Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе алу үшін жаңартылған браузерді пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін сайтты стильдер мен JavaScriptсіз көрсетеміз.
Ұшқыш және органикалық заттарға бай С типті астероидтар Жердегі судың негізгі көздерінің бірі болуы мүмкін. Қазіргі уақытта көміртегі бар хондриттер олардың химиялық құрамы туралы ең жақсы түсінік береді, бірақ метеориттер туралы ақпарат бұрмаланған: тек ең берік түрлері атмосфераға еніп, содан кейін Жердің қоршаған ортасымен әрекеттесіп, аман қалады. Мұнда біз Hayabusa-2 ғарыш кемесі арқылы Жерге жеткізілген бастапқы Рюгу бөлшегінің егжей-тегжейлі көлемдік және микроаналитикалық зерттеу нәтижелерін ұсынамыз. Рюгу бөлшектері химиялық фракцияланбаған, бірақ сумен өзгертілген CI (Ивуна типті) хондриттеріне құрамы жағынан жақын сәйкестік көрсетеді, олар күн жүйесінің жалпы құрамының индикаторы ретінде кеңінен қолданылады. Бұл үлгі бай алифаттық органикалық заттар мен қабатты силикаттар арасындағы күрделі кеңістіктік байланысты көрсетеді және су эрозиясы кезінде шамамен 30 °C максималды температураны көрсетеді. Біз күн сәулесінен тыс шығу тегіне сәйкес келетін дейтерий мен диазонийдің көптігін таптық. Рюгу бөлшектері - бұрын-соңды зерттелген ең ластанбаған және ажырамас бөтен материал және күн жүйесінің жалпы құрамына ең жақсы сәйкес келеді.
2018 жылдың маусымынан 2019 жылдың қарашасына дейін Жапония аэроғарыштық зерттеу агенттігінің (JAXA) Hayabusa2 ғарыш кемесі Рюгу астероидына кең ауқымды қашықтықтан зерттеу жүргізді. Hayabusa-2-дегі жақын инфрақызыл спектрометрден (NIRS3) алынған деректер Рюгу термиялық және/немесе соққы-метаморфты көміртекті хондриттерге ұқсас материалдан тұруы мүмкін екенін көрсетеді. Ең жақын сәйкестік - CY хондрит (Yamato типті) 2. Рюгу альбедосының төмен болуын көміртегіге бай компоненттердің көп болуымен, сондай-ақ бөлшектердің мөлшерімен, кеуектілігімен және кеңістіктік ауа райының әсерлерімен түсіндіруге болады. Hayabusa-2 ғарыш кемесі Рюгаға екі рет қонды және үлгі жинады. 2019 жылдың 21 ақпанындағы бірінші қону кезінде беткі материал алынды, ол қайтару капсуласының А бөлімінде сақталды, ал 2019 жылдың 11 шілдесіндегі екінші қону кезінде материал шағын портативті соққы құралымен пайда болған жасанды кратердің жанынан жиналды. Бұл үлгілер C палатасында сақталады. JAXA басқаратын нысандардағы арнайы, ластанбаған және таза азотпен толтырылған камералардағы 1-кезеңдегі бөлшектердің бастапқы бұзбайтын сипаттамасы Рюгу бөлшектерінің CI4 хондриттеріне ең ұқсас екенін және «әртүрлі деңгейдегі вариацияны» көрсеткенін көрсетті3. Рюгудің CY немесе CI хондриттеріне ұқсас қарама-қайшы болып көрінетін жіктелуін тек Рюгу бөлшектерінің егжей-тегжейлі изотоптық, элементтік және минералогиялық сипаттамасы арқылы шешуге болады. Мұнда ұсынылған нәтижелер Рюгу астероидының жалпы құрамы үшін осы екі алдын ала түсіндірменің қайсысы ең ықтимал екенін анықтау үшін берік негіз болып табылады.
Кочи командасын басқару үшін 2-кезеңге сегіз Рюгу түйіршіктері (барлығы шамамен 60 мг), А камерасынан төртеуі және С камерасынан төртеуі тағайындалды. Зерттеудің негізгі мақсаты - Рюгу астероидының табиғатын, шығу тегін және эволюциялық тарихын анықтау, сондай-ақ хондриттер, планетааралық шаң бөлшектері (ИДП) және қайтып оралатын кометалар сияқты басқа белгілі жер үсті үлгілерімен ұқсастықтары мен айырмашылықтарын құжаттау. NASA-ның Stardust миссиясы арқылы жиналған үлгілер.
Бес Рюгу дәнінің (A0029, A0037, C0009, C0014 және C0068) егжей-тегжейлі минералогиялық талдауы олардың негізінен ұсақ және ірі түйіршікті филлосиликаттардан (~64–88 көлем; 1a, b сурет, Қосымша 1-сурет) және қосымша 1-кестеден тұратынын көрсетті. Ірі түйіршікті филлосиликаттар ұсақ түйіршікті, филлосиликатқа бай матрицаларда (өлшемі бірнеше микроннан аз) пиннат агрегаттары түрінде кездеседі. Қабатталған силикат бөлшектері серпентин-сапонит симбионттары болып табылады (1c сурет). (Si + Al)-Mg-Fe картасы сонымен қатар көлемді қабатталған силикат матрицасының серпентин мен сапонит арасындағы аралық құрамға ие екенін көрсетеді (2a, b сурет). Филлосиликат матрицасында карбонат минералдары (~2–21 көлем), сульфид минералдары (~2,4–5,5 көлем) және магнетит (~3,6–6,8 көлем) бар. Осы зерттеуде (C0009) зерттелген бөлшектердің бірінде аз мөлшерде (~0,5 көлем) сусыз силикаттар (оливин және пироксен) болды, бұл шикі Рюгу тасын құрайтын бастапқы материалды анықтауға көмектеседі5. Бұл сусыз силикат Рюгу түйіршіктерінде сирек кездеседі және тек C0009 түйіршігінде оң анықталған. Карбонаттар матрицада фрагменттер түрінде (бірнеше жүз микроннан аз), көбінесе доломит, аз мөлшерде кальций карбонаты және бринелл бар. Магнетит оқшауланған бөлшектер, фрамбоидтар, бляшкалар немесе сфералық агрегаттар түрінде кездеседі. Сульфидтер негізінен пирротинмен дұрыс емес алтыбұрышты призмалар/пластиналар немесе латтар түрінде ұсынылған. Матрицада көп мөлшерде субмикронды пентландит немесе пирротинмен бірге бар. Көміртегіге бай фазалар (<10 мкм өлшемді) филлосиликатқа бай матрицада кең таралған. Көміртегіге бай фазалар (<10 мкм өлшемді) филлосиликатқа бай матрицада кең таралған. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) богатой филлосиликатами матрицасында встречаются повсеместно. Көміртегіге бай фазалар (<10 мкм өлшемді) филлосиликатқа бай матрицада кең таралған.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) богатой филлосиликатами матрицасында преобладают. Филлосиликатқа бай матрицада көміртегіге бай фазалар (<10 мкм өлшемді) басым.Басқа қосалқы минералдар 1-қосымша кестеде көрсетілген. C0087 және A0029 және A0037 қоспасының рентгендік дифракциялық үлгісінен анықталған минералдардың тізімі CI (Orgueil) хондритінде анықталған тізіммен өте сәйкес келеді, бірақ CY және CM (Mighei типті) хондриттерінен айтарлықтай ерекшеленеді (кеңейтілген деректермен 1-сурет және 2-қосымша сурет). Рюгу дәндерінің (A0098, C0068) жалпы элемент мөлшері 6 CI хондритімен де сәйкес келеді (кеңейтілген деректер, 2-сурет және 2-қосымша кесте). Керісінше, CM хондриттері орташа және жоғары ұшқыш элементтерде, әсіресе Mn және Zn-де азаяды, ал отқа төзімді элементтерде жоғарырақ7. Кейбір элементтердің концентрациясы айтарлықтай өзгереді, бұл жеке бөлшектердің кішкентай өлшеміне және нәтижесінде алынған іріктеу ауытқуына байланысты үлгінің ішкі гетерогенділігінің көрінісі болуы мүмкін. Барлық петрологиялық, минералогиялық және элементтік сипаттамалары Рюгу дәндерінің CI8,9,10 хондриттеріне өте ұқсас екенін көрсетеді. Рюгу дәндерінде ферригидрит пен сульфаттың болмауы ерекшелік болып табылады, бұл CI хондриттеріндегі бұл минералдардың құрлықтық үгілу нәтижесінде пайда болғанын көрсетеді.
