Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS-stuðning. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Á meðan, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við birta síðuna án stíla og JavaScript.
Smástirni af C-gerð eru rokgjörn og rík af lífrænum efnum og gætu verið ein helsta vatnsuppspretta jarðar. Eins og er gefa kolefnisríkar kondrítar bestu hugmyndina um efnasamsetningu þeirra, en upplýsingar um loftsteina eru skekktar: aðeins þær endingarbestu gerðir lifa af þegar þær komast inn í andrúmsloftið og hafa síðan samskipti við umhverfi jarðar. Hér kynnum við niðurstöður ítarlegrar rúmmáls- og örgreiningarrannsóknar á frum-Ryugu-ögninni sem Hayabusa-2 geimfarið bar til jarðar. Ryugu-agnir sýna mikla samsvörun í samsetningu við efnafræðilega óbrotna en vatnsbreytta CI (Iwuna-gerð) kondríta, sem eru mikið notaðir sem vísbending um heildarsamsetningu sólkerfisins. Þetta sýni sýnir flókið rúmfræðilegt samband milli ríkra alifatískra lífrænna efna og lagskiptra sílikata og gefur til kynna hámarkshita upp á um 30°C við vatnsrof. Við fundum mikið af deuterium og díazónium sem samræmist uppruna utan sólar. Ryugu-agnir eru ómengaðasta og óaðskiljanlegasta geimveruefni sem rannsakað hefur verið og passa best við heildarsamsetningu sólkerfisins.
Frá júní 2018 til nóvember 2019 framkvæmdi Hayabusa2 geimfarið, undir stjórn Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), umfangsmikla fjarkönnun á smástirninu Ryugu. Gögn frá nærinnrauða litrófsmælinum (NIRS3) á Hayabusa-2 benda til þess að Ryugu gæti verið úr efni sem líkist kolefnisríkum kondrítum sem hafa orðið fyrir hita- og/eða höggbreytingu. Næsti samsvörun er CY kondrít (Yamato-gerð) 2. Lágt endurskinsstuðull Ryugu má skýra með nærveru mikils fjölda kolefnisríkra efnisþátta, sem og agnastærð, gegndræpi og áhrifum veðrunar í geimnum. Hayabusa-2 geimfarið lenti tvær sinnum á Ryugu og safnaði sýnum. Í fyrri lendingunni 21. febrúar 2019 var yfirborðsefni aflað sem var geymt í hólfi A í bakkomuhylkinu, og í seinni lendingunni 11. júlí 2019 var efni safnað nálægt gervigíg sem myndaður var af litlum flytjanlegum árekstrarbúnaði. Þessi sýni eru geymd í deild C. Upphafleg óskemmtileg greining á ögnunum í 1. stigi í sérstökum, ómenguðum og hreinum köfnunarefnisfylltum hólfum í JAXA-rekstri aðstöðu benti til þess að Ryugu-agnirnar væru líkastar CI4 kondrítum og sýndu „mismunandi breytileikastig“3. Sú virðist mótsagnakennda flokkun á Ryugu, sem er svipuð CY- eða CI-kondrítum, er aðeins hægt að leysa með ítarlegri samsætu-, frumefna- og steinefnagreiningu á Ryugu-ögnum. Niðurstöðurnar sem hér eru kynntar veita traustan grunn til að ákvarða hvor þessara tveggja bráðabirgðaskýringa á heildarsamsetningu smástirnsins Ryugu er líklegastar.
Átta Ryugu-kúlur (um það bil 60 mg samtals), fjórar úr hólfi A og fjórar úr hólfi C, voru úthlutaðar til 2. áfanga til að stjórna Kochi-teyminu. Meginmarkmið rannsóknarinnar er að skýra eðli, uppruna og þróunarsögu smástirnsins Ryugu og skrá líkt og ólíkt við önnur þekkt geimverur eins og bröndóttur, rykagnir milli reikistjarna og halastjörnur sem snúa aftur. Sýni söfnuð af Stardust-leiðangri NASA.
Ítarleg steinefnagreining á fimm Ryugu kornum (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) sýndi að þau eru aðallega samsett úr fín- og grófkornóttum fyllosilikötum (~64–88 rúmmáls%; Mynd 1a, b, Viðbótarmynd 1). og viðbótartafla 1). Grófkornótt fyllosiliköt koma fyrir sem fjöðurlaga agnir (allt að tugum míkronna að stærð) í fínkornóttum, fyllosilikatríkum grunnefnum (innan við nokkrar míkronur að stærð). Lagskiptar sílikat agnir eru serpentín-saponít samlífi (Mynd 1c). (Si + Al)-Mg-Fe kortið sýnir einnig að meginhluta lagskipta sílikatgrunnefnisins hefur millistig á milli serpentíns og saponíts (Mynd 2a, b). Fyllosilikatgrunnurinn inniheldur karbónatsteinefni (~2–21 rúmmáls%), súlfíðsteinefni (~2,4–5,5 rúmmáls%) og magnetít (~3,6–6,8 rúmmáls%). Ein af ögnunum sem skoðaðar voru í þessari rannsókn (C0009) innihélt lítið magn (~0,5 rúmmáls%) af vatnsfríu sílikötum (ólívín og pýroxen), sem gæti hjálpað til við að bera kennsl á upprunaefnið sem myndaði hráa Ryugu steininn5. Þetta vatnsfría sílikat er sjaldgæft í Ryugu kúlum og var aðeins greint með vissu í C0009 kúlunni. Karbónöt eru til staðar í grunninum sem brot (minna en nokkur hundruð míkron), aðallega dólómít, með litlu magni af kalsíumkarbónati og brinell. Segulmagnað kemur fyrir sem einangraðar agnir, framboids, flekkir eða kúlulaga agnir. Súlfíð eru aðallega táknuð með pýrrótíti í formi óreglulegra sexhyrndra prisma/plata eða rista. Grunnurinn inniheldur mikið magn af submíkron pentlanditi eða í samsetningu við pýrrótít. Kolefnisrík fasa (<10 µm að stærð) koma fyrir alls staðar í fyllosilikatríka grunnefninu. Kolefnisrík fasa (<10 µm að stærð) koma fyrir alls staðar í fyllosilikatríka grunnefninu. Богатые углеродом фазы (útgáfa <10 mkm) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Kolefnisrík fasa (<10 µm að stærð) koma fyrir alls staðar í fyllosilikatríka grunnefninu.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 (fjöldi <10 mkm) преобладают в богатой филлосиликатами матрице. Kolefnisrík fasa (<10 µm að stærð) eru ríkjandi í fyllosilikatríka grunnefninu.Önnur hjálparsteinefni eru sýnd í viðbótartöflu 1. Listi yfir steinefni sem ákvörðuð voru út frá röntgengeislunarmynstri blöndunnar C0087 og A0029 og A0037 er mjög í samræmi við það sem ákvarðað var í CI (Orgueil) kondríti, en er mjög frábrugðinn CY og CM (Mighei gerð) kondrítum (Mynd 1 með útvíkkuðum gögnum og viðbótarmynd 2). Heildarinnihald frumefna í Ryugu kornum (A0098, C0068) er einnig í samræmi við kondrít 6 CI (útvíkkuð gögn, Mynd 2 og viðbótartafla 2). Aftur á móti eru CM kondrít sjaldgæf í miðlungs og mjög rokgjörnum frumefnum, sérstaklega Mn og Zn, og hærri í eldföstum frumefnum7. Styrkur sumra frumefna er mjög breytilegur, sem gæti endurspeglað eðlislæga ójöfnuð sýnisins vegna smæðar einstakra agna og afleiddrar sýnatökuskekkju. Allir jarðfræðilegir, steinefnafræðilegir og frumefnafræðilegir eiginleikar benda til þess að Ryugu korn séu mjög svipuð kondrítum CI8,9,10. Athyglisverð undantekning er fjarvera ferríhýdríts og súlfats í Ryugu kornum, sem bendir til þess að þessi steinefni í CI kondrítum hafi myndast við veðrun á jörðu niðri.
