Matur nuwun sampun ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing wis dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer). Kangge, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Asteroid tipe C, sing gampang nguap lan sugih bahan organik, bisa uga dadi salah sawijining sumber banyu utama ing Bumi. Saiki, kondrit sing ngandhut karbon menehi gambaran paling apik babagan komposisi kimia, nanging informasi babagan meteorit kasebut salah: mung jinis sing paling awet sing bisa urip nalika mlebu atmosfer lan banjur sesambungan karo lingkungan bumi. Ing kene kita nampilake asil saka panliten volumetrik lan mikroanalitik rinci babagan partikel Ryugu utama sing dikirim menyang Bumi dening pesawat ruang angkasa Hayabusa-2. Partikel Ryugu nuduhake komposisi sing cocog karo kondrit CI (tipe Iwuna) sing ora difraksinasi sacara kimia nanging diowahi banyu, sing digunakake sacara wiyar minangka indikator komposisi sakabèhé tata surya. Spesimen iki nuduhake hubungan spasial sing kompleks antarane organik alifatik sing sugih lan silikat berlapis lan nuduhake suhu maksimum sekitar 30 °C sajrone erosi banyu. Kita nemokake akeh deuterium lan diazonium sing konsisten karo asal ekstrasurya. Partikel Ryugu minangka materi asing sing paling ora tercemar lan ora bisa dipisahake sing tau ditliti lan paling cocog karo komposisi sakabèhé tata surya.
Saka Juni 2018 nganti November 2019, pesawat ruang angkasa Hayabusa2 saka Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) nglakokake survey jarak jauh sing ekstensif babagan asteroid Ryugu. Data saka Spektrometer Inframerah Cedhak (NIRS3) ing Hayabusa-2 nuduhake yen Ryugu bisa uga kasusun saka bahan sing padha karo kondrit karbon sing metamorf sacara termal lan/utawa kejut. Sing paling cocog yaiku kondrit CY (tipe Yamato) 2. Albedo Ryugu sing endhek bisa diterangake kanthi anane akeh komponen sing sugih karbon, uga ukuran partikel, porositas, lan efek pelapukan spasial. Pesawat ruang angkasa Hayabusa-2 nggawe rong pendaratan lan pangumpulan sampel ing Ryuga. Sajrone pendaratan pertama tanggal 21 Februari 2019, materi permukaan dipikolehi, sing disimpen ing kompartemen A kapsul bali, lan sajrone pendaratan kapindho tanggal 11 Juli 2019, materi dikumpulake cedhak kawah buatan sing dibentuk dening impactor portabel cilik. Sampel-sampel iki disimpen ing Bangsal C. Karakterisasi awal partikel non-destruktif ing Tahap 1 ing kamar khusus, ora terkontaminasi, lan diisi nitrogen murni ing fasilitas sing dikelola JAXA nuduhake yen partikel Ryugu paling padha karo kondrit CI4 lan nuduhake "macem-macem tingkat variasi"3. Klasifikasi Ryugu sing katon kontradiktif, padha karo kondrit CY utawa CI, mung bisa dirampungake kanthi karakterisasi isotop, unsur, lan mineralogi sing rinci saka partikel Ryugu. Asil sing diwenehake ing kene nyedhiyakake basis sing kuwat kanggo nemtokake endi saka rong panjelasan awal iki kanggo komposisi sakabèhé asteroid Ryugu sing paling mungkin.
Wolung pelet Ryugu (kurang luwih total 60mg), papat saka Kamar A lan papat saka Kamar C, ditugasake menyang Fase 2 kanggo ngatur tim Kochi. Tujuan utama saka panliten iki yaiku kanggo njlentrehake sifat, asal-usul, lan sejarah evolusi asteroid Ryugu, lan kanggo ndokumentasikake kamiripan lan bedane karo spesimen ekstraterestrial liyane sing dikenal kayata kondrit, partikel bledug antarplanet (IDP) lan komet sing bali. Sampel dikumpulake dening misi Stardust NASA.
Analisis mineralogi rinci saka limang butiran Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 lan C0068) nuduhake yen utamane kasusun saka filosilikat berbutir alus lan kasar (~64–88 vol.%; Gambar 1a, b, Gambar Tambahan 1). lan tabel tambahan 1). Filosilikat berbutir kasar kedadeyan minangka agregat pinnate (ukurane nganti puluhan mikron) ing matriks berbutir alus sing sugih filosilikat (ukurane kurang saka sawetara mikron). Partikel silikat berlapis minangka simbion serpentin-saponit (Gambar 1c). Peta (Si + Al)-Mg-Fe uga nuduhake yen matriks silikat berlapis massal duwe komposisi antara serpentin lan saponit (Gambar 2a, b). Matriks filosilikat ngandhut mineral karbonat (~2–21 vol.%), mineral sulfida (~2,4–5,5 vol.%), lan magnetit (~3,6–6,8 vol.%). Salah sawijining partikel sing ditliti ing panliten iki (C0009) ngandhut jumlah cilik (~0,5 vol.%) silikat anhidrat (olivin lan piroksen), sing bisa mbantu ngenali bahan sumber sing mbentuk watu Ryugu mentah5. Silikat anhidrat iki arang ditemokake ing pelet Ryugu lan mung diidentifikasi kanthi positif ing pelet C0009. Karbonat ana ing matriks minangka fragmen (kurang saka sawetara atus mikron), biasane dolomit, kanthi jumlah cilik kalsium karbonat lan brinell. Magnetit ana minangka partikel sing terisolasi, framboid, plak, utawa agregat bola. Sulfida utamane diwakili dening pirhotit ing bentuk prisma/piring heksagonal utawa lath sing ora teratur. Matriks kasebut ngandhut jumlah gedhe pentlandit submikron utawa digabungake karo pirhotit. Fase sing sugih karbon (ukurane <10 µm) ana ing endi-endi ing matriks sing sugih filosilikat. Fase sing sugih karbon (ukurane <10 µm) ana ing endi-endi ing matriks sing sugih filosilikat. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Fase sing sugih karbon (ukurane <10 µm) ana ing endi-endi ing matriks sing sugih 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 sing sugih karbon (ukurane <10 µm) dominan ing matriks sing sugih filosilikat.Mineral tambahan liyane dituduhake ing Tabel Tambahan 1. Dhaptar mineral sing ditemtokake saka pola difraksi sinar-X saka campuran C0087 lan A0029 lan A0037 konsisten banget karo sing ditemtokake ing kondrit CI (Orgueil), nanging beda banget karo kondrit CY lan CM (tipe Mighei) (Gambar 1 kanthi data sing ditambahi lan Gambar Tambahan 2). Kandungan unsur total butiran Ryugu (A0098, C0068) uga konsisten karo kondrit 6 CI (data sing ditambahi, Gambar 2 lan Tabel Tambahan 2). Kosok baline, kondrit CM dikurangi ing unsur sing rada lan gampang nguap, utamane Mn lan Zn, lan luwih dhuwur ing unsur refraktori7. Konsentrasi sawetara unsur beda-beda banget, sing bisa dadi cerminan saka heterogenitas sampel sing ana amarga ukuran partikel individu sing cilik lan bias sampling sing diasilake. Kabeh karakteristik petrologi, mineralogi, lan unsur nuduhake yen butiran Ryugu meh padha karo kondrit CI8,9,10. Pengecualian sing penting yaiku ora anane ferihidrit lan sulfat ing butiran Ryugu, sing nuduhake yen mineral kasebut ing kondrit CI dibentuk dening pelapukan terestrial.