a, C0068 құрғақ жылтыратылған Mg Kα (қызыл), Ca Kα (жасыл), Fe Kα (көк) және S Kα (сары) қимасының құрама рентгендік кескіні. Фракция қабатты силикаттардан (қызыл: ~88 көлем), карбонаттардан (доломит; ашық жасыл: ~1,6 көлем), магнетиттен (көк: ~5,3 көлем%) және сульфидтерден (сары: сульфид = ~2,5% көлем. эссе. b, кері шашыраған электрондардағы контур аймағының кескіні a. Bru – жетілмеген; Dole – доломит; FeS – темір сульфиді; Mag – магнетит; шырын – сабын тасы; Srp – серпентин. c, сәйкесінше 0,7 нм және 1,1 нм серпентин және сапонит торлы жолақтарын көрсететін типтік сапонит-серпентин өсіндісінің жоғары ажыратымдылықтағы трансмиссиялық электронды микроскопия (TEM) кескіні.
Ryugu A0037 (қатты қызыл шеңберлер) және C0068 (қатты көк шеңберлер) бөлшектерінің матрицасы мен қабатты силикат құрамы (%) (Si+Al)-Mg-Fe үштік жүйесінде көрсетілген. a, Салыстыру үшін сұр түспен көрсетілген CI хондриттеріне (Ivuna, Orgueil, Alais)16 қарсы сызылған электронды зонд микроталдауы (EPMA) нәтижелері. b, Orgueil9 және Murchison46 метеориттерімен және гидратталған IDP47-мен салыстыру үшін сканерлеу TEM (STEM) және энергия дисперсиялық рентгендік спектроскопия (EDS) талдауы көрсетілген. Темір сульфидінің ұсақ бөлшектерін болдырмай, ұсақ түйіршікті және ірі түйіршікті филлосиликаттар талданды. a және b нүктелі сызықтары сапонит пен серпентиннің еру сызықтарын көрсетеді. a-дағы темірге бай құрам қабатты силикат түйіршіктеріндегі субмикронды темір сульфидті түйіршіктеріне байланысты болуы мүмкін, оны EPMA талдауының кеңістіктік ажыратымдылығымен жоққа шығару мүмкін емес. b құрамындағы сапонитке қарағанда Si мөлшері жоғары деректер нүктелері филлосиликат қабатының аралықтарында наноөлшемді аморфты кремнийге бай материалдың болуынан туындауы мүмкін. Талдау саны: A0037 үшін N=69, EPMA үшін N=68, C0068 үшін N=68, A0037 үшін N=19 және STEM-EDS үшін C0068 үшін N=27. c, триокси бөлшегінің Ryugu C0014-4 изотоптық картасы CI (Orgueil), CY (Y-82162) және әдебиет деректері (CM және C2-ung)41,48,49 хондрит мәндерімен салыстырылды. Біз Orgueil және Y-82162 метеориттері үшін деректер алдық. CCAM - сусыз көміртекті хондрит минералдарының желісі, TFL - құрлықты бөлу сызығы. d, Ryugu бөлшегінің C0014-4, CI хондритінің (Orgueil) және CY хондритінің (Y-82162) Δ17O және δ18O карталары (бұл зерттеу). Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1 мәні. Δ17O_Orgueil: Orgueil үшін орташа Δ17O мәні. Δ17O_Y-82162: Y-82162 үшін орташа Δ17O мәні. 41, 48, 49 әдебиеттерден алынған CI және CY деректері де салыстыру үшін көрсетілген.
Оттегінің массалық изотоптық талдауы лазерлік фторлау арқылы түйіршікті C0014-тен алынған материалдың 1,83 мг үлгісінде жүргізілді (Әдістер). Салыстыру үшін біз Orgueil (CI) жеті көшірмесін (жалпы массасы = 8,96 мг) және Y-82162 (CY) жеті көшірмесін (жалпы массасы = 5,11 мг) іске қостық (3-қосымша кесте).
2d-суретте Y-82162-мен салыстырғанда Orgueil мен Ryugu орташа салмақ бөлшектері арасында Δ17O және δ18O айқын бөлінуі көрсетілген. Ryugu C0014-4 бөлшегінің Δ17O мәні 2 sd-дегі қабаттасуға қарамастан, Orgeil бөлшегіне қарағанда жоғары. Ryugu бөлшектерінде Orgeil-мен салыстырғанда Δ17O мәндері жоғары, бұл соңғысының 1864 жылы құлағаннан бергі құрлықтық ластануын көрсетуі мүмкін. Құрлықтық ортадағы үгілу11 міндетті түрде атмосфералық оттегінің қосылуына әкеледі, бұл жалпы талдауды құрлықтық фракциялау сызығына (TFL) жақындатады. Бұл қорытынды Ryugu дәндерінде гидраттар немесе сульфаттар жоқ, ал Orgeil құрамында бар деген минералогиялық деректермен (бұрын талқыланған) сәйкес келеді.
Жоғарыда келтірілген минералогиялық деректерге сүйене отырып, бұл нәтижелер Рюгу түйіршіктері мен CI хондриттері арасындағы байланысты растайды, бірақ CY хондриттерінің байланысын жоққа шығарады. Рюгу түйіршіктерінің дегидратация минералогиясының айқын белгілерін көрсететін CY хондриттерімен байланысы жоқ екендігі таңқаларлық. Рюгудің орбитальды бақылаулары оның дегидратацияға ұшырағанын және сондықтан CY материалынан тұратынын көрсететін сияқты. Бұл айқын айырмашылықтың себептері әлі күнге дейін түсініксіз. Басқа Рюгу бөлшектерінің оттегі изотоптарын талдау 12-қосымша мақалада ұсынылған. Дегенмен, бұл кеңейтілген деректер жиынтығының нәтижелері Рюгу бөлшектері мен CI хондриттері арасындағы байланысқа да сәйкес келеді.
