bahan yang diekstrak dari butiran C0014 dengan fluorinasi laser (Metode).Sebagai perbandingan, kami menjalankan tujuh salinan Orgueil (CI) (massa total = 8,96 mg) dan tujuh salinan Y-82162 (CY) (massa total = 5,11 mg) (Tabel Tambahan 3).
Pada ara.2d menunjukkan pemisahan yang jelas Δ17O dan δ18O antara partikel rata-rata berat Orgueil dan Ryugu dibandingkan dengan Y-82162.Δ17O partikel Ryugu C0014-4 lebih tinggi daripada partikel Orgeil, meskipun tumpang tindih pada 2 sd.Partikel Ryugu memiliki nilai Δ17O yang lebih tinggi dibandingkan dengan Orgeil, yang mungkin mencerminkan polusi terestrial terakhir sejak kejatuhannya pada tahun 1864. Pelapukan di lingkungan terestrial11 pasti menghasilkan penggabungan oksigen atmosfer, membawa analisis keseluruhan lebih dekat ke garis fraksinasi terestrial (TFL).Kesimpulan ini konsisten dengan data mineralogi (dibahas sebelumnya) bahwa butir Ryugu tidak mengandung hidrat atau sulfat, sedangkan Orgeil mengandung.
Berdasarkan data mineralogi di atas, hasil ini mendukung hubungan antara butir Ryugu dan kondrit CI, tetapi mengesampingkan asosiasi kondrit CY.Fakta bahwa butir Ryugu tidak terkait dengan kondrit CY, yang menunjukkan tanda-tanda mineralogi dehidrasi yang jelas, membingungkan.Pengamatan orbital Ryugu tampaknya menunjukkan bahwa ia telah mengalami dehidrasi dan karena itu kemungkinan terdiri dari bahan CY.Alasan perbedaan yang tampak ini masih belum jelas.Analisis isotop oksigen dari partikel Ryugu lainnya disajikan dalam makalah pendamping 12. Namun, hasil dari kumpulan data yang diperluas ini juga konsisten dengan hubungan antara partikel Ryugu dan kondrit CI.
Dengan menggunakan teknik analisis mikro terkoordinasi (Gambar Tambahan 3), kami memeriksa distribusi spasial karbon organik di seluruh area permukaan fraksi berkas ion terfokus (FIB) C0068.25 (Gambar 3a – f).Spektra serapan sinar-X struktur halus karbon (NEXAFS) di tepi dekat pada bagian C0068.25 menunjukkan beberapa gugus fungsi - aromatik atau C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) dan C( =O)O (288.8 eV) - struktur graphene tidak ada pada 291.7 eV (Gbr. 3a), yang berarti variasi termal tingkat rendah.Puncak CH yang kuat (287,5 eV) dari organik parsial C0068.25 berbeda dari organik yang tidak larut dari chondrites karbon yang dipelajari sebelumnya dan lebih mirip dengan IDP14 dan partikel komet yang diperoleh dari misi Stardust.Puncak CH yang kuat pada 287,5 eV dan puncak aromatik atau C=C yang sangat lemah pada 285,2 eV menunjukkan bahwa senyawa organik kaya akan senyawa alifatik (Gambar 3a dan Gambar Tambahan 3a).Area yang kaya akan senyawa organik alifatik terlokalisasi dalam filosilikat berbutir kasar, serta di area dengan struktur karbon aromatik (atau C = C) yang buruk (Gbr. 3c, d).Sebaliknya, A0037,22 (Gambar Tambahan 3) sebagian menunjukkan kandungan yang lebih rendah dari daerah kaya karbon alifatik.Mineralogi yang mendasari biji-bijian ini kaya akan karbonat, mirip dengan chondrite CI 16, menunjukkan perubahan sumber air yang luas (Tambahan Tabel 1).Kondisi oksidasi akan mendukung konsentrasi gugus fungsi karbonil dan karboksil yang lebih tinggi dalam senyawa organik yang berasosiasi dengan karbonat.Distribusi submikron organik dengan struktur karbon alifatik bisa sangat berbeda dari distribusi silikat berlapis berbutir kasar.Petunjuk senyawa organik alifatik yang terkait dengan phyllosilicate-OH ditemukan di meteorit Danau Tagish.Data mikroanalitik terkoordinasi menunjukkan bahwa bahan organik yang kaya akan senyawa alifatik dapat tersebar luas di asteroid tipe C dan terkait erat dengan phyllosilicates.Kesimpulan ini konsisten dengan laporan sebelumnya tentang CH alifatik / aromatik dalam partikel Ryugu yang ditunjukkan oleh MicroOmega, mikroskop hiperspektral inframerah-dekat.Sebuah pertanyaan penting dan belum terselesaikan adalah apakah sifat unik dari senyawa organik kaya karbon alifatik yang terkait dengan filosilikat berbutir kasar yang diamati dalam penelitian ini hanya ditemukan di asteroid Ryugu.