a, Samsett röntgenmynd af Mg Kα (rautt), Ca Kα (grænt), Fe Kα (blátt) og S Kα (gult) þurrpússað snið C0068. Brotið samanstendur af lagskiptum sílikötum (rautt: ~88 rúmmál%), karbónötum (dólómít; ljósgrænt: ~1,6 rúmmál%), magnetít (blátt: ~5,3 rúmmál%) og súlfíðum (gult: súlfíð = ~2,5% rúmmál). Ritgerð. b, mynd af útlínusvæðinu í afturdreifðum rafeindum á a. Bru – óþroskað; Dole – dólómít; FeS er járnsúlfíð; Mag – magnetít; safi – sápusteinn; Srp – serpentín. c, rafeindasmásjármynd með mikilli upplausn (TEM) af dæmigerðum saponít-sorpentínu samvexti sem sýnir serpentín- og saponítgrindarbönd sem eru 0,7 nm og 1,1 nm, talið í sömu röð.
Samsetning grunnefnisins og lagskipts kísilats (í %) í Ryugu A0037 (rauðir hringir) og C0068 (bláir hringir) ögnum er sýnd í þríhyrningslaga (Si+Al)-Mg-Fe kerfinu. a, Niðurstöður rafeinda örgreiningar (EPMA) teiknaðar á móti CI kondrítum (Ivuna, Orgueil, Alais)16, sýndar í gráu til samanburðar. b, Skannandi TEM (STEM) og orkudreifandi röntgenlitrófsgreining (EDS) sýnd til samanburðar við Orgueil9 og Murchison46 loftsteina og vatnsrofið IDP47. Fínkorna og grófkorna fyllosilikat voru greind, en forðuð voru litlar agnir af járnsúlfíði. Punktalínurnar í a og b sýna upplausnarlínur saponíts og serpentíns. Járnríka samsetningin í a gæti stafað af undirmíkron járnsúlfíðkornum innan lagskiptu kísilatkornanna, sem ekki er hægt að útiloka með rúmfræðilegri upplausn EPMA greiningarinnar. Gagnapunktar með hærra Si-innihaldi en saponítið í b gætu stafað af nærveru nanóstórs, ókristallaðs kísilríks efnis í millibilum fyllósílikatlagsins. Fjöldi greininga: N=69 fyrir A0037, N=68 fyrir EPMA, N=68 fyrir C0068, N=19 fyrir A0037 og N=27 fyrir C0068 fyrir STEM-EDS. c, samsætukort af tríoxýögninni Ryugu C0014-4 samanborið við kondrítgildi CI (Orgueil), CY (Y-82162) og heimildagögn (CM og C2-ung)41,48,49. Við höfum fengið gögn fyrir Orgueil og Y-82162 loftsteinana. CCAM er lína af vatnsfríum kolefniskenndum kondrít steinefnum, TFL er skilrúm landsins. d, Δ17O og δ18O kort af Ryugu ögn C0014-4, CI kondríti (Orgueil) og CY kondríti (Y-82162) (þessi rannsókn). Δ17O_Ryugu: Gildi Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Meðaltal Δ17O gildi fyrir Orgueil. Δ17O_Y-82162: Meðaltal Δ17O gildi fyrir Y-82162. CI og CY gögn úr heimildum 41, 48, 49 eru einnig sýnd til samanburðar.
Massasamsætugreining á súrefni var framkvæmd á 1,83 mg sýni af efni sem var dregið út úr kornóttu C0014 með leysigeislaflúorun (Aðferðir). Til samanburðar keyrðum við sjö eintök af Orgueil (CI) (heildarmassi = 8,96 mg) og sjö eintök af Y-82162 (CY) (heildarmassi = 5,11 mg) (Viðbótartafla 3).
Á mynd 2d sést greinilegur aðskilnaður Δ17O og δ18O milli meðalþyngdaragna Orgueil og Ryugu samanborið við Y-82162. Δ17O gildi Ryugu C0014-4 agnarinnar er hærra en gildi Orgeil agnarinnar, þrátt fyrir skörun við 2 staðalfrávik. Ryugu agnir hafa hærri Δ17O gildi samanborið við Orgeil, sem gæti endurspeglað mengun Orgeil á landi frá falli þess árið 1864. Veðrun í jarðnesku umhverfi11 leiðir óhjákvæmilega til innlimunar súrefnis í andrúmsloftinu, sem færir heildargreininguna nær jarðbundinni aðgreiningarlínu (TFL). Þessi niðurstaða er í samræmi við steinefnafræðileg gögn (sem rætt var um áður) að Ryugu korn innihalda ekki hýdröt eða súlföt, en Orgeil gerir það.
Byggt á ofangreindum steinefnagögnum styðja þessar niðurstöður tengsl milli Ryugu-agna og CI-kondríta, en útiloka tengsl CY-kondríta. Sú staðreynd að Ryugu-agnir tengjast ekki CY-kondrítum, sem sýna greinileg merki um ofþornunarsteindafræði, er ráðgáta. Brautarathuganir á Ryugu virðast benda til þess að það hafi gengist undir ofþornun og sé því líklega samsett úr CY-efni. Ástæður þessa augljósa mismunar eru enn óljósar. Greining á súrefnissamsætum annarra Ryugu-agna er kynnt í fylgigrein 12. Hins vegar eru niðurstöður þessa ítarlega gagnasafns einnig í samræmi við tengslin milli Ryugu-agna og CI-kondríta.