Үйлестірілген микроталдау әдістерін қолдана отырып (3-қосымша сурет), біз органикалық көміртектің фокусталған иондық сәуле фракциясының (FIB) C0068.25 бүкіл беткі ауданы бойынша кеңістіктік таралуын зерттедік (3a–f суреттер). C0068.25 қимасының жақын шетінде орналасқан көміртектің жұқа құрылымды рентгендік жұтылу спектрлері (NEXAFS) бірнеше функционалдық топтарды көрсетеді – ароматты немесе C=C (285,2 эВ), C=O (286,5 эВ), CH (287,5 эВ) және C(=O)O (288,8 эВ) – графен құрылымы 291,7 эВ-та жоқ (3a сурет), бұл термиялық вариацияның төмен дәрежесін білдіреді. C0068.25 ішінара органикалық заттарының күшті CH шыңы (287,5 эВ) бұрын зерттелген көміртекті хондриттердің ерімейтін органикалық заттарынан ерекшеленеді және Stardust миссиясы арқылы алынған IDP14 және комета бөлшектеріне ұқсас. 287,5 эВ кезіндегі күшті CH шыңы және 285,2 эВ кезіндегі өте әлсіз хош иісті немесе C=C шыңы органикалық қосылыстардың алифатты қосылыстарға бай екенін көрсетеді (3a сурет және қосымша 3a сурет). Алифатты органикалық қосылыстарға бай аймақтар ірі түйіршікті филлосиликаттарда, сондай-ақ хош иісті (немесе C=C) көміртегі құрылымы нашар аймақтарда орналасқан (3c, d сурет). Керісінше, A0037,22 (қосымша 3-сурет) ішінара алифатты көміртегіге бай аймақтардың құрамының төмен екенін көрсетті. Бұл дәндердің негізгі минералогиясы хондрит CI 16-ға ұқсас карбонаттарға бай, бұл бастапқы судың кеңінен өзгеруін көрсетеді (қосымша 1-кесте). Тотығу жағдайлары карбонаттармен байланысты органикалық қосылыстардағы карбонил және карбоксил функционалдық топтарының жоғары концентрациясына ықпал етеді. Алифатты көміртегі құрылымдары бар органикалық заттардың субмикрондық таралуы ірі түйіршікті қабатты силикаттардың таралуынан өте өзгеше болуы мүмкін. Тагиш көлінің метеоритінде филлосиликат-OH-мен байланысты алифаттық органикалық қосылыстардың белгілері табылды. Үйлестірілген микроаналитикалық деректер алифаттық қосылыстарға бай органикалық заттардың С типті астероидтарда кең таралған және филлосиликаттармен тығыз байланысты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл қорытынды жақын инфрақызыл гиперспектрлік микроскоп MicroOmega көрсеткен Рюгу бөлшектеріндегі алифаттық/хош иісті CH-тер туралы бұрынғы есептерге сәйкес келеді. Маңызды және шешілмеген сұрақ - осы зерттеуде байқалған ірі түйіршікті филлосиликаттармен байланысты алифаттық көміртегіге бай органикалық қосылыстардың бірегей қасиеттері тек Рюгу астероидында ғана кездеседі ме.
a, хош иісті (C=C) бай аймақта (қызыл), алифатты бай аймақта (жасыл) және матрицада (көк) 292 эВ дейін нормаланған NEXAFS көміртегі спектрлері. Сұр сызық салыстыру үшін Murchison 13 ерімейтін органикалық спектрі болып табылады. au, арбитраждық блок. b, қимада көміртек басым екенін көрсететін көміртектің K-шетінің сканерлеуші ​​трансмиссиялық рентгендік микроскопиясы (STXM) спектрлік кескіні. c, хош иісті (C=C) бай аймақтары (қызыл), алифатты бай аймақтары (жасыл) және матрица (көк) бар RGB композиттік графигі. d, алифатты қосылыстарға бай органикалық заттар ірі түйіршікті филлосиликатта шоғырланған, b және c аймақтарындағы ақ нүктелі қораптардан үлкейтілген. e, b және c аймақтарындағы ақ нүктелі қораптан үлкейтілген аймақтағы үлкен наносфералар (ng-1). Үшін: пирротин. Pn: никель-хромит. f, Наноөлшемді екінші реттік иондық массалық спектрометрия (NanoSIMS), сутегі (1H), көміртегі (12C) және азот (12C14N) элементтерінің кескіндері, 12C/1H элементтерінің қатынасының кескіндері және δD, δ13C және δ15N изотоптарының айқаспалы кескіндері – PG-1 бөлімі: 13C-мен байытылған пресолярлық графит (4-қосымша кесте).
Мурчисон метеориттеріндегі органикалық заттардың ыдырауының кинетикалық зерттеулері Рюгу түйіршіктеріне бай алифатты органикалық заттардың гетерогенді таралуы туралы маңызды ақпарат бере алады. Бұл зерттеу органикалық заттардағы алифатты CH байланыстары бастапқы нүктеде шамамен 30°C максималды температураға дейін сақталатынын және/немесе уақыт-температура қатынастарымен өзгеретінін көрсетеді (мысалы, 100°C температурада 200 жыл және 0°C 100 миллион жыл). Егер прекурсор белгілі бір температурада белгілі бір уақыттан артық қыздырылмаса, филлосиликатқа бай алифатты органикалық заттардың бастапқы таралуы сақталуы мүмкін. Дегенмен, бастапқы жыныс суының өзгеруі бұл түсіндіруді қиындатуы мүмкін, себебі карбонатқа бай A0037 филлосиликаттармен байланысты көміртегіге бай алифатты аймақтарды көрсетпейді. Бұл төмен температураның өзгеруі шамамен Рюгу түйіршіктерінде текше дала шпатының болуына сәйкес келеді (1-қосымша кесте) 20.
C0068.25 фракциясы (ng-1; 3a–c,e суреттері) құрамында C(=O)O және C=O жоғары хош иісті (немесе C=C), орташа алифатты және әлсіз спектрлері бар үлкен наносфера бар. Алифатты көміртектің белгісі хондриттермен байланысты көп мөлшерде ерімейтін органикалық заттар мен органикалық наносфералардың белгісіне сәйкес келмейді (3a сурет) 17,21. Тагыш көліндегі наносфералардың рамандық және инфрақызыл спектроскопиялық талдауы олардың алифатты және тотыққан органикалық қосылыстардан және күрделі құрылымы бар ретсіз полициклді ароматты органикалық қосылыстардан тұратынын көрсетті22,23. Айналасындағы матрицада алифатты қосылыстарға бай органикалық заттар болғандықтан, ng-1-дегі алифатты көміртектің белгісі аналитикалық артефакт болуы мүмкін. Қызығы, ng-1 құрамында ендірілген аморфты силикаттар бар (3e сурет), бұл құрылым әлі ешбір жерден тыс органикалық заттар үшін хабарланбаған. Аморфты силикаттар ng-1-дің табиғи компоненттері болуы мүмкін немесе талдау кезінде иондық және/немесе электронды сәуле арқылы сулы/сусыз силикаттардың аморфталуынан пайда болуы мүмкін.