a, spektrum karbon NEXAFS dinormalisasi menjadi 292 eV di wilayah kaya aromatik (C=C) (merah), di wilayah kaya alifatik (hijau), dan di matriks (biru).Garis abu-abu adalah spektrum organik tak larut Murchison 13 untuk perbandingan.au, unit arbitrase.b, Memindai gambar spektral mikroskop sinar-X transmisi (STXM) dari karbon K-tepi menunjukkan bahwa bagian tersebut didominasi oleh karbon.c, plot komposit RGB dengan daerah kaya aromatik (C = C) (merah), daerah kaya alifatik (hijau), dan matriks (biru).d, organik yang kaya akan senyawa alifatik terkonsentrasi pada phyllosilicate berbutir kasar, area tersebut diperbesar dari kotak bertitik putih di b dan c.e, nanosfer besar (ng-1) di area yang diperbesar dari kotak bertitik putih di b dan c.Untuk: pirhotit.Pn: nikel-kromit.f, Spektrometri Massa Ion Sekunder Skala Nano (NanoSIMS), gambar elemen Hidrogen (1H), Karbon (12C), dan Nitrogen (12C14N), gambar rasio elemen 12C/1H, dan gambar isotop silang δD, δ13C, dan δ15N – Bagian PG-1: grafit prasurya dengan pengayaan 13C ekstrim (Tabel Tambahan 4).
Studi kinetik degradasi bahan organik di meteorit Murchison dapat memberikan informasi penting tentang distribusi heterogen bahan organik alifatik yang kaya akan butir Ryugu.Studi ini menunjukkan bahwa ikatan CH alifatik dalam bahan organik bertahan hingga suhu maksimum sekitar 30°C pada induknya dan/atau berubah dengan hubungan waktu-suhu (misalnya 200 tahun pada 100°C dan 0°C 100 juta tahun)..Jika prekursor tidak dipanaskan pada suhu tertentu selama lebih dari waktu tertentu, distribusi asli dari organik alifatik yang kaya akan phyllosilicate dapat dipertahankan.Namun, perubahan air batuan sumber dapat memperumit interpretasi ini, karena A0037 yang kaya karbonat tidak menunjukkan daerah alifatik kaya karbon yang terkait dengan phyllosilicates.Perubahan suhu rendah ini secara kasar sesuai dengan keberadaan feldspar kubik dalam butir Ryugu (Tabel Tambahan 1) 20.
Fraksi C0068.25 (ng-1; Gambar 3a-c,e) mengandung nanosfer besar yang menunjukkan spektrum C(=O)O dan C=O yang sangat aromatik, alifatik sedang, dan lemah..Tanda tangan karbon alifatik tidak cocok dengan tanda tangan organik tak larut massal dan nanosfer organik yang terkait dengan kondrit (Gbr. 3a) 17,21.Analisis spektroskopi Raman dan inframerah nanosfer di Danau Tagish menunjukkan bahwa mereka terdiri dari senyawa organik alifatik dan teroksidasi dan senyawa organik polisiklik aromatik yang tidak teratur dengan struktur kompleks 22,23.Karena matriks sekitarnya mengandung organik yang kaya akan senyawa alifatik, tanda tangan karbon alifatik dalam ng-1 mungkin merupakan artefak analitik.Menariknya, ng-1 mengandung silikat amorf tertanam (Gbr. 3e), tekstur yang belum dilaporkan untuk organik luar angkasa mana pun.Silikat amorf mungkin merupakan komponen alami ng-1 atau hasil dari amorfisasi silikat berair/anhidrat oleh ion dan/atau berkas elektron selama analisis.
Gambar ion NanoSIMS dari bagian C0068.25 (Gbr. 3f) menunjukkan perubahan seragam pada δ13C dan δ15N, kecuali untuk butiran presolar dengan pengayaan 13C besar sebesar 30.811‰ (PG-1 pada gambar δ13C pada Gambar. 3f) (Tabel Tambahan 4).Gambar butiran elementer sinar-X dan gambar TEM beresolusi tinggi hanya menunjukkan konsentrasi karbon dan jarak antara bidang basal 0,3 nm, yang sesuai dengan grafit.Patut dicatat bahwa nilai δD (841 ± 394‰) dan δ15N (169 ± 95‰), diperkaya dengan bahan organik alifatik yang terkait dengan filosilikat berbutir kasar, ternyata sedikit lebih tinggi daripada rata-rata untuk seluruh wilayah C (δD = 528 ± 139‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) dalam C0068.25 (Tabel Tambahan 4).Pengamatan ini menunjukkan bahwa organik yang kaya alifatik dalam phyllosilicates berbutir kasar mungkin lebih primitif daripada organik di sekitarnya, karena yang terakhir mungkin telah mengalami pertukaran isotop dengan air di sekitarnya dalam tubuh aslinya.Alternatifnya, perubahan isotop ini mungkin juga terkait dengan proses pembentukan awal.Diinterpretasikan bahwa silikat berlapis berbutir halus dalam kondrit CI terbentuk sebagai hasil dari perubahan terus menerus dari kluster silikat anhidrat berbutir kasar asli.Bahan organik yang kaya alifatik mungkin telah terbentuk dari molekul prekursor di piringan protoplanet atau medium antarbintang sebelum pembentukan tata surya, dan kemudian sedikit berubah selama perubahan air di tubuh induk Ryugu (besar). Ukuran (<1,0 km) dari Ryugu terlalu kecil untuk mempertahankan panas internal yang cukup untuk alterasi air untuk membentuk mineral hidrous25. Ukuran (<1,0 km) dari Ryugu terlalu kecil untuk mempertahankan panas internal yang cukup untuk alterasi air untuk membentuk mineral hidrous25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного и зменения с образованием водных минералов25. Ukuran (<1,0 km) Ryugu terlalu kecil untuk mempertahankan panas internal yang cukup untuk perubahan air menjadi mineral air25. 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。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло изменения воды с обр азованием водных минералов25. Ukuran Ryugu (<1,0 km) terlalu kecil untuk mendukung panas internal untuk mengubah air menjadi mineral air25.Oleh karena itu, pendahulu Ryugu berukuran puluhan kilometer mungkin diperlukan.Bahan organik yang kaya akan senyawa alifatik dapat mempertahankan rasio isotop aslinya karena berasosiasi dengan phyllosilicates berbutir kasar.Namun, sifat pasti dari pembawa berat isotop masih belum pasti karena pencampuran kompleks dan rumit dari berbagai komponen dalam fraksi FIB ini.Ini bisa berupa zat organik yang kaya akan senyawa alifatik dalam butiran Ryugu atau filosilikat kasar yang mengelilinginya.Perhatikan bahwa bahan organik di hampir semua chondrites karbon (termasuk chondrites CI) cenderung lebih kaya D daripada filosilikat, dengan pengecualian meteorit CM Paris 24, 26.