a, Gambar sinar-X komposit saka Mg Kα (abang), Ca Kα (ijo), Fe Kα (biru), lan S Kα (kuning) bagean poles garing C0068. Fraksi kasebut kasusun saka silikat berlapis (abang: ~88 vol%), karbonat (dolomit; ijo enom: ~1,6 vol%), magnetit (biru: ~5,3 vol%) lan sulfida (kuning: sulfida = ~2,5% vol. esai. b, gambar wilayah kontur ing elektron sing disebarake maneh ing a. Bru - durung diwasa; Dole - dolomit; FeS yaiku sulfida wesi; Mag - magnetit; jus - watu sabun; Srp - serpentin. c, gambar mikroskop elektron transmisi resolusi dhuwur (TEM) saka pertumbuhan saponit-serpentin khas sing nuduhake pita kisi serpentin lan saponit kanthi ukuran 0,7 nm lan 1,1 nm.
Komposisi matriks lan silikat berlapis (ing %) saka partikel Ryugu A0037 (bunderan abang padat) lan C0068 (bunderan biru padat) dituduhake ing sistem terner (Si+Al)-Mg-Fe. a, Asil Mikroanalisis Probe Elektron (EPMA) sing diplot nglawan kondrit CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 dituduhake kanthi warna abu-abu kanggo perbandingan. b, Analisis spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) sing dipindai dituduhake kanggo perbandingan karo meteorit Orgueil9 lan Murchison46 lan IDP47 terhidrasi. Filosilikat berbutir halus lan berbutir kasar dianalisis, ngindhari partikel sulfida wesi cilik. Garis putus-putus ing a lan b nuduhake garis pembubaran saponit lan serpentin. Komposisi sugih wesi ing a bisa uga amarga butiran sulfida wesi submikron ing butiran silikat berlapis, sing ora bisa disingkirake dening resolusi spasial analisis EPMA. Titik data kanthi kandungan Si sing luwih dhuwur tinimbang saponit ing b bisa uga disebabake dening anané materi sing sugih silikon amorf ukuran nano ing celah lapisan filosilikat. Jumlah analisis: N=69 kanggo A0037, N=68 kanggo EPMA, N=68 kanggo C0068, N=19 kanggo A0037 lan N=27 kanggo C0068 kanggo STEM-EDS. c, peta isotop partikel trioksi Ryugu C0014-4 dibandhingake karo nilai kondrit CI (Orgueil), CY (Y-82162) lan data literatur (CM lan C2-ung)41,48,49. Kita wis entuk data kanggo meteorit Orgueil lan Y-82162. CCAM minangka garis mineral kondrit karbon anhidrat, TFL minangka garis pemisah tanah. d, peta Δ17O lan δ18O saka partikel Ryugu C0014-4, kondrit CI (Orgueil), lan kondrit CY (Y-82162) (panliten iki). Δ17O_Ryugu: Nilai Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Nilai rata-rata Δ17O kanggo Orgueil. Δ17O_Y-82162: Nilai rata-rata Δ17O kanggo Y-82162. Data CI lan CY saka literatur 41, 48, 49 uga dituduhake kanggo perbandingan.
Analisis isotop massa oksigen ditindakake ing sampel 1,83 mg bahan sing diekstrak saka granular C0014 kanthi fluorinasi laser (Metode). Kanggo perbandingan, kita mbukak pitung salinan Orgueil (CI) (total massa = 8,96 mg) lan pitung salinan Y-82162 (CY) (total massa = 5,11 mg) (Tabel Tambahan 3).
Ing gambar 2d nuduhake pamisahan sing jelas saka Δ17O lan δ18O antarane partikel rata-rata bobot Orgueil lan Ryugu dibandhingake karo Y-82162. Δ17O saka partikel Ryugu C0014-4 luwih dhuwur tinimbang partikel Orgeil, sanajan tumpang tindih ing 2 sd. Partikel Ryugu duwe nilai Δ17O sing luwih dhuwur dibandhingake karo Orgeil, sing bisa uga nggambarake polusi terestrial wiwit tiba ing taun 1864. Pelapukan ing lingkungan terestrial11 mesthi nyebabake penggabungan oksigen atmosfer, sing ndadekake analisis sakabèhé luwih cedhak karo garis fraksinasi terestrial (TFL). Kesimpulan iki konsisten karo data mineralogi (sing wis dirembug sadurunge) yen butiran Ryugu ora ngandhut hidrat utawa sulfat, dene Orgeil ngandhut.
Adhedhasar data mineralogi ing ndhuwur, asil iki ndhukung hubungan antarane butiran Ryugu lan kondrit CI, nanging ora kalebu hubungan kondrit CY. Kasunyatan manawa butiran Ryugu ora ana gandhengane karo kondrit CY, sing nuduhake tandha-tandha mineralogi dehidrasi sing jelas, pancen nggumunake. Pengamatan orbital Ryugu katon nuduhake manawa wis ngalami dehidrasi lan mulane kemungkinan kasusun saka materi CY. Alesan kanggo bedane sing katon iki isih durung jelas. Analisis isotop oksigen saka partikel Ryugu liyane diwenehake ing makalah pendamping 12. Nanging, asil saka set data sing luwih lengkap iki uga konsisten karo hubungan antarane partikel Ryugu lan kondrit CI.