C0068.25 қимасының NanoSIMS иондық кескіндері (3f-сурет) δ13C және δ15N-дегі біркелкі өзгерістерді көрсетеді, тек 13C байыту мөлшері 30 811‰ болатын пресолярлық түйіршіктерден басқа (3f-суреттегі δ13C кескініндегі PG-1) (4-қосымша кесте). Рентгендік элементарлық түйіршіктер кескіндері және жоғары ажыратымдылықтағы TEM кескіндері тек көміртек концентрациясын және графитке сәйкес келетін 0,3 нм базальды жазықтықтар арасындағы қашықтықты көрсетеді. Ірі түйіршікті филлосиликаттармен байланысты алифатты органикалық заттарға бай δD (841 ± 394‰) және δ15N (169 ± 95‰) мәндерінің бүкіл C аймағы үшін орташа мәннен сәл жоғары екендігі атап өтілген (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25 (Қосымша 4-кесте). Бұл бақылау ірі түйіршікті филлосиликаттардағы алифатты бай органикалық заттар қоршаған органикалық заттарға қарағанда қарапайым болуы мүмкін екенін көрсетеді, себебі соңғылары бастапқы денеде қоршаған сумен изотоптық алмасуға ұшыраған болуы мүмкін. Балама ретінде, бұл изотоптық өзгерістер бастапқы түзілу процесімен де байланысты болуы мүмкін. CI хондриттеріндегі ұсақ түйіршікті қабатты силикаттар бастапқы ірі түйіршікті сусыз силикат кластерлерінің үздіксіз өзгеруі нәтижесінде пайда болған деп түсіндіріледі. Алифатты бай органикалық заттар күн жүйесінің пайда болуына дейін протопланетарлық дискідегі немесе жұлдызаралық ортадағы прекурсорлық молекулалардан пайда болған болуы мүмкін, содан кейін Рюгу (үлкен) ата-аналық денесінің су өзгерістері кезінде аздап өзгерген болуы мүмкін. Рюгу өлшемі (<1,0 км) сулы минералдардың түзілуі үшін сулы өзгеріске ұшырау үшін ішкі жылуды жеткілікті түрде ұстап тұру үшін тым кішкентай25. Рюгу өлшемі (<1,0 км) сулы минералдардың түзілуі үшін сулы өзгеріске ұшырау үшін жеткілікті ішкі жылуды ұстап тұру үшін тым кішкентай25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения с образованием водных минералов25. Көлемі (<1,0 км) Рюгу су минералдарының түзілуі үшін судың өзгеруіне жеткілікті ішкі жылуды ұстап тұру үшін тым кішкентай25. 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氩2。 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氩2。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло үшін изменения воды с образованием водных минералов25. Рюгу планетасының көлемі (<1,0 км) суды минералдарға айналдыру үшін ішкі жылуды ұстап тұру үшін тым кішкентай25.Сондықтан, ондаған шақырым өлшемдегі Рюгу прекурсорлары қажет болуы мүмкін. Алифатты қосылыстарға бай органикалық заттар ірі түйіршікті филлосиликаттармен байланысқандықтан бастапқы изотоптық қатынастарын сақтауы мүмкін. Дегенмен, изотопты ауыр тасымалдаушылардың нақты табиғаты осы FIB фракцияларындағы әртүрлі компоненттердің күрделі және нәзік араласуына байланысты белгісіз болып қала береді. Бұл Рюгу түйіршіктеріндегі алифатты қосылыстарға бай органикалық заттар немесе оларды қоршаған ірі филлосиликаттар болуы мүмкін. CM Paris 24, 26 метеориттерінен басқа, барлық дерлік көміртекті хондриттердегі (CI хондриттерін қоса алғанда) органикалық заттар филлосиликаттарға қарағанда D-ге бай болатынын ескеріңіз.
A0002.23 және A0002.26, A0037.22 және A0037.23 және C0068.23, C0068.25 және C0068.26 FIB кесінділері үшін алынған δD және δ15N көлемдік графиктері (үш Рюгу бөлшектерінен барлығы жеті FIB кесіндісі) NanoSIMS-ті күн жүйесінің басқа нысандарымен салыстыру 4-суретте көрсетілген (4-қосымша кесте)27,28. A0002, A0037 және C0068 профильдеріндегі δD және δ15N көлемдік өзгерістері IDP-дегі өзгерістерге сәйкес келеді, бірақ CM және CI хондриттеріне қарағанда жоғары (4-сурет). Comet 29 үлгісі үшін δD мәндерінің диапазоны (-240-тан 1655‰-ге дейін) Рюгудікінен үлкен екенін ескеріңіз. Рюкю профильдерінің δD және δ15N көлемдері, әдетте, Юпитер тұқымдасы мен Оорт бұлтының кометаларының орташа мәнінен аз (4-сурет). CI хондриттерінің төменгі δD мәндері бұл үлгілердегі жер үсті ластануының әсерін көрсетуі мүмкін. Беллс, Тагиш көлі және IDP арасындағы ұқсастықтарды ескере отырып, Рюгу бөлшектеріндегі δD және δN мәндерінің үлкен гетерогенділігі ерте күн жүйесіндегі органикалық және сулы құрамдардың бастапқы изотоптық белгілерінің өзгерістерін көрсетуі мүмкін. Рюгу және IDP бөлшектеріндегі δD және δN-нің ұқсас изотоптық өзгерістері екеуі де бір көзден алынған материалдан пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді. IDP комета көздерінен пайда болады деп есептеледі 14. Сондықтан Рюгу комета тәрізді материалды және/немесе кем дегенде сыртқы күн жүйесін қамтуы мүмкін. Дегенмен, бұл біз айтқаннан гөрі қиынырақ болуы мүмкін, себебі (1) ата-аналық денедегі сферулиттік және D-ға бай судың қоспасы 31 және (2) комета белсенділігінің функциясы ретіндегі кометаның D/H қатынасы 32. Дегенмен, Рюгу бөлшектеріндегі сутегі мен азот изотоптарының байқалған гетерогенділігінің себептері толық түсінікті емес, ішінара бүгінгі таңда қолжетімді талдаулардың санының шектеулі болуына байланысты. Сутегі мен азот изотоптарының жүйелерінің нәтижелері Рюгу құрамында материалдың көп бөлігі Күн жүйесінен тыс жерде болуы мүмкін деген болжамды әлі де арттырады, сондықтан кометаларға ұқсастық көрсетуі мүмкін. Рюгу профилі δ13C және δ15N арасында ешқандай айқын корреляция көрсетпеді (4-қосымша кесте).
Рюгу бөлшектерінің жалпы H және N изотоптық құрамы (қызыл шеңберлер: A0002, A0037; көк шеңберлер: C0068) күн магнитудасы 27, Юпитердің орташа тұқымдасы (JFC27) және Оорт бұлты кометаларымен (OCC27), IDP28 және көміртекті хондрулалармен корреляцияланады. Метеорит 27 салыстыруы (CI, CM, CR, C2-ung). Изотоптық құрамы 4-қосымша кестеде келтірілген. Нүктелі сызықтар H және N үшін жер үсті изотоптарының мәндері болып табылады.