Plot volume δD dan δ15N irisan FIB diperoleh untuk A0002.23 dan A0002.26, A0037.22 dan A0037.23 dan C0068.23, C0068.25 dan C0068.26 irisan FIB (total tujuh irisan FIB dari tiga partikel Ryugu) Perbandingan NanoSIMS dengan objek lain di tata surya ditunjukkan pada gambar.4 (Tabel Tambahan 4)27,28.Perubahan volume pada δD dan δ15N pada profil A0002, A0037, dan C0068 konsisten dengan yang ada di IDP, tetapi lebih tinggi daripada di kondrit CM dan CI (Gbr. 4).Perhatikan bahwa kisaran nilai δD ​​untuk sampel Komet 29 (-240 hingga 1655‰) lebih besar dari pada Ryugu.Volume δD dan δ15N dari profil Ryukyu biasanya lebih kecil dari rata-rata komet keluarga Jupiter dan awan Oort (Gbr. 4).Nilai δD yang lebih rendah dari CI chondrites mungkin mencerminkan pengaruh kontaminasi terestrial dalam sampel ini.Mengingat kesamaan antara Bells, Danau Tagish, dan IDP, heterogenitas besar dalam nilai δD dan δN dalam partikel Ryugu dapat mencerminkan perubahan tanda tangan isotop awal komposisi organik dan berair di tata surya awal.Perubahan isotop serupa pada δD dan δN pada partikel Ryugu dan IDP menunjukkan bahwa keduanya dapat terbentuk dari bahan dari sumber yang sama.Dipercayai bahwa pengungsi berasal dari sumber komet 14 .Oleh karena itu, Ryugu mungkin mengandung materi mirip komet dan/atau setidaknya tata surya bagian luar.Namun, ini mungkin lebih sulit daripada yang kita nyatakan di sini karena (1) campuran spherulitic dan air kaya D pada tubuh induk 31 dan (2) rasio D/H komet sebagai fungsi aktivitas komet 32 ​​.Namun, alasan heterogenitas yang diamati dari isotop hidrogen dan nitrogen dalam partikel Ryugu tidak sepenuhnya dipahami, sebagian karena terbatasnya jumlah analisis yang tersedia saat ini.Hasil dari sistem isotop hidrogen dan nitrogen masih meningkatkan kemungkinan bahwa Ryugu mengandung sebagian besar materi dari luar Tata Surya dan dengan demikian mungkin menunjukkan kemiripan dengan komet.Profil Ryugu tidak menunjukkan korelasi yang jelas antara δ13C dan δ15N (Tambahan Tabel 4).
Komposisi isotop H dan N keseluruhan partikel Ryugu (lingkaran merah: A0002, A0037; lingkaran biru: C0068) berkorelasi dengan magnitudo matahari 27, keluarga rata-rata Jupiter (JFC27), dan komet awan Oort (OCC27), IDP28, dan chondrules karbon.Perbandingan meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Komposisi isotop diberikan dalam Tabel Tambahan 4. Garis putus-putus adalah nilai isotop terestrial untuk H dan N.
Pengangkutan volatil (misalnya bahan organik dan air) ke Bumi tetap menjadi perhatian26,27,33.Bahan organik submikron yang terkait dengan filosilikat kasar dalam partikel Ryugu yang diidentifikasi dalam penelitian ini mungkin merupakan sumber volatil yang penting.Bahan organik dalam filosilikat berbutir kasar lebih terlindungi dari degradasi16,34 dan pembusukan35 daripada bahan organik dalam matriks berbutir halus.Komposisi isotop hidrogen yang lebih berat dalam partikel berarti mereka tidak mungkin menjadi satu-satunya sumber volatil yang dibawa ke Bumi purba.Mereka dapat dicampur dengan komponen dengan komposisi isotop hidrogen yang lebih ringan, seperti yang baru-baru ini diusulkan dalam hipotesis keberadaan air yang digerakkan oleh angin matahari dalam silikat.