Nggunakake teknik mikroanalisis sing terkoordinasi (Gambar Tambahan 3), kita nliti distribusi spasial karbon organik ing kabeh area permukaan fraksi sinar ion fokus (FIB) C0068.25 (Gambar 3a–f). Spektrum penyerapan sinar-X struktur alus karbon (NEXAFS) ing pinggir cedhak ing bagean C0068.25 nuduhake sawetara gugus fungsi - aromatik utawa C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) lan C(=O)O (288.8 eV) - struktur graphene ora ana ing 291.7 eV (Gambar 3a), sing tegese variasi termal sing sithik. Puncak CH sing kuwat (287.5 eV) saka organik parsial C0068.25 beda karo organik sing ora larut saka kondrit karbon sing ditliti sadurunge lan luwih padha karo IDP14 lan partikel komet sing dipikolehi dening misi Stardust. Puncak CH sing kuwat ing 287,5 eV lan puncak aromatik utawa C=C sing ringkih banget ing 285,2 eV nuduhake yen senyawa organik sugih senyawa alifatik (Gambar 3a lan Gambar Tambahan 3a). Area sing sugih senyawa organik alifatik dilokalisasi ing filosilikat kasar, uga ing area kanthi struktur karbon aromatik (utawa C=C) sing kurang apik (Gambar 3c,d). Kosok baline, A0037,22 (Gambar Tambahan 3) sebagian nuduhake kandungan wilayah sing sugih karbon alifatik sing luwih murah. Mineralogi sing ndasari butiran kasebut sugih karbonat, padha karo kondrit CI 16, sing nuduhake owah-owahan banyu sumber sing ekstensif (Tabel Tambahan 1). Kondisi oksidasi bakal ndhukung konsentrasi gugus fungsi karbonil lan karboksil sing luwih dhuwur ing senyawa organik sing ana gandhengane karo karbonat. Distribusi submikron organik kanthi struktur karbon alifatik bisa beda banget karo distribusi silikat berlapis kasar. Petunjuk senyawa organik alifatik sing ana gandhengane karo filosilikat-OH ditemokake ing meteorit Tlaga Tagish. Data mikroanalitik sing terkoordinasi nuduhake yen bahan organik sing sugih senyawa alifatik bisa uga nyebar ing asteroid tipe C lan ana gandhengane karo filosilikat. Kesimpulan iki konsisten karo laporan sadurunge babagan CH alifatik/aromatik ing partikel Ryugu sing dituduhake dening MicroOmega, mikroskop hiperspektral inframerah cedhak. Pitakonan sing penting lan durung dirampungake yaiku apa sifat unik senyawa organik sing sugih karbon alifatik sing ana gandhengane karo filosilikat berbutir kasar sing diamati ing panliten iki mung ditemokake ing asteroid Ryugu.
a, Spektrum karbon NEXAFS dinormalisasi dadi 292 eV ing wilayah sugih aromatik (C=C) (abang), ing wilayah sugih alifatik (ijo), lan ing matriks (biru). Garis abu-abu yaiku spektrum organik sing ora larut Murchison 13 kanggo perbandingan. au, unit arbitrase. b, Gambar spektral mikroskop sinar-X transmisi pindai (STXM) saka pinggiran-K karbon sing nuduhake yen bagean kasebut didominasi dening karbon. c, plot komposit RGB kanthi wilayah sugih aromatik (C=C) (abang), wilayah sugih alifatik (ijo), lan matriks (biru). d, organik sing sugih senyawa alifatik dikonsentrasi ing filosilikat kasar, area kasebut dibesarkan saka kothak titik-titik putih ing b lan c. e, nanosfer gedhe (ng-1) ing area sing dibesarkan saka kothak titik-titik putih ing b lan c. Kanggo: pirhotit. Pn: nikel-kromit. f, Gambar unsur Spektrometri Massa Ion Sekunder Nanoskala (NanoSIMS), Hidrogen (1H), Karbon (12C), lan Nitrogen (12C14N), gambar rasio unsur 12C/1H, lan gambar isotop δD, δ13C, lan δ15N silang – Bagian PG-1: grafit prasolar kanthi pengayaan 13C ekstrem (Tabel Tambahan 4).
Panliten kinetik babagan degradasi bahan organik ing meteorit Murchison bisa menehi informasi penting babagan distribusi heterogen bahan organik alifatik sing sugih ing butiran Ryugu. Panliten iki nuduhake yen ikatan CH alifatik ing bahan organik tetep ana nganti suhu maksimal udakara 30°C ing induk lan/utawa owah karo hubungan suhu-wektu (contone 200 taun ing 100°C lan 0°C 100 yuta taun). . Yen prekursor ora dipanasake ing suhu tartamtu luwih saka wektu tartamtu, distribusi asli organik alifatik sing sugih filosilikat bisa dilestarikake. Nanging, owah-owahan banyu watu sumber bisa ngrumit interpretasi iki, amarga A0037 sing sugih karbonat ora nuduhake wilayah alifatik sing sugih karbon sing ana gandhengane karo filosilikat. Owah-owahan suhu sing endhek iki kira-kira cocog karo anané feldspar kubik ing butiran Ryugu (Tabel Tambahan 1) 20.
Fraksi C0068.25 (ng-1; Gambar 3a–c,e) ngandhut nanosfer gedhe sing nuduhake spektrum C(=O)O lan C=O sing aromatik banget (utawa C=C), alifatik moderat, lan lemah. . Tandha karbon alifatik ora cocog karo tandha organik sing ora larut ing jumlah akeh lan nanosfer organik sing ana gandhengane karo kondrit (Gambar 3a) 17,21. Analisis spektroskopi Raman lan inframerah nanosfer ing Tlaga Tagish nuduhake manawa kalebu senyawa organik alifatik lan teroksidasi lan senyawa organik aromatik polisiklik sing ora teratur kanthi struktur kompleks 22,23. Amarga matriks sekitar ngemot organik sing sugih senyawa alifatik, tandha karbon alifatik ing ng-1 bisa uga minangka artefak analitis. Menariknya, ng-1 ngemot silikat amorf sing tertanam (Gambar 3e), tekstur sing durung dilaporake kanggo organik ekstraterestrial. Silikat amorf bisa uga minangka komponen alami ng-1 utawa asil saka amorfisasi silikat banyu/anhidrat dening ion lan/utawa sinar elektron sajrone analisis.