Ұшқыш заттардың (мысалы, органикалық заттар мен судың) Жерге тасымалдануы әлі де алаңдаушылық тудыратын мәселе болып қала береді26,27,33. Осы зерттеуде анықталған Рюгу бөлшектеріндегі ірі филлосиликаттармен байланысты субмикронды органикалық заттар ұшқыш заттардың маңызды көзі болуы мүмкін. Ірі түйіршікті филлосиликаттардағы органикалық заттар ұсақ түйіршікті матрицалардағы органикалық заттарға қарағанда ыдыраудан16,34 және ыдыраудан35 жақсы қорғалған. Бөлшектердегі сутегінің изотоптық құрамының ауырлығы олардың алғашқы Жерге тасымалданған ұшқыш заттардың жалғыз көзі болуы екіталай екенін білдіреді. Оларды жақында силикаттарда күн желімен қозғалатын судың болуы туралы гипотезада ұсынылғандай, жеңіл сутегі изотоптық құрамы бар компоненттермен араластыруға болады.
Бұл зерттеуде біз CI метеориттерінің күн жүйесінің жалпы құрамының өкілдері ретіндегі геохимиялық маңыздылығына қарамастан,6,10 жер үсті ластанған үлгілер екенін көрсетеміз. Сондай-ақ, біз бай алифаттық органикалық заттар мен көршілес сулы минералдар арасындағы өзара әрекеттесудің тікелей дәлелдерін келтіреміз және Рюгуда күн сәулесінен тыс материал болуы мүмкін деп болжаймыз37. Бұл зерттеудің нәтижелері протоастероидтарды тікелей іріктеудің маңыздылығын және қайтарылған үлгілерді толығымен инертті және стерильді жағдайларда тасымалдау қажеттілігін айқын көрсетеді. Мұнда келтірілген дәлелдер Рюгу бөлшектерінің зертханалық зерттеулер үшін қолжетімді ең ластанбаған күн жүйесінің материалдарының бірі екенін және осы бағалы үлгілерді одан әрі зерттеу сөзсіз күн жүйесінің алғашқы процестері туралы түсінігімізді кеңейтетінін көрсетеді. Рюгу бөлшектері күн жүйесінің жалпы құрамының ең жақсы көрінісі болып табылады.
Субмикрондық масштабтағы үлгілердің күрделі микроқұрылымы мен химиялық қасиеттерін анықтау үшін біз синхротрондық сәулеленуге негізделген компьютерлік томографияны (SR-XCT) және SR рентгендік дифракция (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM талдауын қолдандық. Жер атмосферасының әсерінен ыдырау, ластану және ұсақ бөлшектерден немесе механикалық үлгілерден зақым келу байқалмады. Осы уақыт ішінде біз сканерлеуші ​​​​электрондық микроскопияны (SEM)-EDS, EPMA, XRD, аспаптық нейтрондық активация талдауын (INAA) және лазерлік оттегі изотопын фторлау жабдығын пайдаланып жүйелі көлемдік талдау жүргіздік. Талдау процедуралары 3-қосымша суретте көрсетілген және әрбір талдау келесі бөлімдерде сипатталған.
Рюгу астероидынан алынған бөлшектер Хаябуса-2 қайта кіру модулінен алынып, Жер атмосферасын ластамай, Жапонияның Сагамихара қаласындағы JAXA басқару орталығына жеткізілді4. JAXA басқаратын нысанда бастапқы және бұзбайтын сипаттамадан кейін, қоршаған ортаның араласуын болдырмау үшін тығыздалатын учаскеаралық тасымалдау контейнерлерін және үлгі капсула пакеттерін (үлгі мөлшеріне байланысты диаметрі 10 немесе 15 мм сапфир кристалы және тот баспайтын болат) пайдаланыңыз. қоршаған орта. және/немесе жер асты ластаушыларының (мысалы, су буы, көмірсутектер, атмосфералық газдар және ұсақ бөлшектер) және үлгілерді дайындау және институттар мен университеттер арасында тасымалдау кезінде үлгілер арасындағы айқаспалы ластануды болдырмау үшін38. Жер атмосферасымен (су буы мен оттегімен) әрекеттесуден туындайтын деградация мен ластануды болдырмау үшін, үлгі дайындаудың барлық түрлері (соның ішінде тантал қашауымен ұсақтау, теңдестірілген алмас сым араны (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) пайдалану және эпоксидті кесу) орнатуға дайындау) қолғап қорабында таза, құрғақ N2 астында жүргізілді (шық нүктесі: -80-ден -60 °C-қа дейін, O2 ~50-100 ppm). Мұнда қолданылатын барлық заттар әртүрлі жиіліктегі ультрадыбыстық толқындарды пайдаланып, ультра таза су мен этанолдың қоспасымен тазартылады.
Мұнда біз Антарктика метеориттерін зерттеу орталығының Ұлттық полярлық зерттеу институтының (NIPR) метеорит коллекциясын зерттейміз (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 және CY: Y 980115).
SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS және TEM талдауы үшін құралдар арасында тасымалдау үшін біз алдыңғы зерттеулерде сипатталған әмбебап ультра жұқа үлгі ұстағышын қолдандық38.
Ryugu үлгілерінің SR-XCT талдауы BL20XU/SPring-8 интеграцияланған КТ жүйесі арқылы жүргізілді. Интеграцияланған КТ жүйесі әртүрлі өлшеу режимдерінен тұрады: үлгінің бүкіл құрылымын түсіру үшін кең көру өрісі және төмен ажыратымдылық (WL) режимі, үлгі ауданын дәл өлшеу үшін тар көру өрісі және жоғары ажыратымдылық (NH) режимі. Үлгі көлемінің дифракциялық үлгісін алу үшін қызығушылық пен рентгенограммалар, сондай-ақ үлгідегі көлденең жазықтықтағы минералды фазалардың 2D диаграммасын алу үшін XRD-CT орындау. Барлық өлшеулерді үлгі ұстағышын негізден алу үшін кіріктірілген жүйені пайдаланбай жүргізуге болатынын ескеріңіз, бұл дәл КТ және XRD-CT өлшеулерін жүргізуге мүмкіндік береді. WL режиміндегі рентген детекторы (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) қосымша 4608 × 4608 пиксельді металл-оксид-жартылай өткізгіш (CMOS) камерамен (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) жабдықталған, оның құрамында 10 лютеций алюминий гранатының монокристаллы қалыңдығы мкм (Lu3Al5O12:Ce) және релелік линза бар. WL режиміндегі пиксель өлшемі шамамен 0,848 мкм құрайды. Осылайша, WL режиміндегі көру өрісі (FOV) офсеттік КТ режимінде шамамен 6 мм құрайды. NH режиміндегі рентген детекторы (BM AA50; Hamamatsu Photonics) қалыңдығы 20 мкм гадолиний-алюминий-галлий гранаты (Gd3Al2Ga3O12) сцинтилляторымен, ажыратымдылығы 2048 × 2048 пиксель болатын CMOS камерасымен (C11440-22CU; Hamamatsu Photonics) және ×20 линзамен жабдықталған. NH режиміндегі пиксель өлшемі ~0,25 мкм, ал көру өрісі ~0,5 мм. XRD режиміндегі детектор (BM AA60; Hamamatsu Photonics) қалыңдығы 50 мкм P43 (Gd2O2S:Tb) ұнтақ экранынан, 2304 × 2304 пиксель ажыратымдылығы бар CMOS камерасынан (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) және релелік линзадан тұратын сцинтиллятормен жабдықталған. Детектордың тиімді пиксель өлшемі 19,05 мкм және көру өрісі 43,9 мм2. FOV-ты арттыру үшін біз WL режимінде офсеттік КТ процедурасын қолдандық. КТ реконструкциясы үшін берілетін жарық кескіні айналу осі айналасында көлденең шағылысқан 180°-тан 360°-қа дейінгі диапазондағы кескіннен және 0°-тан 180°-қа дейінгі диапазондағы кескіннен тұрады.