Dalam studi ini, kami menunjukkan bahwa meteorit CI, terlepas dari kepentingan geokimianya sebagai perwakilan dari keseluruhan komposisi tata surya,6,10 adalah sampel yang terkontaminasi terestrial.Kami juga memberikan bukti langsung untuk interaksi antara bahan organik alifatik yang kaya dan mineral hidrous di sekitarnya dan menyarankan bahwa Ryugu mungkin mengandung bahan ekstrasurya37.Hasil penelitian ini dengan jelas menunjukkan pentingnya pengambilan sampel protoasteroid secara langsung dan kebutuhan untuk mengangkut sampel yang dikembalikan dalam kondisi yang sepenuhnya inert dan steril.Bukti yang disajikan di sini menunjukkan bahwa partikel Ryugu tidak diragukan lagi merupakan salah satu bahan tata surya yang paling tidak terkontaminasi yang tersedia untuk penelitian laboratorium, dan studi lebih lanjut dari sampel berharga ini pasti akan memperluas pemahaman kita tentang proses awal tata surya.Partikel Ryugu adalah representasi terbaik dari keseluruhan komposisi tata surya.
Untuk menentukan mikrostruktur kompleks dan sifat kimia sampel skala submikron, kami menggunakan computed tomography (SR-XCT) berbasis radiasi sinkrotron dan difraksi sinar-X SR (XRD) -CT, analisis FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Tidak ada degradasi, polusi akibat atmosfer bumi, dan tidak ada kerusakan dari partikel halus atau sampel mekanis.Sementara itu, kami telah melakukan analisis volumetrik sistematis menggunakan pemindaian mikroskop elektron (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analisis aktivasi neutron instrumental (INAA), dan peralatan fluorinasi isotop oksigen laser.Prosedur pengujian ditunjukkan pada Gambar Tambahan 3 dan setiap pengujian dijelaskan pada bagian berikut.
Partikel dari asteroid Ryugu diambil dari modul reentry Hayabusa-2 dan dikirim ke JAXA Control Center di Sagamihara, Jepang, tanpa mencemari atmosfer bumi4.Setelah karakterisasi awal dan non-destruktif di fasilitas yang dikelola JAXA, gunakan wadah transfer antar lokasi yang dapat disegel dan kantong kapsul sampel (kristal safir berdiameter 10 atau 15 mm dan baja tahan karat, tergantung pada ukuran sampel) untuk menghindari gangguan lingkungan.lingkungan.y dan/atau kontaminan tanah (misalnya uap air, hidrokarbon, gas atmosfer, dan partikel halus) dan kontaminasi silang antara sampel selama penyiapan sampel dan transportasi antara institut dan universitas38.Untuk menghindari degradasi dan polusi akibat interaksi dengan atmosfer bumi (uap air dan oksigen), semua jenis persiapan sampel (termasuk pemotongan dengan pahat tantalum, menggunakan gergaji kawat intan yang seimbang (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) dan persiapan pemotongan epoksi) untuk pemasangan) dilakukan di kotak sarung tangan dengan N2 kering bersih (titik embun: -80 hingga -60 °C, O2 ~50-100 ppm).Semua barang yang digunakan di sini dibersihkan dengan kombinasi air ultra murni dan etanol menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi berbeda.
Di sini kami mempelajari koleksi meteorit National Polar Research Institute (NIPR) dari Pusat Penelitian Meteorit Antartika (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 dan CY: Y 980115).
Untuk transfer antar instrumen untuk analisis SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS dan TEM, kami menggunakan pemegang sampel ultrathin universal yang dijelaskan dalam penelitian sebelumnya38.
Analisis SR-XCT dari sampel Ryugu dilakukan menggunakan sistem CT terintegrasi BL20XU/SPring-8.Sistem CT terintegrasi terdiri dari berbagai mode pengukuran: bidang pandang lebar dan mode resolusi rendah (WL) untuk menangkap seluruh struktur sampel, bidang pandang sempit dan mode resolusi tinggi (NH) untuk pengukuran area sampel yang akurat.bunga dan radiografi untuk mendapatkan pola difraksi volume sampel, dan melakukan XRD-CT untuk mendapatkan diagram 2D ​​fase mineral bidang horizontal dalam sampel.Perhatikan bahwa semua pengukuran dapat dilakukan tanpa menggunakan sistem built-in untuk melepaskan tempat sampel dari dasar, memungkinkan pengukuran CT dan XRD-CT yang akurat.Detektor sinar-X mode WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan kamera tambahan 4608 × 4608 piksel metal-oxide-semiconductor (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) dengan sintilator yang terdiri dari 10 lutetium aluminium garnet ketebalan kristal tunggal µm (Lu3Al5O12:Ce) dan lensa relai.Ukuran piksel dalam mode WL adalah sekitar 0,848 µm.Dengan demikian, bidang pandang (FOV) dalam mode WL kira-kira 6 mm dalam mode CT offset.Detektor sinar-X mode NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan sintilator gadolinium-aluminium-gallium garnet (Gd3Al2Ga3O12) setebal 20 µm, kamera CMOS (C11440-22CU) dengan resolusi 2048 × 2048 piksel;Hamamatsu Photonics) dan lensa ×20.Ukuran piksel dalam mode NH adalah ~0,25 µm dan bidang pandang ~0,5 mm.Detektor untuk mode XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan sintilator yang terdiri dari layar bubuk P43 (Gd2O2S:Tb) setebal 50 µm, kamera CMOS beresolusi 2304 × 2304 piksel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) dan lensa relai.Detektor memiliki ukuran piksel efektif 19,05 µm dan bidang pandang 43,9 mm2.Untuk meningkatkan FOV, kami menerapkan prosedur CT offset dalam mode WL.Gambar cahaya yang ditransmisikan untuk rekonstruksi CT terdiri dari gambar dalam kisaran 180° hingga 360° yang dipantulkan secara horizontal di sekitar sumbu rotasi, dan gambar dalam kisaran 0° hingga 180°.