Gambar ion NanoSIMS saka bagean C0068.25 (Gambar 3f) nuduhake owah-owahan seragam ing δ13C lan δ15N, kajaba kanggo butiran presolar kanthi pengayaan 13C gedhe 30.811‰ (PG-1 ing gambar δ13C ing Gambar 3f) (Tabel Tambahan 4). Gambar butiran elementer sinar-X lan gambar TEM resolusi dhuwur mung nuduhake konsentrasi karbon lan jarak antarane bidang basal 0,3 nm, sing cocog karo grafit. Perlu dicathet yen nilai δD (841 ± 394‰) lan δ15N (169 ± 95‰), sing diperkaya karo bahan organik alifatik sing ana gandhengane karo filosilikat berbutir kasar, ternyata rada luwih dhuwur tinimbang rata-rata kanggo kabeh wilayah C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) ing C0068.25 (Tabel Tambahan 4). Pengamatan iki nuduhake yen organik sing sugih alifatik ing filosilikat kasar bisa uga luwih primitif tinimbang organik ing sakubenge, amarga sing terakhir bisa uga wis ngalami ijol-ijolan isotop karo banyu ing sakubenge ing awak asli. Utawa, owah-owahan isotop iki uga bisa ana gandhengane karo proses pembentukan awal. Diinterpretasikake yen silikat berlapis alus ing kondrit CI dibentuk minangka asil saka owah-owahan terus-terusan saka kluster silikat anhidrat kasar asli. Materi organik sing sugih alifatik bisa uga wis dibentuk saka molekul prekursor ing cakram protoplanet utawa medium antarbintang sadurunge pembentukan tata surya, lan banjur rada owah sajrone owah-owahan banyu saka awak induk Ryugu (gedhe). Ukuran Ryugu (<1,0 km) kekecilen kanggo njaga panas internal kanthi cukup kanggo owah-owahan banyu kanggo mbentuk mineral hidrous25. Ukuran Ryugu (<1,0 km) kekecilen kanggo njaga panas internal sing cukup kanggo owah-owahan banyu kanggo mbentuk mineral hidro25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменобнихра изменобния минералов25. Ukuran (<1,0 km) Ryugu cilik banget kanggo njaga panas internal sing cukup kanggo ngganti banyu supaya mbentuk mineral banyu25. 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25物。 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25物。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с образованием мд. Ukuran Ryugu (<1,0 km) kekecilen kanggo ndhukung panas internal kanggo ngowahi banyu dadi mineral banyu25.Mulane, ukuran puluhan kilometer saka Ryugu bisa uga dibutuhake. Bahan organik sing sugih senyawa alifatik bisa uga njaga rasio isotop asline amarga ana hubungane karo filosilikat kasar. Nanging, sifat sing tepat saka pembawa abot isotop isih durung mesthi amarga campuran sing kompleks lan alus saka macem-macem komponen ing fraksi FIB iki. Iki bisa uga zat organik sing sugih senyawa alifatik ing granul Ryugu utawa filosilikat kasar sing ngubengi. Elinga yen bahan organik ing meh kabeh kondrit karbon (kalebu kondrit CI) cenderung luwih sugih D tinimbang ing filosilikat, kajaba meteorit CM Paris 24, 26.
Plot volume δD lan δ15N saka irisan FIB sing dipikolehi kanggo A0002.23 lan A0002.26, A0037.22 lan A0037.23 lan C0068.23, C0068.25 lan C0068.26 irisan FIB (total pitu irisan FIB saka telung partikel Ryugu) Perbandingan NanoSIMS karo obyek liyane saka tata surya dituduhake ing gambar 4 (Tabel Tambahan 4)27,28. Owah-owahan volume ing δD lan δ15N ing profil A0002, A0037, lan C0068 konsisten karo sing ana ing IDP, nanging luwih dhuwur tinimbang ing kondrit CM lan CI (Gambar 4). Elinga yen kisaran nilai δD kanggo sampel Komet 29 (-240 nganti 1655‰) luwih gedhe tinimbang Ryugu. Volume δD lan δ15N saka profil Ryukyu, umume, luwih cilik tinimbang rata-rata komet kulawarga Jupiter lan méga Oort (Gambar 4). Nilai δD sing luwih murah saka kondrit CI bisa uga nggambarake pengaruh kontaminasi terestrial ing sampel kasebut. Amarga ana kamiripan antarane Bells, Lake Tagish, lan IDP, heterogenitas gedhe ing nilai δD lan δN ing partikel Ryugu bisa uga nggambarake owah-owahan ing tandha isotop awal komposisi organik lan banyu ing tata surya awal. Owah-owahan isotop sing padha ing δD lan δN ing partikel Ryugu lan IDP nuduhake yen kalorone bisa uga kawangun saka materi saka sumber sing padha. Dipercaya manawa IDP asale saka sumber komet 14. Mulane, Ryugu bisa uga ngemot materi kaya komet lan/utawa paling ora tata surya njaba. Nanging, iki bisa uga luwih angel tinimbang sing kasebut ing kene amarga (1) campuran banyu sferulit lan banyu sugih D ing awak induk 31 lan (2) rasio D/H komet minangka fungsi saka aktivitas komet 32. Nanging, alesan kanggo heterogenitas isotop hidrogen lan nitrogen sing diamati ing partikel Ryugu durung dingerteni kanthi lengkap, sebagian amarga jumlah analisis sing winates sing kasedhiya saiki. Asil sistem isotop hidrogen lan nitrogen isih nuduhake kemungkinan yen Ryugu ngemot sebagian besar materi saka njaba Tata Surya lan kanthi mangkono bisa nuduhake sawetara kamiripan karo komet. Profil Ryugu ora nuduhake korelasi sing jelas antarane δ13C lan δ15N (Tabel Tambahan 4).
Komposisi isotop H lan N sakabèhé saka partikel Ryugu (bunderan abang: A0002, A0037; bunderan biru: C0068) ana hubungane karo magnitudo srengéngé 27, kulawarga rata-rata Jupiter (JFC27), lan komet méga Oort (OCC27), IDP28, lan kondrule karbon. Perbandingan meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Komposisi isotop diwènèhaké ing Tabel Tambahan 4. Garis putus-putus minangka nilai isotop terestrial kanggo H lan N.
Transportasi zat volatil (kayata bahan organik lan banyu) menyang Bumi tetep dadi perhatian26,27,33. Zat organik submikron sing ana gandhengane karo filosilikat kasar ing partikel Ryugu sing diidentifikasi ing panliten iki bisa uga dadi sumber zat volatil sing penting. Zat organik ing filosilikat kasar luwih dilindhungi saka degradasi16,34 lan bosok35 tinimbang zat organik ing matriks alus. Komposisi isotop hidrogen sing luwih abot ing partikel kasebut tegese ora mungkin dadi siji-sijine sumber zat volatil sing digawa menyang Bumi purba. Zat kasebut bisa dicampur karo komponen kanthi komposisi isotop hidrogen sing luwih entheng, kaya sing bubar diusulake ing hipotesis anané banyu sing didorong angin surya ing silikat.