Рентгендік дифракция режимінде рентген сәулесі Френель аймағының пластинасымен фокусталады. Бұл режимде детектор үлгіден 110 мм артта, ал сәуленің тоқтауы детектордан 3 мм алда орналасады. 2θ диапазонындағы дифракциялық кескіндер 1,43°-тан 18,00°-қа дейінгі дифракциялық кескіндер (тордың аралығы d = 16,6–1,32 Å) рентгендік нүкте детектордың көру өрісінің төменгі жағына фокусталып алынды. Үлгі әрбір тік сканерлеу қадамы үшін жарты айналыммен тігінен тұрақты аралықпен қозғалады. Егер минералды бөлшектер 180°-қа бұрылған кезде Брэгг шартын қанағаттандырса, минералды бөлшектердің көлденең жазықтықта дифракциясын алуға болады. Содан кейін дифракциялық кескіндер әрбір тік сканерлеу қадамы үшін бір кескінге біріктірілді. SR-XRD-CT талдау шарттары SR-XRD талдауымен бірдей дерлік. XRD-CT режимінде детектор үлгіден 69 мм артта орналасады. 2θ диапазонындағы дифракциялық кескіндер 1,2°-тан 17,68°-қа дейін (d = 19,73-тен 1,35 Å-ге дейін), мұнда рентген сәулесі де, сәуле шектегіші де детектордың көру өрісінің ортасымен бір сызықта орналасқан. Үлгіні көлденең сканерлеп, үлгіні 180°-қа бұрыңыз. SR-XRD-CT кескіндері пиксель мәндері ретінде шың минералды қарқындылықпен қалпына келтірілді. Көлденең сканерлеу кезінде үлгі әдетте 500–1000 қадаммен сканерленеді.
Барлық тәжірибелер үшін рентген энергиясы 30 кэВ деңгейінде бекітілді, себебі бұл диаметрі шамамен 6 мм метеориттерге рентген сәулесінің енуінің төменгі шегі. 180° айналу кезінде барлық КТ өлшеулері үшін алынған кескіндер саны 1800 болды (ығысатын КТ бағдарламасы үшін 3600), ал кескіндердің экспозиция уақыты WL режимі үшін 100 мс, NH режимі үшін 300 мс, XRD үшін 500 мс және XRD-CT үшін 50 мс болды. Әдеттегі үлгіні сканерлеу уақыты WL режимінде шамамен 10 минут, NH режимінде 15 минут, XRD үшін 3 сағат және SR-XRD-CT үшін 8 сағат.
КТ кескіндері орамды кері проекция арқылы қалпына келтірілді және 0-ден 80 см-1-ге дейінгі сызықтық әлсіреу коэффициенті үшін қалыпқа келтірілді. 3D деректерін талдау үшін Slice бағдарламалық жасақтамасы, ал рентгендік деректерін талдау үшін muXRD бағдарламалық жасақтамасы пайдаланылды.
Эпоксидті бекітілген Рюгу бөлшектері (A0029, A0037, C0009, C0014 және C0068) құрғақ жағдайда бетінде 0,5 мкм (3M) гауһар таспа деңгейіне дейін біртіндеп жылтыратылған, жылтырату процесінде материалдың бетке тиюіне жол берілмеген. Әрбір үлгінің жылтыратылған беті алдымен жарық микроскопиясымен, содан кейін энергия дисперсиялық спектрометрімен (AZtec) жабдықталған JEOL JSM-7100F SEM көмегімен үлгілердің минералогиясы мен текстуралық кескіндерін (BSE) алу үшін кері шашыраңқы электрондармен тексерілді. Әрбір үлгі үшін негізгі және қосымша элементтердің құрамы электронды зонд микроанализаторын (EPMA, JEOL JXA-8200) пайдаланып талданды. Филлосиликат және карбонат бөлшектерін 5 нА-да, табиғи және синтетикалық эталондарды 15 кэВ-та, сульфидтерді, магнетит, оливин және пироксенді 30 нА-да талдаңыз. Модальды дәрежелер әрбір минерал үшін кездейсоқ орнатылған тиісті шектері бар ImageJ 1.53 бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып, элементтер карталары мен BSE кескіндерінен есептелді.
Оттегі изотоптарын талдау Ашық Университетте (Милтон Кинс, Ұлыбритания) инфрақызыл лазерлік фторлау жүйесін қолдану арқылы жүргізілді. Hayabusa2 үлгілері нысандар арасында тасымалдау үшін азот толтырылған контейнерлерде Ашық Университетке 38 жеткізілді.
Үлгі тиеу оттегі деңгейі 0,1%-дан төмен бақыланатын азотты қолғап қорабында жүргізілді. Hayabusa2 аналитикалық жұмысы үшін екі үлгі тесігінен (диаметрі 2,5 мм, тереңдігі 5 мм) тұратын жаңа Ni үлгі ұстағышы жасалды, оның бірі Hayabusa2 бөлшектері үшін, ал екіншісі обсидиан ішкі стандарты үшін. Талдау кезінде Hayabusa2 материалын қамтитын үлгі ұңғымасы лазерлік реакция кезінде үлгіні ұстап тұру үшін шамамен 1 мм қалыңдықтағы және 3 мм диаметрдегі ішкі BaF2 терезесімен жабылды. Үлгіге BrF5 ағыны Ni үлгі ұстағышында кесілген газ араластыру арнасы арқылы сақталды. Үлгі камерасы да вакуумдық фторлау желісінен алынып, содан кейін азотпен толтырылған қолғап қорабында ашылатындай етіп қайта конфигурацияланды. Екі бөліктен тұратын камера мыс тығыздағышпен қапталған қысу тығыздағышымен және EVAC Quick Release CeFIX 38 тізбекті қысқышымен тығыздалды. Камераның жоғарғы жағындағы 3 мм қалыңдықтағы BaF2 терезесі үлгіні бір мезгілде бақылауға және лазерлік қыздыруға мүмкіндік береді. Үлгіні тиегеннен кейін камераны қайтадан қысып, фторланған желіге қайта қосыңыз. Талдау алдында үлгі камерасы адсорбцияланған ылғалды кетіру үшін вакуумда түні бойы шамамен 95°C дейін қыздырылды. Түні бойы қыздырғаннан кейін камера бөлме температурасына дейін салқындатылды, содан кейін үлгіні тасымалдау кезінде атмосфераға ұшыраған бөлік ылғалды кетіру үшін үш аликвот BrF5-пен тазартылды. Бұл процедуралар Hayabusa 2 үлгісінің атмосфераға ұшырамауын және үлгіні тиеу кезінде атмосфераға шығарылатын фторланған желінің бөлігінен ылғалмен ластанбауын қамтамасыз етеді.