Með því að nota samhæfðar örgreiningaraðferðir (viðbótarmynd 3) skoðuðum við dreifingu lífræns kolefnis yfir allt yfirborðsflatarmál jónageislabrotsins (FIB) C0068.25 (myndir 3a–f). Röntgengeislunarróf fyrir fínbyggingu kolefnis (NEXAFS) við nálæga brún í kafla C0068.25 sem sýnir nokkra virka hópa – arómatíska eða C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH4 (287,5 eV) og C(=O)O (288,8 eV) – grafenbyggingin er fjarverandi við 291,7 eV (mynd 3a), sem þýðir litla hitabreytingu. Sterki CH4-toppurinn (287,5 eV) í hlutlífrænu efnunum í C0068.25 er frábrugðinn óleysanlegum lífrænum efnum úr kolefniskenndum kondrítum sem áður hafa verið rannsakaðar og er líkari IDP14 og halastjörnuögnum sem fengust með Stardust-geimferðinni. Sterkur CH-toppur við 287,5 eV og mjög veikur arómatískur eða C=C-toppur við 285,2 eV benda til þess að lífræn efnasambönd séu rík af alifatískum efnasamböndum (Mynd 3a og Viðbótarmynd 3a). Svæði sem eru rík af alifatískum lífrænum efnasamböndum eru staðsett í grófkornóttum fyllosilikötum, sem og á svæðum með lélega arómatíska (eða C=C) kolefnisbyggingu (Mynd 3c,d). Aftur á móti sýndi A0037,22 (Viðbótarmynd 3) að hluta til lægra innihald alifatískra kolefnisríkra svæða. Undirliggjandi steinefnafræði þessara korna er rík af karbónötum, svipað og í kondríti CI 16, sem bendir til mikilla breytinga á upprunavatni (Viðbótartafla 1). Oxunarskilyrði munu stuðla að hærri styrk karbónýl- og karboxýlvirkra hópa í lífrænum efnasamböndum sem tengjast karbónötum. Dreifing lífrænna efna með alifatískri kolefnisbyggingu getur verið mjög frábrugðin dreifingu grófkornóttra lagskiptra silikata. Vísbendingar um alifatísk lífræn efnasambönd tengd fyllosilikati-OH fundust í loftsteininum við Tagish-vatn. Samræmdar örgreiningargögn benda til þess að lífrænt efni, sem er ríkt af alifatískum efnasamböndum, gæti verið útbreitt í C-gerð smástirnum og nátengt fyllosilikötum. Þessi niðurstaða er í samræmi við fyrri skýrslur um alifatísk/arómatísk CH í Ryugu ögnum sem sýndar voru með MicroOmega, nær-innrauðri ofurrófssmásjá. Mikilvæg og óleyst spurning er hvort einstakir eiginleikar alifatískra kolefnisríkra lífrænna efnasambanda sem tengjast grófkorna fyllosilikötum sem sáust í þessari rannsókn finnast aðeins á smástirninu Ryugu.
a, NEXAFS kolefnisróf staðlað í 292 eV á arómatíska (C=C) ríka svæðinu (rautt), á alifatíska ríka svæðinu (grænt) og í fylkinu (bláu). Gráa línan er Murchison 13 óleysanlegt lífrænt litróf til samanburðar. au, gerðardómseining. b, Skannandi röntgengeislunarsmásjárrófsmynd (STXM) af kolefnis K-brún sem sýnir að svæðið er ríkt af kolefni. c, RGB samsett myndrit með arómatískum (C=C) ríkum svæðum (rautt), alifatískum ríkum svæðum (grænt) og fylki (bláu). d, lífræn efni sem eru rík af alifatískum efnasamböndum eru einbeitt í grófkorna fyllósílikati, svæðið er stækkað frá hvítum punktareitunum í b og c. e, stórar nanókúlur (ng-1) á svæðinu stækkað frá hvítum punktareitnum í b og c. Fyrir: pýrrótít. Pn: nikkel-krómit. f, NanoSIMS (NanoSIMS), myndir af vetni (1H), kolefni (12C) og köfnunarefni (12C14N), myndir af hlutfalli 12C/1H frumefna og krossmyndir af δD, δ13C og δ15N samsætum – Kafli PG-1: grafít fyrir sólkerfi með mikilli 13C auðgun (viðbótartafla 4).
Hreyfifræðilegar rannsóknir á niðurbroti lífræns efnis í Murchison-loftsteinum geta veitt mikilvægar upplýsingar um ólíka dreifingu alifatísks lífræns efnis sem er ríkt af Ryugu-kornum. Þessi rannsókn sýnir að alifatísk CH-tengi í lífrænu efni haldast við hámarkshita upp á um 30°C hjá upprunalega efninu og/eða breytast með tíma-hita tengslum (t.d. 200 ár við 100°C og 0°C í 100 milljónir ára). Ef forverinn er ekki hitaður við tiltekið hitastig í meira en ákveðinn tíma, getur upprunaleg dreifing alifatískra lífrænna efna sem eru rík af fyllosilikati varðveist. Hins vegar geta breytingar á upprunabergvatni flækt þessa túlkun, þar sem karbónatríkt A0037 sýnir engin kolefnisrík alifatísk svæði sem tengjast fyllosilikötum. Þessi lága hitastigsbreyting samsvarar nokkurn veginn nærveru teningsfeldspats í Ryugu-kornum (viðbótartafla 1) 20.
Brot C0068.25 (ng-1; Myndir 3a–c,e) inniheldur stóra nanókúlu sem sýnir mjög arómatísk (eða C=C), miðlungs alifatísk og veik litróf af C(=O)O og C=O. Einkenni alifatísks kolefnis stemmir ekki við einkennun óleysanlegs lífræns efnis í lausu og lífrænna nanókúlna sem tengjast kondrítum (Mynd 3a) 17,21. Raman- og innrauða litrófsgreining á nanókúlum í Tagish-vatni sýndi að þær samanstanda af alifatískum og oxuðum lífrænum efnasamböndum og óreglulegum fjölhringja arómatískum lífrænum efnasamböndum með flókna uppbyggingu 22,23. Þar sem umlykjandi fylkið inniheldur lífræn efni sem eru rík af alifatískum efnasamböndum, gæti einkennun alifatísks kolefnis í ng-1 verið greiningargripur. Athyglisvert er að ng-1 inniheldur innbyggð ókristölluð síliköt (Mynd 3e), áferð sem hefur ekki enn verið skráð fyrir nein lífræn efni utan jarðar. Ókristallað sílikat getur verið náttúrulegur efnisþáttur ng-1 eða myndast við myndun vatnskenndra/vatnslausra sílikata með jón- og/eða rafeindageisla við greiningu.