Dalam mode XRD, berkas sinar-X difokuskan oleh pelat zona Fresnel.Dalam mode ini, detektor ditempatkan 110 mm di belakang sampel dan beam stop 3 mm di depan detektor.Gambar difraksi dalam rentang 2θ dari 1,43° hingga 18,00° (pitch kisi d = 16,6–1,32 Å) diperoleh dengan titik sinar-X yang difokuskan di bagian bawah bidang pandang detektor.Sampel bergerak vertikal secara berkala, dengan setengah putaran untuk setiap langkah pemindaian vertikal.Jika partikel mineral memenuhi kondisi Bragg saat diputar 180°, dimungkinkan untuk mendapatkan difraksi partikel mineral pada bidang horizontal.Gambar difraksi kemudian digabungkan menjadi satu gambar untuk setiap langkah pemindaian vertikal.Kondisi pengujian SR-XRD-CT hampir sama dengan pengujian SR-XRD.Dalam mode XRD-CT, detektor diposisikan 69 mm di belakang sampel.Gambar difraksi dalam rentang 2θ berkisar dari 1,2° hingga 17,68° (d = 19,73 hingga 1,35 Å), di mana berkas sinar-X dan pembatas berkas sejajar dengan pusat bidang pandang detektor.Pindai sampel secara horizontal dan putar sampel 180°.Gambar SR-XRD-CT direkonstruksi dengan intensitas mineral puncak sebagai nilai piksel.Dengan pemindaian horizontal, sampel biasanya dipindai dalam 500–1000 langkah.
Untuk semua percobaan, energi sinar-X ditetapkan pada 30 keV, karena ini adalah batas bawah penetrasi sinar-X ke dalam meteorit dengan diameter sekitar 6 mm.Jumlah gambar yang diperoleh untuk semua pengukuran CT selama rotasi 180° adalah 1800 (3600 untuk program CT offset), dan waktu pemaparan gambar adalah 100 ms untuk mode WL, 300 ms untuk mode NH, 500 ms untuk XRD, dan 50 ms .ms untuk XRD-CT ms.Waktu pemindaian sampel tipikal adalah sekitar 10 menit dalam mode WL, 15 menit dalam mode NH, 3 jam untuk XRD, dan 8 jam untuk SR-XRD-CT.
Gambar CT direkonstruksi dengan proyeksi balik konvolusional dan dinormalisasi untuk koefisien atenuasi linier dari 0 hingga 80 cm-1.Perangkat lunak Slice digunakan untuk menganalisis data 3D dan perangkat lunak muXRD digunakan untuk menganalisis data XRD.
Partikel Ryugu yang difiksasi dengan epoksi (A0029, A0037, C0009, C0014 dan C0068) secara bertahap dipoles pada permukaan hingga tingkat film lapping intan 0,5 µm (3M) dalam kondisi kering, menghindari bahan yang bersentuhan dengan permukaan selama proses pemolesan.Permukaan yang dipoles dari setiap sampel pertama-tama diperiksa dengan mikroskop cahaya dan kemudian elektron yang tersebar balik untuk mendapatkan gambar mineralogi dan tekstur (BSE) dari sampel dan elemen NIPR kualitatif menggunakan JEOL JSM-7100F SEM yang dilengkapi dengan spektrometer dispersif energi (AZtec).energi) gambar.Untuk setiap sampel, kandungan unsur mayor dan minor dianalisis menggunakan mikroanalisa probe elektron (EPMA, JEOL JXA-8200).Analisis partikel filosilikat dan karbonat pada 5 nA, standar alami dan sintetik pada 15 keV, sulfida, magnetit, olivin, dan piroksen pada 30 nA.Nilai modal dihitung dari peta elemen dan gambar BSE menggunakan perangkat lunak ImageJ 1.53 dengan ambang batas yang sesuai yang ditetapkan secara sewenang-wenang untuk setiap mineral.
Analisis isotop oksigen dilakukan di Universitas Terbuka (Milton Keynes, Inggris) menggunakan sistem fluorinasi laser inframerah.Sampel Hayabusa2 dikirim ke Universitas Terbuka 38 dalam wadah berisi nitrogen untuk dipindahkan antar fasilitas.