Ryugu C0014-4 және Orgueil (CI) бөлшектерінің үлгілері модификацияланған «бір» режимде42 талданды, ал Y-82162 (CY) талдауы бірнеше үлгі ұңғымалары бар бір науада41 жүргізілді. Сусыз құрамына байланысты CY хондриттері үшін бір әдісті қолданудың қажеті жоқ. Үлгілер BrF5 қатысуымен XYZ гантриіне орнатылған 50 Вт (10,6 мкм) қуатты Photon Machines Inc. инфрақызыл CO2 лазерін пайдаланып қыздырылды. Кіріктірілген бейне жүйесі реакцияның барысын бақылайды. Фторлаудан кейін бөлінген O2 артық фторды кетіру үшін екі криогенді азот тұзағы және қыздырылған KBr қабатын пайдаланып тазаланды. Тазартылған оттегінің изотоптық құрамы шамамен 200 массалық ажыратымдылығы бар Thermo Fisher MAT 253 қос арналы массалық спектрометрінде талданды.
Кейбір жағдайларда үлгінің реакциясы кезінде бөлінетін газ тәрізді O2 мөлшері 140 мкг-нан аз болды, бұл MAT 253 масс-спектрометріндегі сильфон құрылғысын пайдаланудың шамамен шегі. Бұл жағдайларда талдау үшін микрокөлемдерді пайдаланыңыз. Hayabusa2 бөлшектерін талдағаннан кейін обсидианның ішкі эталоны фторланды және оның оттегі изотопының құрамы анықталды.
NF+ NF3+ фрагментінің иондары массасы 33 (16O17O) сәулеге кедергі келтіреді. Бұл ықтимал мәселені жою үшін көптеген үлгілер криогенді бөлу процедураларын қолдану арқылы өңделеді. Мұны MAT 253 талдауына дейін алға қарай бағытта немесе талданған газды арнайы молекулалық елекке қайтару және криогенді бөлуден кейін қайта өткізу арқылы екінші талдау ретінде жасауға болады. Криогенді бөлу сұйық азот температурасында молекулалық елекке газ беруді, содан кейін оны -130°C температурада бастапқы молекулалық елекке шығаруды қамтиды. Кең ауқымды сынақтар NF+ бірінші молекулалық електе қалатынын және бұл әдісті қолдану кезінде айтарлықтай фракциялану болмайтынын көрсетті.
Ішкі обсидиан стандарттарымызды қайталап талдау негізінде, жүйенің сильфон режиміндегі жалпы дәлдігі: δ17O үшін ±0,053‰, δ18O үшін ±0,095‰, Δ17O үшін ±0,018‰ (2 сд). Оттегі изотоптарын талдау стандартты дельта белгілеуінде берілген, мұнда delta18O келесідей есептеледі:
Сондай-ақ δ17O үшін 17O/16O қатынасын пайдаланыңыз. VSMOW - Вена орташа теңіз суы стандартының халықаралық стандарты. Δ17O жер фракциялау сызығынан ауытқуды білдіреді, ал есептеу формуласы: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. 3-қосымша кестеде келтірілген барлық деректер саңылауға түзетілген.
Қалыңдығы шамамен 150-ден 200 нм-ге дейінгі кесінділер Ryugu бөлшектерінен JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute компаниясында Hitachi High Tech SMI4050 FIB құралын пайдаланып алынды. Барлық FIB кесінділері N2 газбен толтырылған ыдыстардан объектілерді тасымалдау үшін алынғаннан кейін өңделмеген бөлшектердің өңделмеген фрагменттерінен алынғанын ескеріңіз. Бұл фрагменттер SR-CT арқылы өлшенбеді, бірақ көміртектің K-шет спектріне әсер етуі мүмкін ықтимал зақымданулар мен ластануларды болдырмау үшін жер атмосферасына минималды әсер етумен өңделді. Вольфрам қорғаныс қабатын тұндырғаннан кейін, қызығушылық аймағы (25 × 25 мкм2 дейін) кесіліп, Ga+ иондық сәулесімен 30 кВ үдеу кернеуінде, содан кейін 5 кВ және беткі зақымдануды азайту үшін 40 пА зонд тогында жұқартылды. Содан кейін аса жұқа кесінділер FIB жабдықталған микроманипуляторды пайдаланып үлкейтілген мыс торға (Kochi торы) 39 орналастырылды.
Ryugu A0098 (1,6303 мг) және C0068 (0,6483 мг) түйіршіктері SPring-8 құрылғысындағы таза азотпен толтырылған қолғап қорабындағы таза жоғары таза полиэтилен парақтарына Жер атмосферасымен ешқандай әрекеттеспей екі рет тығыздалды. JB-1 (Жапонияның Геологиялық қызметі шығарған геологиялық анықтамалық тау жынысы) үшін үлгі дайындау Токио Метрополитен Университетінде жүргізілді.
INAA Киото университетінің Интеграцияланған радиация және ядролық ғылымдар институтында өткізіледі. Үлгілер элементтерді сандық анықтау үшін қолданылатын нуклидтің жартылай ыдырау мерзіміне сәйкес таңдалған әртүрлі сәулелену циклдарымен екі рет сәулелендірілген. Алдымен үлгі пневматикалық сәулелену түтігінде 30 секунд бойы сәулелендірілген. 3-суреттегі жылулық және жылдам нейтрондардың ағындары Mg, Al, Ca, Ti, V және Mn құрамын анықтау үшін сәйкесінше 4,6 × 1012 және 9,6 × 1011 см-2 с-1 құрайды. MgO (99,99% тазалық, Soekawa Chemical), Al (99,9% тазалық, Soekawa Chemical) және Si металлы (99,999% тазалық, FUJIFILM Wako Pure Chemical) сияқты химиялық заттар да (n, n) сияқты кедергі келтіретін ядролық реакцияларды түзету үшін сәулелендірілген. Нейтрон ағынындағы өзгерістерді түзету үшін үлгі натрий хлоридімен (99,99% тазалық; MANAC) сәулелендірілген.
Нейтронды сәулелендіруден кейін сыртқы полиэтилен қабаты жаңасымен ауыстырылды, ал үлгі мен анықтамалық материал шығаратын гамма-сәулелену Ge детекторымен дереу өлшенді. Сол үлгілер пневматикалық сәулелендіру түтігінде 4 сағат бойы қайта сәулелендірілді. 2-ші үлгіде Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir және Au анықтау үшін тиісінше 5,6 · 1012 және 1,2 · 1012 см-2 s-1 термиялық және жылдам нейтрондық ағындар бар. Ga, As, Se, Sb, Os, Ir және Au бақылау үлгілері екі сүзгі қағазына осы элементтердің белгілі концентрацияларының стандартты ерітінділерінің тиісті мөлшерін (10-нан 50 мкг-ға дейін) жағу арқылы сәулелендірілді, содан кейін үлгілер сәулелендірілді. Гамма-сәулелерді санау Киото университетінің Интеграцияланған радиация және ядролық ғылымдар институтында және Токио метрополитен университетінің RI зерттеу орталығында жүргізілді. INAA элементтерін сандық анықтауға арналған аналитикалық процедуралар мен анықтамалық материалдар алдыңғы жұмысымызда сипатталғандармен бірдей.