NanoSIMS jónamyndir af C0068.25 sniðinu (mynd 3f) sýna einsleitar breytingar á δ13C og δ15N, nema fyrir forsólarkorn með mikla 13C auðgun upp á 30.811‰ (PG-1 á δ13C myndinni á mynd 3f) (viðbótartafla 4). Röntgenmyndir af frumkornum og TEM myndir með mikilli upplausn sýna aðeins kolefnisþéttni og fjarlægðina milli grunnflatanna upp á 0,3 nm, sem samsvarar grafíti. Það er athyglisvert að gildi δD (841 ± 394‰) og δ15N (169 ± 95‰), auðgað með alifatískum lífrænum efnum sem tengjast grófkornum fyllosilikötum, reynast vera örlítið hærri en meðaltalið fyrir allt svæðið C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) í C0068.25 (viðbótartafla 4). Þessi athugun bendir til þess að alifatískt ríkt lífrænt efni í grófkorna fyllosilikötum gætu verið frumstæðari en nærliggjandi lífræn efni, þar sem þau síðarnefndu gætu hafa gengist undir samsætuskipti við nærliggjandi vatn í upprunalega hnettinum. Að öðrum kosti gætu þessar samsætubreytingar einnig tengst upphaflega myndunarferlinu. Það er túlkað sem fínkorna lagskipt síliköt í CI kondrítum sem mynduðust vegna stöðugra breytinga á upprunalegu grófkorna vatnsfríu sílikatklasunum. Alifatískt ríkt lífrænt efni gæti hafa myndast úr forverasameindum í frumskifu eða geimnum fyrir myndun sólkerfisins og síðan breyst lítillega við vatnsbreytingar í Ryugu (stóra) móðurhnettinum. Stærð (<1,0 km) Ryugu er of lítil til að viðhalda nægilega miklum innri hita fyrir vatnskennda umbreytingu til að mynda vatnskennd steinefni25. Stærð (<1,0 km) Ryugu er of lítil til að viðhalda nægilegum innri hita fyrir vatnskennda umbreytingu til að mynda vatnskenndar steinefni25. Размер (<1,0 km) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного измовиз водных минералов25. Stærð (<1,0 km) Ryugu er of lítill til að viðhalda nægilegum innri hita fyrir vatnsbreytingar til að mynda vatnssteinefni25. 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吀牴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吀牴25。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло fyrir изменения воды с образованимин 2. Stærð Ryugu (<1,0 km) er of lítil til að styðja við innri hita sem breytir vatni í vatnssteinefni.Því gæti þurft forvera Ryugu sem eru tugir kílómetra að stærð. Lífrænt efni sem er ríkt af alifatískum efnasamböndum getur haldið upprunalegum samsætuhlutföllum sínum vegna tengsla við grófkorna fyllosiliköt. Hins vegar er nákvæm eðli samsætuþungu flutningsaðilanna enn óljós vegna flókinnar og viðkvæmrar blöndunar hinna ýmsu efnisþátta í þessum FIB-brotum. Þetta geta verið lífræn efni sem eru rík af alifatískum efnasamböndum í Ryugu-kornum eða gróf fyllosiliköt í kringum þau. Athugið að lífrænt efni í næstum öllum kolefniskenndum kondrítum (þar á meðal CI-kondrítum) hefur tilhneigingu til að vera ríkara af D en af ​​fyllosilikötum, fyrir utan CM Paris 24, 26 loftsteina.
Rúmmálsmyndir af δD og δ15N af FIB sneiðum sem fengust fyrir A0002.23 og A0002.26, A0037.22 og A0037.23 og C0068.23, C0068.25 og C0068.26 FIB sneiðar (samtals sjö FIB sneiðar frá þremur Ryugu ögnum). Samanburður á NanoSIMS við önnur fyrirbæri sólkerfisins er sýndur á mynd 4 (viðbótartafla 4)27,28. Rúmmálsbreytingar í δD og δ15N í A0002, A0037 og C0068 sniðunum eru í samræmi við þær sem eru í IDP, en hærri en í CM og CI bröndrættunum (mynd 4). Athugið að bilið á δD gildum fyrir halastjörnuna 29 (-240 til 1655‰) er stærra en fyrir Ryugu. Rúmmálin δD og δ15N í Ryukyu sniðunum eru að jafnaði minni en meðaltal halastjörnur af Júpíterfjölskyldunni og Oortskýinu (Mynd 4). Lægri δD gildi CI kondrítanna gætu endurspeglað áhrif mengunar á jörðu niðri í þessum sýnum. Miðað við líktina milli Bells, Tagish-vatns og IDP, gæti mikill fjölbreytileiki í δD og δN gildum í Ryugu ögnum endurspeglað breytingar á upphaflegum samsætueiginleikum lífrænna og vatnskenndra efnasambanda í frumsögu sólkerfisins. Svipaðar samsætubreytingar í δD og δN í Ryugu og IDP ögnum benda til þess að báðar gætu hafa myndast úr efni frá sömu uppsprettu. Talið er að IDP eigi uppruna sinn í halastjörnuuppsprettum 14. Því gæti Ryugu innihaldið halastjörnulíkt efni og/eða að minnsta kosti ytra sólkerfi. Þetta gæti þó verið erfiðara en við segjum hér vegna (1) blöndu af kúlulaga og D-ríku vatni á móðurhvolfinu 31 og (2) D/H hlutfalli halastjörnunnar sem fall af virkni halastjörnunnar 32. Ástæður þess að vetnis- og nitursamsæturnar í Ryugu ögnum eru ekki að fullu skilgreindar, að hluta til vegna takmarkaðs fjölda greininga sem eru tiltækar í dag. Niðurstöður vetnis- og nitursamsætukerfa vekja enn upp möguleikann á því að Ryugu innihaldi mest af efninu utan sólkerfisins og gæti því sýnt einhverja líkingu við halastjörnur. Ryugu sniðið sýndi engin augljós fylgni milli δ13C og δ15N (viðbótartafla 4).
Heildarsamsætusamsetning H og N í Ryugu-ögnum (rauðir hringir: A0002, A0037; bláir hringir: C0068) samsvarar sólarbirtustigi 27, Júpíters meðalfjölskyldunni (JFC27) og halastjörnum í Oort-skýinu (OCC27), IDP28 og kolefnisríkum brjóskjum. Samanburður á loftsteini 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Samsætusamsetningin er gefin upp í viðbótartöflu 4. Punktalínurnar eru jarðsamsætugildi H og N.
Flutningur rokgjörnra efna (t.d. lífræns efnis og vatns) til jarðar er enn áhyggjuefni26,27,33. Lífrænt efni í stærðargráðu undir míkron sem tengist grófum fyllosilikötum í Ryugu-ögnum sem greindar voru í þessari rannsókn gæti verið mikilvæg uppspretta rokgjörnra efna. Lífrænt efni í grófkorna fyllosilikötum er betur varið gegn niðurbroti16,34 og rotnun35 en lífrænt efni í fínkorna fylkjum. Þyngri samsætusamsetning vetnis í ögnunum þýðir að ólíklegt er að þær séu eina uppspretta rokgjörnra efna sem berast til jarðar á fyrstu öldum. Þær geta blandast við efni með léttari samsætusamsetningu vetnis, eins og nýlega var lagt til í tilgátunni um nærveru vatns sem sólvindurinn knýr áfram af sílikötum.