Pemuatan sampel dilakukan dalam kotak sarung tangan nitrogen dengan tingkat oksigen yang dipantau di bawah 0,1%.Untuk pekerjaan analitik Hayabusa2, pemegang sampel Ni baru dibuat, terdiri dari hanya dua lubang sampel (diameter 2,5 mm, kedalaman 5 mm), satu untuk partikel Hayabusa2 dan yang lainnya untuk standar internal obsidian.Selama analisis, sumur sampel yang mengandung bahan Hayabusa2 ditutup dengan jendela BaF2 internal setebal 1 mm dan diameter 3 mm untuk menahan sampel selama reaksi laser.Aliran BrF5 ke sampel dipertahankan oleh saluran pencampuran gas yang dipotong pada tempat sampel Ni.Ruang sampel juga dikonfigurasi ulang sehingga dapat dikeluarkan dari saluran fluorinasi vakum dan kemudian dibuka dalam kotak sarung tangan berisi nitrogen.Ruang dua bagian disegel dengan segel kompresi gasket tembaga dan penjepit rantai EVAC Quick Release CeFIX 38.Jendela BaF2 setebal 3 mm di bagian atas bilik memungkinkan pengamatan sampel dan pemanasan laser secara bersamaan.Setelah memuat sampel, jepit ruang lagi dan sambungkan kembali ke saluran berfluorinasi.Sebelum analisis, ruang sampel dipanaskan di bawah vakum hingga sekitar 95°C semalaman untuk menghilangkan kelembapan yang terserap.Setelah pemanasan semalaman, bilik dibiarkan mendingin hingga suhu kamar dan kemudian bagian yang terpapar ke atmosfer selama transfer sampel dibersihkan dengan tiga alikuot BrF5 untuk menghilangkan kelembapan.Prosedur-prosedur ini memastikan bahwa sampel Hayabusa 2 tidak terpapar ke atmosfer dan tidak terkontaminasi oleh uap air dari bagian garis fluorinasi yang dilepaskan ke atmosfer selama pemuatan sampel.
Sampel partikel Ryugu C0014-4 dan Orgueil (CI) dianalisis dalam mode “tunggal” yang dimodifikasi42, sedangkan analisis Y-82162 (CY) dilakukan pada baki tunggal dengan beberapa sumur sampel41.Karena komposisi anhidratnya, tidak perlu menggunakan metode tunggal untuk kondrit CY.Sampel dipanaskan menggunakan laser CO2 inframerah Photon Machines Inc.daya 50 W (10,6 µm) dipasang pada gantri XYZ di hadapan BrF5.Sistem video built-in memantau jalannya reaksi.Setelah fluorinasi, O2 yang dibebaskan digosok menggunakan dua perangkap nitrogen kriogenik dan unggun KBr yang dipanaskan untuk menghilangkan kelebihan fluor.Komposisi isotop dari oksigen murni dianalisis pada spektrometer massa saluran ganda Thermo Fisher MAT 253 dengan resolusi massa sekitar 200.
Dalam beberapa kasus, jumlah gas O2 yang dilepaskan selama reaksi sampel kurang dari 140 µg, yang merupakan batas perkiraan penggunaan perangkat bellow pada spektrometer massa MAT 253.Dalam kasus ini, gunakan mikrovolume untuk analisis.Setelah menganalisis partikel Hayabusa2, standar internal obsidian difluorinasi dan komposisi isotop oksigennya ditentukan.
Ion dari fragmen NF+ NF3+ mengganggu berkas dengan massa 33 (16O17O).Untuk menghilangkan potensi masalah ini, sebagian besar sampel diproses menggunakan prosedur pemisahan kriogenik.Hal ini dapat dilakukan dengan arah maju sebelum analisis MAT 253 atau sebagai analisis kedua dengan mengembalikan gas yang dianalisis kembali ke saringan molekuler khusus dan melewatkannya kembali setelah pemisahan kriogenik.Pemisahan kriogenik melibatkan penyediaan gas ke saringan molekuler pada suhu nitrogen cair dan kemudian membuangnya ke saringan molekuler primer pada suhu -130°C.Pengujian ekstensif telah menunjukkan bahwa NF+ tetap berada pada saringan molekuler pertama dan tidak ada fraksinasi signifikan yang terjadi menggunakan metode ini.
Berdasarkan analisis berulang terhadap standar obsidian internal kami, akurasi keseluruhan sistem dalam mode bellow adalah: ±0,053‰ untuk δ17O, ±0,095‰ untuk δ18O, ±0,018‰ untuk Δ17O (2 sd).Analisis isotop oksigen diberikan dalam notasi delta standar, di mana delta18O dihitung sebagai:
Gunakan juga rasio 17O/16O untuk δ17O.VSMOW adalah standar internasional untuk Standar Air Laut Rata-rata Wina.Δ17O merepresentasikan penyimpangan dari garis fraksinasi tanah, dan rumus perhitungannya adalah: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Semua data yang disajikan dalam Tabel Tambahan 3 telah disesuaikan dengan kesenjangan.
Bagian dengan ketebalan sekitar 150 hingga 200 nm diekstraksi dari partikel Ryugu menggunakan instrumen FIB Hitachi High Tech SMI4050 di JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Perhatikan bahwa semua bagian FIB diperoleh kembali dari fragmen partikel yang belum diproses setelah dipindahkan dari bejana berisi gas N2 untuk transfer antar objek.Fragmen-fragmen ini tidak diukur dengan SR-CT, tetapi diproses dengan paparan minimal ke atmosfer bumi untuk menghindari potensi kerusakan dan kontaminasi yang dapat mempengaruhi spektrum carbon K-edge.Setelah pengendapan lapisan pelindung tungsten, wilayah yang diinginkan (hingga 25 × 25 μm2) dipotong dan ditipiskan dengan berkas ion Ga+ pada tegangan percepatan 30 kV, kemudian pada 5 kV dan arus probe 40 pA untuk meminimalkan kerusakan permukaan.Bagian ultrathin kemudian ditempatkan pada jaring tembaga yang diperbesar (jaring Kochi) 39 menggunakan mikromanipulator yang dilengkapi dengan FIB.