Ing panliten iki, kita nuduhake yen meteorit CI, sanajan pentinge geokimia minangka wakil saka komposisi sakabèhé tata surya,6,10 minangka sampel sing terkontaminasi terestrial. Kita uga nyedhiyakake bukti langsung kanggo interaksi antarane bahan organik alifatik sing sugih lan mineral hidrous ing sacedhake lan menehi saran yen Ryugu bisa uga ngemot materi ekstrasolar37. Asil panliten iki kanthi jelas nuduhake pentinge sampling langsung protoasteroid lan kabutuhan kanggo ngangkut sampel sing dibalekake ing kahanan sing ora aktif lan steril. Bukti sing diwenehake ing kene nuduhake yen partikel Ryugu ora mangu-mangu minangka salah sawijining bahan tata surya sing paling ora terkontaminasi sing kasedhiya kanggo riset laboratorium, lan panliten luwih lanjut babagan sampel sing larang regane iki mesthi bakal ngembangake pangerten kita babagan proses tata surya awal. Partikel Ryugu minangka perwakilan paling apik saka komposisi sakabèhé tata surya.
Kanggo nemtokake mikrostruktur lan sifat kimia sing kompleks saka sampel skala submikron, kita nggunakake tomografi komputer berbasis radiasi sinkrotron (SR-XCT) lan difraksi sinar-X SR (XRD)-CT, analisis FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Ora ana degradasi, polusi amarga atmosfer bumi, lan ora ana kerusakan saka partikel alus utawa sampel mekanik. Sauntara kuwi, kita wis nindakake analisis volumetrik sistematis nggunakake mikroskop elektron pindai (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analisis aktivasi neutron instrumental (INAA), lan peralatan fluorinasi isotop oksigen laser. Prosedur uji coba dituduhake ing Gambar Tambahan 3 lan saben uji coba diterangake ing bagean ing ngisor iki.
Partikel saka asteroid Ryugu dijupuk saka modul mlebu maneh Hayabusa-2 lan dikirim menyang Pusat Kontrol JAXA ing Sagamihara, Jepang, tanpa ngrusak atmosfer Bumi4. Sawise karakterisasi awal lan non-destruktif ing fasilitas sing dikelola JAXA, gunakake wadhah transfer antar situs sing bisa ditutup lan kantong kapsul sampel (kristal safir diameter 10 utawa 15 mm lan baja tahan karat, gumantung saka ukuran sampel) kanggo nyegah gangguan lingkungan. lingkungan. kontaminan lan/utawa lemah (kayata uap banyu, hidrokarbon, gas atmosfer lan partikel alus) lan kontaminasi silang antarane sampel sajrone persiapan lan transportasi sampel antarane institut lan universitas38. Kanggo nyegah degradasi lan polusi amarga interaksi karo atmosfer bumi (uap banyu lan oksigen), kabeh jinis persiapan sampel (kalebu chipping nganggo pahat tantalum, nggunakake gergaji kawat berlian sing seimbang (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) lan ngethok epoksi) persiapan kanggo instalasi) ditindakake ing kothak sarung tangan ing sangisore N2 sing resik lan garing (titik embun: -80 nganti -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Kabeh barang sing digunakake ing kene diresiki nganggo kombinasi banyu ultramurni lan etanol nggunakake gelombang ultrasonik kanthi frekuensi sing beda-beda.
Ing kene kita nyinaoni koleksi meteorit Institut Riset Kutub Nasional (NIPR) saka Pusat Riset Meteorit Antartika (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 lan CY: Y 980115).
Kanggo transfer antarane instrumen kanggo analisis SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS lan TEM, kita nggunakake wadhah sampel ultrathin universal sing diterangake ing panliten sadurunge38.
Analisis SR-XCT saka sampel Ryugu ditindakake nggunakake sistem CT terintegrasi BL20XU/SPring-8. Sistem CT terintegrasi iki kasusun saka macem-macem mode pangukuran: mode bidang pandang sing amba lan mode resolusi rendah (WL) kanggo nangkep kabeh struktur sampel, bidang pandang sing sempit lan mode resolusi tinggi (NH) kanggo pangukuran area sampel sing akurat. minat lan radiografi kanggo entuk pola difraksi volume sampel, lan nindakake XRD-CT kanggo entuk diagram 2D ​​saka fase mineral bidang horisontal ing sampel. Elinga yen kabeh pangukuran bisa ditindakake tanpa nggunakake sistem bawaan kanggo mbusak wadhah sampel saka dhasar, sing ngidini pangukuran CT lan XRD-CT sing akurat. Detektor sinar-X mode WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) dilengkapi kamera logam-oksida-semikonduktor (CMOS) 4608 × 4608 piksel tambahan (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) nganggo sintilator sing kasusun saka 10 lutetium aluminium garnet kekandelan kristal tunggal µm (Lu3Al5O12:Ce) lan lensa relay. Ukuran piksel ing mode WL kira-kira 0,848 µm. Dadi, bidang pandang (FOV) ing mode WL kira-kira 6 mm ing mode CT offset. Detektor sinar-X mode NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) dilengkapi sintilator gadolinium-aluminium-galium garnet (Gd3Al2Ga3O12) kandel 20 µm, kamera CMOS (C11440-22CU) kanthi resolusi 2048 × 2048 piksel; Hamamatsu Photonics) lan lensa ×20. Ukuran piksel ing mode NH yaiku ~0,25 µm lan medan pandang yaiku ~0,5 mm. Detektor kanggo mode XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) dilengkapi sintilator sing kasusun saka layar bubuk P43 (Gd2O2S:Tb) kandel 50 µm, kamera CMOS resolusi 2304 × 2304 piksel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) lan lensa relay. Detektor iki nduwèni ukuran piksel efektif 19,05 µm lan lapangan pandang 43,9 mm2. Kanggo nambah FOV, kita nerapaké prosedur CT offset ing mode WL. Gambar cahya sing dikirim kanggo rekonstruksi CT kasusun saka gambar ing kisaran 180° nganti 360° sing dipantulaké kanthi horisontal ing sekitar sumbu rotasi, lan gambar ing kisaran 0° nganti 180°.
Ing mode XRD, sinar-X difokusake dening pelat zona Fresnel. Ing mode iki, detektor diselehake 110 mm ing mburi sampel lan pemberhentian sinar 3 mm ing ngarep detektor. Gambar difraksi ing kisaran 2θ saka 1,43° nganti 18,00° (grating pitch d = 16,6–1,32 Å) dipikolehi kanthi titik sinar-X difokusake ing sisih ngisor medan pandang detektor. Sampel obah vertikal kanthi interval reguler, kanthi setengah puteran kanggo saben langkah pindai vertikal. Yen partikel mineral memenuhi kondisi Bragg nalika diputer 180°, bisa dipikolehi difraksi partikel mineral ing bidang horisontal. Gambar difraksi banjur digabungake dadi siji gambar kanggo saben langkah pindai vertikal. Kondisi uji SR-XRD-CT meh padha karo kanggo uji SR-XRD. Ing mode XRD-CT, detektor diposisikake 69 mm ing mburi sampel. Gambar difraksi ing rentang 2θ kisarane saka 1,2° nganti 17,68° (d = 19,73 nganti 1,35 Å), ing ngendi sinar-X lan pembatas sinar sejajar karo pusat medan pandang detektor. Pindai sampel kanthi horisontal lan puter sampel 180°. Gambar SR-XRD-CT direkonstruksi kanthi intensitas mineral puncak minangka nilai piksel. Kanthi pemindaian horisontal, sampel biasane dipindai ing 500–1000 langkah.