Í þessari rannsókn sýnum við fram á að CI loftsteinar, þrátt fyrir jarðefnafræðilegt mikilvægi sitt sem fulltrúar heildarsamsetningar sólkerfisins,6,10 eru menguð sýni frá jörðinni. Við veitum einnig beinar sannanir fyrir víxlverkun milli ríks alifatísks lífræns efnis og nálægra vatnsríkra steinefna og bendum til þess að Ryugu gæti innihaldið efni utan sólar37. Niðurstöður þessarar rannsóknar sýna greinilega mikilvægi beinnar sýnatöku úr frumstjörnum og nauðsyn þess að flytja sýni sem skilað er við algjörlega óvirkar og dauðhreinsaðar aðstæður. Sönnunargögnin sem hér eru kynnt sýna að Ryugu agnir eru án efa eitt ómengaðasta efni sólkerfisins sem völ er á til rannsókna á rannsóknarstofum og frekari rannsóknir á þessum dýrmætu sýnum munu án efa auka skilning okkar á ferlum snemma í sólkerfinu. Ryugu agnir eru besta framsetningin á heildarsamsetningu sólkerfisins.
Til að ákvarða flókna örbyggingu og efnafræðilega eiginleika sýna á undirmíkronmælikvarða notuðum við tölvusneiðmyndatöku byggða á samstillingargeislun (SR-XCT) og SR röntgengeislun (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM greiningu. Engin niðurbrot, mengun vegna lofthjúps jarðar og engin skemmdir frá fínum ögnum eða vélrænum sýnum. Á meðan höfum við framkvæmt kerfisbundna rúmmálsgreiningu með því að nota skannandi rafeindasmásjá (SEM)-EDS, EPMA, XRD, greiningu á nifteindavirkjun (INAA) og leysigeislabúnað fyrir flúorun súrefnissamsæta. Greiningaraðferðirnar eru sýndar á viðbótarmynd 3 og hver greining er lýst í eftirfarandi köflum.
Agnir úr smástirninu Ryugu voru teknar úr endurkomueiningunni Hayabusa-2 og afhentar stjórnstöð JAXA í Sagamihara í Japan án þess að menga lofthjúp jarðar4. Eftir upphaflega og óskemmtilega greiningu í aðstöðu sem JAXA stýrir skal nota innsiglanleg flutningsílát milli staða og sýnahylkispoka (10 eða 15 mm í þvermál safírkristall og ryðfrítt stál, allt eftir stærð sýnisins) til að forðast umhverfistruflanir. mengun frá umhverfinu og/eða jarðvegi (td vatnsgufa, kolvetni, lofttegundir í andrúmsloftinu og fínar agnir) og krossmengun milli sýna við undirbúning sýna og flutning milli stofnana og háskóla38. Til að forðast niðurbrot og mengun vegna víxlverkunar við andrúmsloft jarðar (vatnsgufa og súrefni) var allar gerðir sýnaundirbúnings (þar á meðal flísun með tantalmeitli, notkun jafnvægðrar demantsvírsög (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) og skurður á epoxy og undirbúningur fyrir uppsetningu) framkvæmdar í hanskahólfi undir hreinu, þurru köfnunarefni (döggarmark: -80 til -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Allir hlutir sem hér eru notaðir eru hreinsaðir með blöndu af útfjólubláu vatni og etanóli með því að nota ómskoðunarbylgjur á mismunandi tíðnum.
Hér skoðum við loftsteinasafn Rannsóknarmiðstöðvar Suðurskautslandsins (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 og CY: Y 980115) frá Þjóðarstofnun heimskautarannsókna (NIPR).
Til að flytja sýni milli tækja fyrir SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS og TEM greiningu notuðum við alhliða, þunna sýnishaldara sem lýst er í fyrri rannsóknum38.
SR-XCT greining á Ryugu sýnum var framkvæmd með því að nota BL20XU/SPring-8 samþætta tölvusneiðmyndatökukerfið. Samþætta tölvusneiðmyndakerfið samanstendur af ýmsum mælistillingum: vítt sjónsvið og lágupplausnarstilling (WL) til að fanga alla uppbyggingu sýnisins, þröngt sjónsvið og hárupplausnarstilling (NH) fyrir nákvæma mælingu á sýnisflatarmáli. Áhugaverðar rannsóknir og röntgenmyndir eru teknar til að fá dreifingarmynstur af rúmmáli sýnisins og XRD-CT er framkvæmt til að fá tvívíddarmynd af láréttum steinefnafösum í sýninu. Athugið að allar mælingar er hægt að framkvæma án þess að nota innbyggða kerfið til að fjarlægja sýnishaldarann ​​af botninum, sem gerir kleift að framkvæma nákvæmar tölvusneiðmyndir og XRD-CT mælingar. Röntgenskynjarinn í WL-ham (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) var útbúinn viðbótar 4608 × 4608 pixla málmoxíð-hálfleiðara (CMOS) myndavél (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) með sindurskynjara sem samanstendur af 10 µm þykkum lútesín ál-granat einkristalli (Lu3Al5O12:Ce) og miðlalinsu. Pixlastærðin í WL-ham er um 0,848 µm. Þannig er sjónsviðið (FOV) í WL-ham um það bil 6 mm í offset CT-ham. Röntgenskynjarinn í NH-ham (BM AA50; Hamamatsu Photonics) var útbúinn 20 µm þykkum gadólíníum-ál-gallíum granat (Gd3Al2Ga3O12) sindurskynjara, CMOS myndavél (C11440-22CU) með upplausn 2048 × 2048 pixla; Hamamatsu Photonics) og ×20 linsu. Pixlastærðin í NH stillingu er ~0,25 µm og sjónsviðið er ~0,5 mm. Skynjarinn fyrir XRD stillingu (BM AA60; Hamamatsu Photonics) var búinn sindurtæki sem samanstóð af 50 µm þykkum P43 (Gd2O2S:Tb) duftskjá, CMOS myndavél með 2304 × 2304 pixla upplausn (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) og miðlalinsu. Skynjarinn hefur virka pixlastærð upp á 19,05 µm og sjónsvið upp á 43,9 mm2. Til að auka sjónsviðið notuðum við offset CT aðferð í WL stillingu. Ljósmyndin fyrir CT endurgerð samanstendur af mynd á bilinu 180° til 360° sem endurspeglast lárétt um snúningsásinn og mynd á bilinu 0° til 180°.