Pelet Ryugu A0098 (1,6303mg) dan C0068 (0,6483mg) disegel dua kali dalam lembaran polietilen kemurnian tinggi murni dalam kotak sarung tangan berisi nitrogen murni pada SPring-8 tanpa interaksi apa pun dengan atmosfer bumi.Persiapan sampel untuk JB-1 (batu referensi geologis yang dikeluarkan oleh Survei Geologi Jepang) dilakukan di Tokyo Metropolitan University.
INAA diadakan di Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University.Sampel diiradiasi dua kali dengan siklus iradiasi berbeda yang dipilih sesuai dengan waktu paruh nuklida yang digunakan untuk kuantisasi unsur.Pertama, sampel disinari dalam tabung iradiasi pneumatik selama 30 detik.Fluks neutron termal dan cepat dalam gambar.3 masing-masing adalah 4,6 × 1012 dan 9,6 × 1011 cm-2 s-1, untuk menentukan kandungan Mg, Al, Ca, Ti, V dan Mn.Bahan kimia seperti MgO (kemurnian 99,99%, Kimia Soekawa), Al (kemurnian 99,9%, Kimia Soekawa), dan logam Si (kemurnian 99,999%, Kimia Murni FUJIFILM Wako) juga diiradiasi untuk mengoreksi reaksi nuklir yang mengganggu seperti (n, n).Sampel juga diiradiasi dengan natrium klorida (kemurnian 99,99%; MANAC) untuk mengoreksi perubahan fluks neutron.
Setelah penyinaran neutron, lembaran polietilen bagian luar diganti dengan yang baru, dan radiasi gamma yang dipancarkan oleh sampel dan referensi segera diukur dengan detektor Ge.Sampel yang sama diiradiasi ulang selama 4 jam dalam tabung iradiasi pneumatik.2 memiliki fluks neutron termal dan cepat masing-masing sebesar 5,6 1012 dan 1,2 1012 cm-2 s-1 untuk menentukan Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Kandungan Se, Sb, Os, Ir dan Au.Sampel kontrol Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, dan Au diiradiasi dengan menerapkan jumlah yang sesuai (dari 10 hingga 50 μg) larutan standar dengan konsentrasi yang diketahui dari unsur-unsur ini ke dalam dua lembar kertas saring, diikuti dengan iradiasi sampel.Penghitungan sinar gamma dilakukan di Institut Radiasi Terpadu dan Ilmu Nuklir, Universitas Kyoto dan Pusat Penelitian RI, Universitas Metropolitan Tokyo.Prosedur analitik dan bahan referensi untuk penentuan kuantitatif elemen INAA sama dengan yang dijelaskan dalam pekerjaan kami sebelumnya.
Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpulkan pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dan C0087 (<1 mg) di NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpulkan pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dan C0087 (<1 mg) di NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 м г), A0037 (≪1 мг) dan C0087 (<1 мг) di NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpulkan pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), dan C0087 (<1 mg) di 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。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) dan C0087 (<1 мг) были получены di NIPR dengan использование м рентгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). Pola difraksi sinar-X sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) dan C0087 (<1 mg) diperoleh di NIPR menggunakan difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab).Semua sampel digiling menjadi bubuk halus pada wafer non-reflektif silikon menggunakan pelat kaca safir dan kemudian disebarkan secara merata pada wafer non-reflektif silikon tanpa cairan (air atau alkohol).Kondisi pengukuran adalah sebagai berikut: Radiasi sinar-X Cu Kα dihasilkan pada tegangan tabung 40 kV dan arus tabung 40 mA, panjang celah pembatas adalah 10 mm, sudut divergensi (1/6)°, kecepatan rotasi dalam pesawat adalah 20 rpm, dan kisaran 2θ (sudut Bragg ganda) adalah 3-100° dan membutuhkan waktu sekitar 28 jam untuk menganalisis.Optik Bragg Brentano digunakan.Detektor adalah detektor semikonduktor silikon satu dimensi (D/teX Ultra 250).Sinar-X Cu Kβ dihilangkan menggunakan filter Ni.Menggunakan sampel yang tersedia, pengukuran saponit magnesian sintetik (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (serpentin daun, Miyazu, Nikka) dan pirhotit (monoklinik 4C, Chihua, Mexico Watts) dibandingkan untuk mengidentifikasi puncak dan menggunakan data berkas bubuk data difraksi dari Pusat Internasional untuk Data Difraksi, dolomit (PDF 01-071-1662) dan magnetit (PDF 00- 019-0629).Data difraksi dari Ryugu juga dibandingkan dengan data pada kondrit karbon terhidroterasi, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, dan Y 980115 CY (tahap pemanasan III, 500–750°C).Perbandingan menunjukkan kemiripan dengan Orgueil, tetapi tidak dengan Y-791198 dan Y 980115.