Kanggo kabeh eksperimen, energi sinar-X tetep ing 30 keV, amarga iki minangka wates ngisor penetrasi sinar-X menyang meteorit kanthi diameter udakara 6 mm. Jumlah gambar sing dipikolehi kanggo kabeh pangukuran CT sajrone rotasi 180° yaiku 1800 (3600 kanggo program CT offset), lan wektu cahya kanggo gambar yaiku 100 ms kanggo mode WL, 300 ms kanggo mode NH, 500 ms kanggo XRD, lan 50 ms. ms kanggo XRD-CT ms. Wektu pindai sampel khas udakara 10 menit ing mode WL, 15 menit ing mode NH, 3 jam kanggo XRD, lan 8 jam kanggo SR-XRD-CT.
Gambar CT direkonstruksi nganggo proyeksi mundur konvolusional lan dinormalisasi kanggo koefisien atenuasi linier saka 0 nganti 80 cm-1. Piranti lunak Slice digunakake kanggo nganalisis data 3D lan piranti lunak muXRD digunakake kanggo nganalisis data XRD.
Partikel Ryugu sing difiksasi epoksi (A0029, A0037, C0009, C0014 lan C0068) dipoles alon-alon ing permukaan nganti tekan tingkat film lapping berlian 0,5 µm (3M) ing kahanan garing, supaya materi ora kena kontak karo permukaan sajrone proses polesan. Permukaan saben sampel sing dipoles dhisik ditliti nganggo mikroskop cahya banjur elektron sing disebar maneh kanggo entuk gambar mineralogi lan tekstur (BSE) saka sampel lan unsur NIPR kualitatif nggunakake SEM JEOL JSM-7100F sing dilengkapi gambar spektrometer dispersif energi (AZtec). Kanggo saben sampel, isi unsur utama lan minor dianalisis nggunakake mikroanalisis probe elektron (EPMA, JEOL JXA-8200). Analisis partikel filosilikat lan karbonat ing 5 nA, standar alami lan sintetis ing 15 keV, sulfida, magnetit, olivin, lan piroksen ing 30 nA. Kadar modal diitung saka peta unsur lan gambar BSE nggunakake piranti lunak ImageJ 1.53 kanthi ambang batas sing cocog sing disetel kanthi sewenang-wenang kanggo saben mineral.
Analisis isotop oksigen ditindakake ing Universitas Terbuka (Milton Keynes, Inggris) nggunakake sistem fluorinasi laser inframerah. Sampel Hayabusa2 dikirim menyang Universitas Terbuka 38 ing wadhah sing diisi nitrogen kanggo ditransfer antarane fasilitas.
Pengisian sampel ditindakake ing kothak sarung tangan nitrogen kanthi tingkat oksigen sing dipantau ing ngisor 0,1%. Kanggo karya analitis Hayabusa2, wadhah sampel Ni anyar digawe, mung dumadi saka rong bolongan sampel (diameter 2,5 mm, ambane 5 mm), siji kanggo partikel Hayabusa2 lan liyane kanggo standar internal obsidian. Sajrone analisis, sumur sampel sing ngemot bahan Hayabusa2 ditutupi karo jendela BaF2 internal sing kandele kira-kira 1 mm lan diametere 3 mm kanggo nahan sampel sajrone reaksi laser. Aliran BrF5 menyang sampel dijaga kanthi saluran pencampuran gas sing dipotong ing wadhah sampel Ni. Ruang sampel uga dikonfigurasi ulang supaya bisa dicopot saka jalur fluorinasi vakum lan banjur dibukak ing kothak sarung tangan sing diisi nitrogen. Ruang rong potongan kasebut disegel nganggo segel kompresi gasket tembaga lan penjepit rantai EVAC Quick Release CeFIX 38. Jendhela BaF2 kandele 3 mm ing sisih ndhuwur ruang ngidini pengamatan sampel lan pemanasan laser kanthi bebarengan. Sawise ngisi sampel, jepit ruang maneh lan sambungake maneh menyang jalur fluorinasi. Sadurunge dianalisis, ruang sampel dipanasake ing vakum nganti udakara 95°C sewengi kanggo mbusak kelembapan sing diserap. Sawise dipanasake sewengi, ruang kasebut diidini adhem nganti suhu ruangan lan banjur bagean sing kena atmosfer sajrone transfer sampel diresiki nganggo telung alikuot BrF5 kanggo mbusak kelembapan. Prosedur iki njamin yen sampel Hayabusa 2 ora kena atmosfer lan ora terkontaminasi dening kelembapan saka bagean saluran fluorinasi sing dibuwang menyang atmosfer sajrone pemuatan sampel.
Sampel partikel Ryugu C0014-4 lan Orgueil (CI) dianalisis ing mode "tunggal" sing dimodifikasi42, dene analisis Y-82162 (CY) ditindakake ing tray tunggal kanthi pirang-pirang sumur sampel41. Amarga komposisi anhidrat, ora perlu nggunakake siji metode kanggo kondrit CY. Sampel kasebut dipanasake nggunakake laser CO2 inframerah Photon Machines Inc. kanthi daya 50 W (10,6 µm) sing dipasang ing gantry XYZ kanthi anané BrF5. Sistem video internal ngawasi reaksi kasebut. Sawise fluorinasi, O2 sing dibebasake digosok nggunakake rong jebakan nitrogen kriogenik lan amben KBr sing dipanasake kanggo mbusak fluor sing berlebihan. Komposisi isotop oksigen sing dimurnike dianalisis ing spektrometer massa dual-channel Thermo Fisher MAT 253 kanthi resolusi massa udakara 200.
Ing sawetara kasus, jumlah gas O2 sing dirilis sajrone reaksi sampel kurang saka 140 µg, sing minangka watesan kira-kira nggunakake piranti bellow ing spektrometer massa MAT 253. Ing kasus iki, gunakake mikrovolume kanggo analisis. Sawise nganalisis partikel Hayabusa2, standar internal obsidian difluorinasi lan komposisi isotop oksigen ditemtokake.