Í XRD-stillingu er röntgengeislinn einbeittur með Fresnel-svæðisplötu. Í þessum stillingu er mælirinn staðsettur 110 mm fyrir aftan sýnið og geislastoppið er 3 mm fyrir framan mæliinn. Myndir af dreifingu á 2θ sviðinu frá 1,43° til 18,00° (ristarbil d = 16,6–1,32 Å) voru teknar með röntgenblettinum einbeittum neðst í sjónsviði mælisins. Sýnið hreyfist lóðrétt með reglulegu millibili, með hálfri beygju fyrir hvert lóðrétt skönnunarskref. Ef steinefnaagnirnar uppfylla Bragg-skilyrðið þegar þeim er snúið um 180° er mögulegt að fá dreifingu steinefnaagnanna í láréttu plani. Myndirnar af dreifingu voru síðan sameinaðar í eina mynd fyrir hvert lóðrétt skönnunarskref. Skilyrði SR-XRD-CT prófunarinnar eru næstum þau sömu og fyrir SR-XRD prófunina. Í XRD-CT stillingu er mælirinn staðsettur 69 mm fyrir aftan sýnið. Myndir af ljósbroti á 2θ sviðinu eru á bilinu 1,2° til 17,68° (d = 19,73 til 1,35 Å), þar sem bæði röntgengeislinn og geislatakmarkarinn eru í takt við miðju sjónsviðs skynjarans. Skannaðu sýnið lárétt og snúðu því um 180°. SR-XRD-CT myndirnar voru endurgerðar með hámarksstyrkleika steinefna sem pixlagildi. Með láréttri skönnun er sýnið venjulega skannað í 500–1000 skrefum.
Í öllum tilraunum var röntgengeislunarorkan föst við 30 keV, þar sem þetta eru neðri mörk röntgengeislunar í gegnum loftsteina með um 6 mm þvermál. Fjöldi mynda sem teknar voru fyrir allar CT mælingar við 180° snúning var 1800 (3600 fyrir offset CT forritið) og lýsingartíminn fyrir myndirnar var 100 ms fyrir WL ham, 300 ms fyrir NH ham, 500 ms fyrir XRD og 50 ms fyrir XRD-CT ms. Dæmigerður skönnunartími sýna er um 10 mínútur í WL ham, 15 mínútur í NH ham, 3 klukkustundir fyrir XRD og 8 klukkustundir fyrir SR-XRD-CT.
Tölvusneiðmyndir voru endurgerðar með fellingsbakvörpun og staðlaðar fyrir línulegan deyfingarstuðul frá 0 til 80 cm-1. Slice hugbúnaðurinn var notaður til að greina þrívíddargögnin og muXRD hugbúnaðurinn var notaður til að greina XRD gögnin.
Epoxy-festar Ryugu agnir (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) voru smám saman pússaðar á yfirborðinu þar til þær náðu 0,5 µm (3M) demantsfilmu undir þurrum kringumstæðum, þar sem komið var í veg fyrir að efnið kæmist í snertingu við yfirborðið við pússunarferlið. Pússaða yfirborð hvers sýnis var fyrst skoðað með ljósasmásjá og síðan með afturdreifðum rafeindum til að fá steinefna- og áferðarmyndir (BSE) af sýnunum og eigindlegum NIPR frumefnum með því að nota JEOL JSM-7100F SEM útbúið með orkudreifingarlitrófsmæli (AZtec). Fyrir hvert sýni var innihald helstu og minniháttar frumefna greint með rafeindaörgreiningartæki (EPMA, JEOL JXA-8200). Greinið fyllósílikat- og karbónatagnir við 5 nA, náttúrulega og tilbúna staðla við 15 keV, súlfíð, magnetít, ólivín og pýroxen við 30 nA. Mótunareinkunnir voru reiknaðar út frá frumefnakortum og BSE myndum með því að nota ImageJ 1.53 hugbúnaðinn með viðeigandi þröskuldum sem voru stilltir handahófskenndum hætti fyrir hvert steinefni.
Súrefnissamsætugreining var framkvæmd við Opna háskólann (Milton Keynes, Bretlandi) með innrauðri leysigeislaflúrunarkerfi. Hayabusa2 sýni voru afhent Opna háskólanum 38 í köfnunarefnisfylltum ílátum til flutnings milli aðstöðu.
Sýnið var hleðst í köfnunarefnishanskahólfi með eftirliti með súrefnismagni undir 0,1%. Fyrir Hayabusa2 greiningarvinnuna var nýr Ni sýnishaldari smíðaður, sem samanstóð af aðeins tveimur sýnisgötum (þvermál 2,5 mm, dýpt 5 mm), eitt fyrir Hayabusa2 agnir og hitt fyrir innri staðal úr obsidian. Við greiningu var sýnisbrunnurinn sem innihélt Hayabusa2 efnið þakinn með innri BaF2 glugga sem var um það bil 1 mm þykkur og 3 mm í þvermál til að halda sýninu á meðan leysigeislaviðbrögðin stóðu yfir. BrF5 flæðinu til sýnisins var viðhaldið með gasblöndunarrás sem var skorin í Ni sýnishaldaranum. Sýnishólfið var einnig endurhannað þannig að hægt væri að fjarlægja það úr lofttæmisflúorunarleiðslunni og síðan opna það í köfnunarefnisfylltu hanskahólfi. Tveggja hluta hólfið var innsiglað með koparþéttiþétti og EVAC Quick Release CeFIX 38 keðjuklemmu. 3 mm þykkur BaF2 gluggi efst á hólfinu gerir kleift að fylgjast með sýninu og hita með leysigeisla samtímis. Eftir að sýnið hefur verið hleðst inn skal klemma hólfið aftur og tengja það aftur við flúoruðu línuna. Fyrir greiningu var sýnishornshólfið hitað undir lofttæmi í um 95°C yfir nótt til að fjarlægja allan aðsogaðan raka. Eftir upphitun yfir nótt var hólfinu leyft að kólna niður í stofuhita og síðan var sá hluti sem varð fyrir áhrifum andrúmsloftsins við flutning sýnisins hreinsaður með þremur skömmtum af BrF5 til að fjarlægja raka. Þessar aðferðir tryggja að Hayabusa 2 sýnið verði ekki fyrir áhrifum andrúmsloftsins og mengist ekki af raka frá þeim hluta flúorlínunnar sem er loftaður út í andrúmsloftið við hleðslu sýnisins.
Ryugu C0014-4 og Orgueil (CI) agnasýni voru greind með breyttum „einfaldri“ aðferð42, en Y-82162 (CY) greining var framkvæmd á einum bakka með mörgum sýnishólkum41. Vegna vatnsfrísrar samsetningar þeirra er ekki nauðsynlegt að nota eina aðferð fyrir CY kondrít. Sýnin voru hituð með innrauðri CO2 leysi frá Photon Machines Inc., afli 50 W (10,6 µm) sem var festur á XYZ gantry í viðurvist BrF5. Innbyggða myndbandskerfið fylgist með gangi hvarfsins. Eftir flúorun var losaða O2 hreinsað með tveimur lágkældum köfnunarefnisgildrum og upphituðu KBr rúmi til að fjarlægja umfram flúor. Samsætusamsetning hreinsaðs súrefnis var greind á Thermo Fisher MAT 253 tvírása massagreini með massaupplausn upp á um 200.
Í sumum tilfellum var magn gaskennds O2 sem losnaði við hvarf sýnisins minna en 140 µg, sem er um það bil mörk notkunar á belgsbúnaði á MAT 253 massagreininum. Í þessum tilfellum skal nota örrúmmál til greiningar. Eftir greiningu á Hayabusa2 agnunum var innri staðall obsidían flúoreraður og samsetning súrefnissamsæta þess ákvörðuð.