Spektra NEXAFS dengan tepi karbon K dari bagian ultrathin sampel yang dibuat dari FIB diukur menggunakan saluran STXM BL4U di fasilitas sinkrotron UVSOR di Institut Ilmu Molekuler (Okazaki, Jepang).Ukuran titik berkas yang difokuskan secara optik dengan pelat zona Fresnel kira-kira 50 nm.Langkah energi adalah 0,1 eV untuk struktur halus daerah tepi dekat (283,6–292,0 eV) dan 0,5 eV (280,0–283,5 eV dan 292,5–300,0 eV) untuk daerah depan dan belakang.waktu untuk setiap piksel gambar diatur ke 2 ms.Setelah evakuasi, ruang analitik STXM diisi dengan helium pada tekanan sekitar 20 mbar.Hal ini membantu meminimalkan penyimpangan termal peralatan optik sinar-X di ruang dan tempat sampel, serta mengurangi kerusakan dan/atau oksidasi sampel.Spektra karbon NEXAFS K-edge dihasilkan dari data yang ditumpuk menggunakan perangkat lunak aXis2000 dan perangkat lunak pemrosesan data STXM berpemilik.Perhatikan bahwa wadah transfer sampel dan kotak sarung tangan digunakan untuk menghindari oksidasi dan kontaminasi sampel.
Mengikuti analisis STXM-NEXAFS, komposisi isotop hidrogen, karbon, dan nitrogen dari irisan FIB Ryugu dianalisis menggunakan pencitraan isotop dengan JAMSTEC NanoSIMS 50L.Sinar primer Cs+ terfokus sekitar 2 pA untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan sekitar 13 pA untuk analisis isotop hidrogen dirasterisasi pada area seluas sekitar 24 × 24 µm2 hingga 30 × 30 µm2 pada sampel.Setelah prespray selama 3 menit pada arus berkas primer yang relatif kuat, setiap analisis dimulai setelah stabilisasi intensitas berkas sekunder.Untuk analisis isotop karbon dan nitrogen, gambar 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– dan 12C15N– secara bersamaan diperoleh dengan menggunakan deteksi multipleks multiplier tujuh elektron dengan resolusi massa sekitar 9000, yang cukup untuk memisahkan semua senyawa isotop yang relevan.gangguan (yaitu 12C1H pada 13C dan 13C14N pada 12C15N).Untuk analisis isotop hidrogen, gambar 1H-, 2D- dan 12C- diperoleh dengan resolusi massa sekitar 3000 dengan deteksi ganda menggunakan tiga pengganda elektron.Setiap analisis terdiri dari 30 gambar pindaian dari area yang sama, dengan satu gambar terdiri dari 256 × 256 piksel untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan 128 × 128 piksel untuk analisis isotop hidrogen.Waktu tunda adalah 3000 µs per piksel untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan 5000 µs per piksel untuk analisis isotop hidrogen.Kami telah menggunakan 1-hidroksibenzotriazol hidrat sebagai standar isotop hidrogen, karbon, dan nitrogen untuk mengkalibrasi fraksinasi massa instrumental45.
Untuk menentukan komposisi isotop silikon grafit presolar dalam profil FIB C0068-25, kami menggunakan enam pengganda elektron dengan resolusi massa sekitar 9000. Gambar terdiri dari 256 × 256 piksel dengan waktu tunda 3000 µs per piksel.Kami mengkalibrasi instrumen fraksinasi massa menggunakan wafer silikon sebagai standar isotop hidrogen, karbon, dan silikon.
Gambar isotop diproses menggunakan perangkat lunak pencitraan NanoSIMS45 NASA.Data dikoreksi untuk waktu mati pengganda elektron (44 ns) dan efek kedatangan kuasi-simultan.Penjajaran pindai yang berbeda untuk setiap gambar untuk mengoreksi penyimpangan gambar selama akuisisi.Gambar isotop akhir dibuat dengan menambahkan ion sekunder dari setiap gambar untuk setiap piksel pemindaian.
Setelah analisis STXM-NEXAFS dan NanoSIMS, bagian FIB yang sama diperiksa menggunakan mikroskop elektron transmisi (JEOL JEM-ARM200F) pada tegangan percepatan 200 kV di Kochi, JAMSTEC.Struktur mikro diamati menggunakan TEM bidang terang dan TEM pemindaian sudut tinggi di bidang gelap.Fase mineral diidentifikasi dengan difraksi elektron titik dan pencitraan pita kisi, dan analisis kimia dilakukan oleh EDS dengan detektor drift silikon 100 mm2 dan perangkat lunak JEOL Analysis Station 4.30.Untuk analisis kuantitatif, intensitas sinar-X karakteristik untuk setiap elemen diukur dalam mode pemindaian TEM dengan waktu akuisisi data tetap 30 detik, area pemindaian sinar ~100 × 100 nm2, dan arus sinar 50 pA.Rasio (Si + Al)-Mg-Fe dalam silikat berlapis ditentukan dengan menggunakan koefisien eksperimen k, dikoreksi untuk ketebalan, diperoleh dari standar piropagarnet alami.
Semua gambar dan analisis yang digunakan dalam penelitian ini tersedia di JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Artikel ini memberikan data asli.
Kitari, K. et al.Komposisi permukaan asteroid 162173 Ryugu seperti yang diamati oleh instrumen Hayabusa2 NIRS3.Sains 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type carbonaceous chondrites (CY): analog dari permukaan asteroid Ryugu?Geokimia 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Analisis komposisi pertama sampel Ryugu dilakukan dengan menggunakan mikroskop hiperspektral MicroOmega.Astron Nasional.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Analisis awal sampel Hyabusa2 yang dikembalikan dari asteroid tipe C Ryugu.Astron Nasional.6, 214–220 (2021).