Ion saka fragmen NF+ NF3+ ngganggu sinar kanthi massa 33 (16O17O). Kanggo ngilangi masalah potensial iki, umume sampel diproses nggunakake prosedur pamisahan kriogenik. Iki bisa ditindakake ing arah maju sadurunge analisis MAT 253 utawa minangka analisis kapindho kanthi mbalekake gas sing dianalisis menyang saringan molekuler khusus lan ngliwati maneh sawise pamisahan kriogenik. Pamisahan kriogenik kalebu nyedhiyakake gas menyang saringan molekuler ing suhu nitrogen cair banjur ngeculake menyang saringan molekuler utama ing suhu -130°C. Pengujian ekstensif nuduhake yen NF+ tetep ana ing saringan molekuler pertama lan ora ana fraksinasi sing signifikan sing kedadeyan nggunakake metode iki.
Adhedhasar analisis bola-bali saka standar obsidian internal kita, akurasi sakabèhé sistem ing mode bellow yaiku: ±0,053‰ kanggo δ17O, ±0,095‰ kanggo δ18O, ±0,018‰ kanggo Δ17O (2 sd). Analisis isotop oksigen diwenehake ing notasi delta standar, ing ngendi delta18O diitung minangka:
Uga gunakna rasio 17O/16O kanggo δ17O. VSMOW minangka standar internasional kanggo Standar Banyu Laut Rata-rata Wina. Δ17O nggambarake deviasi saka garis fraksinasi bumi, lan rumus pitungan yaiku: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. Kabeh data sing ditampilake ing Tabel Tambahan 3 wis diatur kesenjangane.
Bagian-bagian sing kandelé kurang luwih 150 nganti 200 nm diekstrak saka partikel Ryugu nganggo instrumen Hitachi High Tech SMI4050 FIB ing JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Elinga yen kabeh bagian FIB dijupuk saka fragmen partikel sing durung diproses sawise dicopot saka wadhah sing diisi gas N2 kanggo transfer antar objek. Fragmen-fragmen iki ora diukur nganggo SR-CT, nanging diproses kanthi paparan minimal ing atmosfer bumi kanggo nyegah kerusakan potensial lan kontaminasi sing bisa mengaruhi spektrum karbon K-edge. Sawise pengendapan lapisan pelindung tungsten, wilayah sing diminati (nganti 25 × 25 μm2) dipotong lan diencerake nganggo sinar ion Ga+ kanthi voltase akselerasi 30 kV, banjur ing 5 kV lan arus probe 40 pA kanggo nyuda kerusakan permukaan. Bagian ultra tipis banjur dilebokake ing bolong tembaga sing luwih gedhe (bolong Kochi) 39 nganggo mikromanipulator sing dilengkapi FIB.
Pelet Ryugu A0098 (1.6303mg) lan C0068 (0.6483mg) disegel kaping pindho ing lembaran polietilen murni kanthi kemurnian dhuwur ing kothak sarung tangan sing diisi nitrogen murni ing SPring-8 tanpa interaksi karo atmosfer bumi. Persiapan sampel kanggo JB-1 (batuan referensi geologi sing diterbitake dening Survei Geologi Jepang) ditindakake ing Universitas Metropolitan Tokyo.
INAA dianakake ing Institut Radiasi Terpadu lan Ilmu Nuklir, Universitas Kyoto. Sampel-sampel kasebut diiradiasi kaping pindho kanthi siklus iradiasi sing beda-beda sing dipilih miturut umur paruh nuklida sing digunakake kanggo kuantisasi unsur. Kapisan, sampel kasebut diiradiasi ing tabung iradiasi pneumatik sajrone 30 detik. Fluks neutron termal lan cepet ing gambar 3 yaiku 4,6 × 1012 lan 9,6 × 1011 cm-2 s-1, kanggo nemtokake isi Mg, Al, Ca, Ti, V lan Mn. Bahan kimia kayata MgO (kemurnian 99,99%, Soekawa Chemical), Al (kemurnian 99,9%, Soekawa Chemical), lan logam Si (kemurnian 99,999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) uga diiradiasi kanggo mbenerake reaksi nuklir sing ngganggu kayata (n, n). Sampel kasebut uga diiradiasi nganggo natrium klorida (kemurnian 99,99%; MANAC) kanggo mbenerake owah-owahan ing fluks neutron.
Sawise iradiasi neutron, lembaran polietilen njaba diganti karo sing anyar, lan radiasi gamma sing dipancarake dening sampel lan referensi langsung diukur nganggo detektor Ge. Sampel sing padha diiradiasi maneh sajrone 4 jam ing tabung iradiasi pneumatik. 2 nduweni fluks neutron termal lan cepet 5,6 1012 lan 1,2 1012 cm-2 s-1, masing-masing, kanggo nemtokake Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Kandungan Se, Sb, Os, Ir lan Au. Sampel kontrol Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, lan Au diiradiasi kanthi ngetrapake jumlah sing cocog (saka 10 nganti 50 μg) larutan standar kanthi konsentrasi sing dingerteni saka unsur-unsur kasebut ing rong lembar kertas saring, banjur iradiasi sampel. Cacah sinar gamma ditindakake ing Institut Radiasi Terpadu lan Ilmu Nuklir, Universitas Kyoto lan Pusat Riset RI, Universitas Metropolitan Tokyo. Prosedur analitik lan bahan referensi kanggo nemtokake kuantitatif unsur INAA padha karo sing diterangake ing karya sadurunge.
Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakake kanggo ngumpulake pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) lan C0087 (<1 mg) ing NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakake kanggo ngumpulake pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) lan C0087 (<1 mg) ing NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг (≈ 7 мг), A003 C мг) ing NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakake kanggo ngumpulake pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), lan C0087 (<1 mg) ing 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) 的衍使用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) 的衍 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) utawa получены ing NIPR с использованием рентрат (Rigaku SmartLab). Pola difraksi sinar-X saka sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) lan C0087 (<1 mg) dipikolehi ing NIPR nggunakake difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab).Kabeh sampel digiling dadi bubuk alus ing wafer silikon non-reflektif nggunakake piring kaca safir banjur disebarake kanthi rata ing wafer silikon non-reflektif tanpa cairan (banyu utawa alkohol). Kondisi pangukuran kaya ing ngisor iki: Radiasi sinar-X Cu Kα diasilake ing voltase tabung 40 kV lan arus tabung 40 mA, dawa celah sing mbatesi yaiku 10 mm, sudut divergensi yaiku (1/6)°, kecepatan rotasi ing bidang yaiku 20 rpm, lan kisarane yaiku 2θ (sudut Bragg dobel) yaiku 3-100° lan butuh wektu udakara 28 jam kanggo dianalisis. Optik Bragg Brentano digunakake. Detektor kasebut yaiku detektor semikonduktor silikon siji dimensi (D/teX Ultra 250). Sinar-X Cu Kβ dicopot nggunakake filter Ni. Nggunakake sampel sing kasedhiya, pangukuran saponit magnesia sintetis (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (serpentin godhong, Miyazu, Nikka) lan pirhotit (monoklinik 4C, Chihua, Mexico Watts) dibandhingake kanggo ngenali puncak lan nggunakake data difraksi file bubuk saka Pusat Internasional kanggo Data Difraksi, dolomit (PDF 01-071-1662) lan magnetit (PDF 00-019-0629). Data difraksi saka Ryugu uga dibandhingake karo data ing kondrit karbon hidroaltered, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, lan Y 980115 CY (tahap pemanasan III, 500–750°C). Perbandingan kasebut nuduhake kamiripan karo Orgueil, nanging ora karo Y-791198 lan Y 980115.