Jónir úr NF+ NF3+ broti trufla geislann með massa 33 (16O17O). Til að útrýma þessu hugsanlega vandamáli eru flest sýni unnin með lághitaaðskiljunaraðferðum. Þetta er hægt að gera í framátt fyrir MAT 253 greiningu eða sem aðra greiningu með því að skila greinda gasinu aftur í sérstaka sameindasigti og láta það fara aftur í gegnum það eftir lághitaaðskiljunina. Láhitaaðskilnaður felur í sér að veita gasi í sameindasigti við fljótandi köfnunarefnishita og síðan losa það í aðal sameindasigti við hitastigið -130°C. Ítarlegar prófanir hafa sýnt að NF+ helst á fyrsta sameindasigtinu og engin marktæk aðskiljun á sér stað með þessari aðferð.
Byggt á endurteknum greiningum á innri obsidianstöðlum okkar, er heildarnákvæmni kerfisins í belgsham: ±0,053‰ fyrir δ17O, ±0,095‰ fyrir δ18O, ±0,018‰ fyrir Δ17O (2 staðalfrávik). Greining á súrefnissamsætum er gefin með stöðluðu delta-riti, þar sem delta18O er reiknað sem:
Notið einnig 17O/16O hlutfallið fyrir δ17O. VSMOW er alþjóðlegur staðall fyrir Vínarstaðalinn fyrir meðalsjávarvatn. Δ17O táknar frávikið frá jarðgreiningarlínunni og útreikningsformúlan er: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. Öll gögn sem kynnt eru í viðbótartöflu 3 hafa verið leiðrétt fyrir bil.
Sneiðar sem voru um það bil 150 til 200 nm þykkar voru teknar úr Ryugu ögnum með Hitachi High Tech SMI4050 FIB tæki hjá JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Athugið að allir FIB sneiðar voru teknir úr óunnum brotum af óunnum ögnum eftir að hafa verið fjarlægðir úr N2 gasfylltum ílátum til flutnings á milli hluta. Þessir brot voru ekki mæld með SR-CT, heldur voru unnir með lágmarks útsetningu fyrir lofthjúpi jarðar til að forðast hugsanlegt tjón og mengun sem gæti haft áhrif á K-brúnarróf kolefnis. Eftir útfellingu wolfram verndarlags var svæðið sem verið var að skoða (allt að 25 × 25 μm2) skorið og þynnt með Ga+ jónageisla við hröðunarspennu upp á 30 kV, síðan við 5 kV og mælistraum upp á 40 pA til að lágmarka yfirborðsskemmdir. Ultraþunnu sneiðarnar voru síðan settar á stækkað koparnet (Kochi net) 39 með því að nota örstýribúnað búinn FIB.
Ryugu A0098 (1,6303 mg) og C0068 (0,6483 mg) kúlur voru innsiglaðar tvisvar í hreinum, hágæða pólýetýlenplötum í hanskahólfi fylltum með hreinu köfnunarefni á SPring-8 án nokkurra víxlverkunar við lofthjúp jarðar. Sýnishorn fyrir JB-1 (jarðfræðilegt viðmiðunarberg gefið út af Jarðfræðistofnun Japans) voru undirbúin við Tókýó-háskólann.
INAA er haldið í Stofnuninni fyrir samþættar geislunar- og kjarnorkuvísindi við Háskólann í Kýótó. Sýnin voru geisluð tvisvar með mismunandi geislunarlotum sem valdir voru eftir helmingunartíma kjarnaefnisins sem notað var til magngreiningar á frumefninu. Fyrst var sýnið geislað í loftknúnu geislunarröri í 30 sekúndur. Flæði varma- og hraðra nifteinda á mynd 3 eru 4,6 × 1012 og 9,6 × 1011 cm-2 s-1, talið í sömu röð, til að ákvarða innihald Mg, Al, Ca, Ti, V og Mn. Efni eins og MgO (99,99% hreinleiki, Soekawa Chemical), Al (99,9% hreinleiki, Soekawa Chemical) og Si málmur (99,999% hreinleiki, FUJIFILM Wako Pure Chemical) voru einnig geisluð til að leiðrétta fyrir truflandi kjarnahvörf eins og (n, n). Sýnið var einnig geislað með natríumklóríði (99,99% hreinleiki; MANAC) til að leiðrétta fyrir breytingar á nifteindaflæði.
Eftir geislun með nifteindum var ytri pólýetýlenþynnunni skipt út fyrir nýja og gammageislunin sem sýnið og viðmiðunarefnið sendu frá sér var strax mæld með Ge skynjara. Sömu sýnin voru geisluð aftur í 4 klukkustundir í loftknúnu geislunarröri. 2 hefur varma- og hraðan nifteindarflæði upp á 5,6 x 10^12 og 1,2 x 10^12 cm-2 s-1, talið í sömu röð, til að ákvarða Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, innihald Se, Sb, Os, Ir og Au. Viðmiðunarsýni af Ga, As, Se, Sb, Os, Ir og Au voru geisluð með því að bera viðeigandi magn (frá 10 til 50 μg) af staðallausnum með þekktum styrk þessara frumefna á tvö síupappírsstykki, og síðan voru sýnin geisluð. Gammageislatalningin var framkvæmd við Institute of Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University og RI Research Center, Tokyo Metropolitan University. Greiningaraðferðir og viðmiðunarefni fyrir magnbundna ákvörðun INAA-þátta eru þau sömu og lýst er í fyrri verkum okkar.
Röntgengeislunarmælir (Rigaku SmartLab) var notaður til að safna geislunarmynstrum Ryugu sýnanna A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) við NIPR. Röntgengeislunarmælir (Rigaku SmartLab) var notaður til að safna geislunarmynstrum Ryugu sýnanna A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) við NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг), A0037 (7 мг), A0037 (7) мг) í NIPR. Röntgengeislunarmælir (Rigaku SmartLab) var notaður til að safna geislunarmynstrum úr Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) sýnum í 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) 和C0087 (<1 mg) 爄倡。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) 和C0087 (<1 mg) 爄倡。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) og C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использовантием использованием (Rigaku SmartLab). Röntgengeislunarmynstur sýnanna Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) og C0087 (<1 mg) voru mæld hjá NIPR með röntgengeislunarmæli (Rigaku SmartLab).Öll sýnin voru maluð í fínt duft á kísilþynnu án endurskins með safírglerplötu og síðan dreift jafnt á kísilþynnuna án nokkurs vökva (vatns eða alkóhóls). Mæliskilyrðin eru sem hér segir: Cu Kα röntgengeislun myndast við 40 kV spennu í rörinu og 40 mA straum í rörinu, takmörkuð rauflengd er 10 mm, frávikshornið er (1/6)°, snúningshraðinn í planinu er 20 snúningar á mínútu og sviðið er 2θ (tvöfalt Bragg horn) er 3-100° og tekur um 28 klukkustundir að greina. Bragg Brentano ljósfræði var notuð. Mælirinn er einvíður kísil hálfleiðaraskynjari (D/teX Ultra 250). Röntgengeislar af Cu Kβ voru fjarlægðir með Ni síu. Með því að nota tiltæk sýni voru mælingar á tilbúnu magnesíumsaponíti (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentín (laufserpentín, Miyazu, Nikka) og pýrrótíti (monoklínískt 4C, Chihua, Mexíkó Watts) bornar saman til að bera kennsl á tinda og nota gögn úr duftskrám, dreifingargögn frá Alþjóðlegu miðstöðinni fyrir dreifingargögn, dólómít (PDF 01-071-1662) og magnetít (PDF 00-019-0629). Dreifingargögn frá Ryugu voru einnig borin saman við gögn um vatnsbreytt kolefniskennd kondrít, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 og Y 980115 CY (hitunarstig III, 500–750°C). Samanburðurinn sýndi líkt við Orgueil en ekki við Y-791198 og Y 980115.
NEXAFS litróf með kolefnisbrún K á úlfþunnum sneiðum sýna úr FIB voru mæld með STXM BL4U rásinni í UVSOR samstillingarstöðinni við Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japan). Stærð blettar geisla sem er ljósfræðilega einbeitt með Fresnel svæðisplötu er um það bil 50 nm. Orkuskrefið er 0,1 eV fyrir fínbyggingu nálægu brúnarsvæðisins (283,6–292,0 eV) og 0,5 eV (280,0–283,5 eV og 292,5–300,0 eV) fyrir fram- og afturhluta svæðisins. Tíminn fyrir hverja myndpixel var stilltur á 2 ms. Eftir tæmingu var STXM greiningarklefinn fylltur með helíum við þrýsting upp á um 20 mbar. Þetta hjálpar til við að lágmarka hitadrift röntgenljósfræðibúnaðarins í klefanum og sýnishaldaranum, sem og að draga úr skemmdum og/eða oxun á sýninu. Kolefnisróf á K-brún NEXAFS voru búin til úr stöfluðum gögnum með aXis2000 hugbúnaði og sérhannuðum STXM gagnavinnsluhugbúnaði. Athugið að sýnaflutningskassi og hanskahólf eru notuð til að forðast oxun og mengun sýnanna.
Eftir STXM-NEXAFS greiningu var samsætusamsetning vetnis, kolefnis og köfnunarefnis í Ryugu FIB sneiðum greind með samsætumyndgreiningu með JAMSTEC NanoSIMS 50L. Einbeittur Cs+ aðalgeisli með um 2 pA styrk fyrir kolefnis- og köfnunarefnissamsætugreiningu og um 13 pA fyrir vetnissamsætugreiningu er rasteraður yfir svæði sem er um 24 × 24 µm² til 30 × 30 µm² á sýninu. Eftir 3 mínútna forúðun við tiltölulega sterkan aðalgeislastraum var hver greining hafin eftir að styrkleiki aukageislans hafði náð stöðugleika. Fyrir greiningu á kolefnis- og köfnunarefnissamsætum voru myndir af 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– og 12C15N– teknar samtímis með sjö rafeinda margföldunargreiningu með massaupplausn upp á um það bil 9000, sem er nægilegt til að aðskilja öll viðeigandi samsætusambönd. truflun (þ.e. 12C1H á 13C og 13C14N á 12C15N). Fyrir greiningu á vetnissamsætum voru 1H-, 2D- og 12C- myndir teknar með massaupplausn upp á um það bil 3000 með endurtekinni greiningu með þremur rafeindamargföldurum. Hver greining samanstendur af 30 skönnuðum myndum af sama svæði, þar sem ein mynd samanstendur af 256 × 256 pixlum fyrir greiningu á kolefnis- og nitursamsætum og 128 × 128 pixlum fyrir greiningu á vetnissamsætum. Seinkunartíminn er 3000 µs á pixla fyrir greiningu á kolefnis- og nitursamsætum og 5000 µs á pixla fyrir greiningu á vetnissamsætum. Við höfum notað 1-hýdroxýbensótríasólhýdrat sem vetnis-, kolefnis- og nitursamsætum til að kvarða massagreiningu með mælitækjum45.
Til að ákvarða samsætusamsetningu kísils í forsólargrafíti í FIB C0068-25 prófílnum notuðum við sex rafeindamargföldunartæki með massaupplausn upp á um 9000. Myndirnar eru 256 × 256 pixlar með seinkunartíma upp á 3000 µs á pixil. Við kvörðuðum massagreiningartæki með því að nota kísilskífur sem staðla fyrir vetni, kolefni og kísilsamsætur.
Samsætumyndir voru unnar með NanoSIMS45 myndgreiningarhugbúnaði NASA. Gögnin voru leiðrétt fyrir dauðtíma rafeinda margföldunar (44 ns) og áhrif á nánast samtímis komu. Mismunandi skönnunarstilling fyrir hverja mynd til að leiðrétta fyrir mynddrift við myndatöku. Loka samsætumyndin er búin til með því að bæta við aukajónum úr hverri mynd fyrir hverja skönnunarpixel.
Eftir STXM-NEXAFS og NanoSIMS greiningu voru sömu FIB hlutar skoðaðir með rafeindasmásjá (JEOL JEM-ARM200F) við 200 kV hröðunarspennu í Kochi, JAMSTEC. Örbyggingin var skoðuð með björtu TEM sjóntæki og háhorns skönnunar-TEM sjóntæki í dimmu sviði. Steinefnafasar voru greindir með punktrafeindadreifingu og grindarbandsmyndgreiningu og efnagreining var framkvæmd með EDS með 100 mm2 kísilrekskynjara og JEOL Analysis Station 4.30 hugbúnaði. Fyrir megindlega greiningu var einkennandi röntgengeislunarstyrkur hvers frumefnis mældur í TEM skönnunarham með föstum gagnaöflunartíma upp á 30 sekúndur, geislaskönnunarsvæði ~100 × 100 nm2 og geislastraumi upp á 50 pA. Hlutfallið (Si + Al)-Mg-Fe í lagskiptum sílikötum var ákvarðað með tilraunastuðlinum k, leiðréttum fyrir þykkt, sem fenginn var úr staðli af náttúrulegu grópýróparkarni.
Allar myndir og greiningar sem notaðar voru í þessari rannsókn eru aðgengilegar á JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Þessi grein birtir upprunalegu gögnin.
Kitari, K. o.fl. Yfirborðssamsetning smástirnisins 162173 Ryugu eins og hún er mæld með Hayabusa2 NIRS3 mælitækinu. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Kolefnisríkar kondrítar af Yamato-gerð (CY): hliðstæður af yfirborði smástirnsins Ryugu? Jarðefnafræði 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. o.fl. Fyrsta greiningin á samsetningu Ryugu sýna var framkvæmd með MicroOmega ofurlitrófssmásjá. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. o.fl. Forgreining á Hyabusa2 sýninu sem barst frá C-gerð smástirninu Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).