Spektrum NEXAFS nganggo pinggiran karbon K saka bagean ultra tipis sampel sing digawe saka FIB diukur nggunakake saluran STXM BL4U ing fasilitas sinkrotron UVSOR ing Institut Ilmu Molekuler (Okazaki, Jepang). Ukuran titik sinar sing difokusake sacara optik nganggo pelat zona Fresnel kira-kira 50 nm. Langkah energi yaiku 0,1 eV kanggo struktur alus saka wilayah pinggiran cedhak (283,6–292,0 eV) lan 0,5 eV (280,0–283,5 eV lan 292,5–300,0 eV) kanggo wilayah ngarep lan mburi. wektu kanggo saben piksel gambar disetel dadi 2 ms. Sawise evakuasi, ruang analitis STXM diisi helium kanthi tekanan kira-kira 20 mbar. Iki mbantu nyuda penyimpangan termal saka peralatan optik sinar-X ing ruang lan wadhah sampel, uga kanggo nyuda kerusakan sampel lan/utawa oksidasi. Spektrum karbon NEXAFS K-edge digawe saka data sing ditumpuk nggunakake piranti lunak aXis2000 lan piranti lunak pangolahan data STXM sing dipatenake. Elinga yen kothak transfer sampel lan kothak sarung tangan digunakake kanggo nyegah oksidasi lan kontaminasi sampel.
Sawisé analisis STXM-NEXAFS, komposisi isotop hidrogen, karbon, lan nitrogen saka irisan Ryugu FIB dianalisis nggunakake pencitraan isotop nganggo JAMSTEC NanoSIMS 50L. Sinar primer Cs+ sing fokus udakara 2 pA kanggo analisis isotop karbon lan nitrogen lan udakara 13 pA kanggo analisis isotop hidrogen dirasterisasi ing area udakara 24 × 24 µm2 nganti 30 × 30 µm2 ing sampel. Sawise prespray 3 menit kanthi arus sinar primer sing relatif kuwat, saben analisis diwiwiti sawise stabilisasi intensitas sinar sekunder. Kanggo analisis isotop karbon lan nitrogen, gambar 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– lan 12C15N– dipikolehi kanthi bebarengan nggunakake deteksi multipleks pengganda pitung elektron kanthi resolusi massa udakara 9000, sing cukup kanggo misahake kabeh senyawa isotop sing relevan. interferensi (yaiku 12C1H ing 13C lan 13C14N ing 12C15N). Kanggo analisis isotop hidrogen, gambar 1H-, 2D- lan 12C- dipikolehi kanthi resolusi massa kira-kira 3000 kanthi deteksi kaping pirang-pirang nggunakake telung pengganda elektron. Saben analisis kasusun saka 30 gambar sing dipindai saka area sing padha, kanthi siji gambar sing kasusun saka 256 × 256 piksel kanggo analisis isotop karbon lan nitrogen lan 128 × 128 piksel kanggo analisis isotop hidrogen. Wektu tundha yaiku 3000 µs saben piksel kanggo analisis isotop karbon lan nitrogen lan 5000 µs saben piksel kanggo analisis isotop hidrogen. Kita wis nggunakake 1-hidroksibenzotriazol hidrat minangka standar isotop hidrogen, karbon lan nitrogen kanggo kalibrasi fraksinasi massa instrumental45.
Kanggo nemtokake komposisi isotop silikon saka grafit presolar ing profil FIB C0068-25, kita nggunakake enem pengganda elektron kanthi resolusi massa udakara 9000. Gambar kasebut kasusun saka 256 × 256 piksel kanthi wektu tundha 3000 µs saben piksel. Kita kalibrasi instrumen fraksinasi massa nggunakake wafer silikon minangka standar hidrogen, karbon, lan isotop silikon.
Gambar isotop diolah nggunakake piranti lunak pencitraan NanoSIMS45 NASA. Data kasebut dikoreksi kanggo wektu mati pengganda elektron (44 ns) lan efek kedatangan kuasi-simultan. Penjajaran pindai sing beda kanggo saben gambar kanggo mbenerake penyimpangan gambar sajrone akuisisi. Gambar isotop pungkasan digawe kanthi nambahake ion sekunder saka saben gambar kanggo saben piksel pindai.
Sawise analisis STXM-NEXAFS lan NanoSIMS, bagean FIB sing padha ditliti nggunakake mikroskop elektron transmisi (JEOL JEM-ARM200F) kanthi voltase akselerasi 200 kV ing Kochi, JAMSTEC. Mikrostruktur diamati nggunakake TEM medan padhang lan TEM pemindaian sudut dhuwur ing medan peteng. Fase mineral diidentifikasi kanthi difraksi elektron titik lan pencitraan pita kisi, lan analisis kimia ditindakake dening EDS kanthi detektor hanyutan silikon 100 mm2 lan piranti lunak JEOL Analysis Station 4.30. Kanggo analisis kuantitatif, intensitas sinar-X karakteristik kanggo saben unsur diukur ing mode pemindaian TEM kanthi wektu akuisisi data tetep 30 detik, area pemindaian sinar ~100 × 100 nm2, lan arus sinar 50 pA. Rasio (Si + Al)-Mg-Fe ing silikat berlapis ditemtokake nggunakake koefisien eksperimen k, sing dikoreksi kanggo kekandelan, sing dipikolehi saka standar pyropagarnet alami.
Kabeh gambar lan analisis sing digunakake ing panliten iki kasedhiya ing JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Artikel iki nyedhiyakake data asli.
Kitari, K. et al. Komposisi lumah asteroid 162173 Ryugu kaya sing diamati nganggo instrumen Hayabusa2 NIRS3. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Kondrit karbon tipe Yamato (CY): analog saka permukaan asteroid Ryugu? Geokimia 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Analisis komposisi pisanan saka sampel Ryugu ditindakake nggunakake mikroskop hiperspektral MicroOmega. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Analisis awal sampel Hyabusa2 sing bali saka asteroid tipe-C Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).