NIPR-де Ryugu үлгілерінің A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) және C0087 (<1 мг) дифракциялық үлгілерін жинау үшін рентгендік дифрактометр (Rigaku SmartLab) пайдаланылды. NIPR-де Ryugu үлгілерінің A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) және C0087 (<1 мг) дифракциялық үлгілерін жинау үшін рентгендік дифрактометр (Rigaku SmartLab) пайдаланылды. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) NIPR-да Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) және C0087 (<1 мг) сбора дифракционды картин образцов үшін қолданылады. NIPR-дегі Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) және C0087 (<1 мг) үлгілерінің дифракциялық үлгілерін жинау үшін рентгендік дифрактометр (Rigaku SmartLab) пайдаланылды.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) 和C0087 (<1 мг) 的。使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) 和C0087 (<1 мг) 的。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) және C0087 (<1 мг) NIPR арқылы қалпына келтірілген дифрактометрлерді (Rigaku SmartLab) пайдаланады. Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) және C0087 (<1 мг) үлгілерінің рентгендік дифракциялық үлгілері NIPR-де рентгендік дифрактометрді (Rigaku SmartLab) пайдаланып алынды.Барлық үлгілер кремний шағылыстырмайтын пластинада сапфир шыны пластинасын пайдаланып ұсақ ұнтаққа ұнтақталған, содан кейін сұйықтықсыз (су немесе спиртсіз) кремний шағылыстырмайтын пластинаға біркелкі жағылған. Өлшеу шарттары келесідей: Cu Kα рентген сәулеленуі 40 кВ түтік кернеуінде және 40 мА түтік тогында пайда болады, шекті саңылаудың ұзындығы 10 мм, дивергенция бұрышы (1/6)°, жазықтықтағы айналу жылдамдығы 20 айн/мин, ал диапазоны 2θ (қос Bragg бұрышы) 3-100° және талдау үшін шамамен 28 сағат қажет. Bragg Brentano оптикасы қолданылды. Детектор - бір өлшемді кремний жартылай өткізгіш детекторы (D/teX Ultra 250). Cu Kβ рентген сәулелері Ni сүзгісі арқылы алынып тасталды. Қолжетімді үлгілерді пайдалана отырып, синтетикалық магний сапонитінің (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), серпентиннің (жапырақ серпентині, Миядзу, Никка) және пирротиннің (моноклиникалық 4C, Чихуа, Мексика Уоттс) өлшемдері шыңдарды анықтау және Халықаралық дифракциялық деректер орталығының ұнтақ файлының деректерінің дифракциялық деректерін пайдалану үшін салыстырылды, доломит (PDF 01-071-1662) және магнетит (PDF 00-019-0629). Рюгудан алынған дифракциялық деректер гидроөзгертілген көміртекті хондриттер, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 және Y 980115 CY (III қыздыру сатысы, 500–750°C) бойынша деректермен де салыстырылды. Салыстыру Orgueil-мен ұқсастықтарды көрсетті, бірақ Y-791198 және Y 980115-пен емес.
FIB-тен жасалған үлгілердің ультра жұқа кесінділерінің көміртекті жиегі K бар NEXAFS спектрлері Молекулалық ғылымдар институтының (Оказаки, Жапония) UVSOR синхротрондық қондырғысындағы STXM BL4U арнасын пайдаланып өлшенді. Френель аймағының пластинасымен оптикалық фокусталған сәуленің нүктелік өлшемі шамамен 50 нм құрайды. Жақын жиек аймағының жұқа құрылымы үшін энергетикалық қадам 0,1 эВ (283,6–292,0 эВ) және алдыңғы және артқы фронт аймақтары үшін 0,5 эВ (280,0–283,5 эВ және 292,5–300,0 эВ). Әрбір кескін пикселінің уақыты 2 мс-қа орнатылды. Эвакуациядан кейін STXM аналитикалық камерасы шамамен 20 мбар қысыммен гелиймен толтырылды. Бұл камерадағы және үлгі ұстағыштағы рентгендік оптикалық жабдықтың жылулық дрейфін азайтуға, сондай-ақ үлгінің зақымдануын және/немесе тотығуын азайтуға көмектеседі. NEXAFS K-edge көміртегі спектрлері aXis2000 бағдарламалық жасақтамасын және меншікті STXM деректерді өңдеу бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып қабатталған деректерден жасалды. Үлгіні тасымалдау қорабы мен қолғап қорабы үлгінің тотығуы мен ластануын болдырмау үшін қолданылатынын ескеріңіз.
STXM-NEXAFS талдауынан кейін Ryugu FIB кесінділерінің сутегі, көміртегі және азот изотоптарының изотоптық құрамы JAMSTEC NanoSIMS 50L көмегімен изотоптық бейнелеуді қолдану арқылы талданды. Көміртегі мен азот изотоптарын талдау үшін шамамен 2 пА және сутегі изотоптарын талдау үшін шамамен 13 пА фокусталған Cs+ бастапқы сәулесі үлгіде шамамен 24 × 24 мкм2-ден 30 × 30 мкм2-ге дейінгі аумаққа растрланады. Салыстырмалы түрде күшті бастапқы сәуле тогында 3 минуттық алдын ала бүркуден кейін, әрбір талдау екінші реттік сәуле қарқындылығын тұрақтандырғаннан кейін басталды. Көміртегі мен азот изотоптарын талдау үшін шамамен 9000 массалық ажыратымдылықпен жеті электронды көбейткіш мультиплексті анықтауды қолдану арқылы бір мезгілде 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– және 12C15N– кескіндері алынды, бұл барлық тиісті изотоптық қосылыстарды бөлу үшін жеткілікті. интерференция (яғни, 13C-те 12C1H және 12C15N-де 13C14N). Сутегі изотоптарын талдау үшін үш электронды көбейткішті пайдаланып бірнеше анықтаумен шамамен 3000 массалық ажыратымдылықтағы 1H-, 2D- және 12C- кескіндері алынды. Әрбір талдау бірдей аймақтың 30 сканерленген кескінінен тұрады, бір кескін көміртегі мен азот изотоптарын талдау үшін 256 × 256 пиксельден және сутегі изотоптарын талдау үшін 128 × 128 пиксельден тұрады. Кідіріс уақыты көміртегі мен азот изотоптарын талдау үшін пиксельге 3000 мкс және сутегі изотоптарын талдау үшін пиксельге 5000 мкс. Аспаптық массалық фракциялауды калибрлеу үшін біз сутегі, көміртегі және азот изотоптарының эталондары ретінде 1-гидроксибензотриазол гидратын қолдандық45.
FIB C0068-25 профиліндегі пресолярлық графиттің кремний изотоптық құрамын анықтау үшін біз шамамен 9000 массалық ажыратымдылығы бар алты электронды көбейткішті қолдандық. Кескіндер пиксельге 3000 мкс кідіріс уақыты бар 256 × 256 пиксельден тұрады. Біз кремний пластиналарын сутегі, көміртегі және кремний изотоптарының эталондары ретінде пайдаланып, массалық фракциялау құралын калибрледік.
Изотоптық кескіндер NASA-ның NanoSIMS45 бейнелеу бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып өңделді. Деректер электрон көбейткішінің өлі уақыты (44 нс) және квази-бір мезгілде келу әсерлері үшін түзетілді. Алу кезінде кескіннің ауытқуын түзету үшін әрбір кескін үшін әртүрлі сканерлеу туралауы. Соңғы изотоптық кескін әрбір сканерлеу пикселі үшін әрбір кескіннен екінші реттік иондарды қосу арқылы жасалады.
STXM-NEXAFS және NanoSIMS талдауынан кейін, дәл сол FIB қималары Кочи, JAMSTEC-те 200 кВ үдеу кернеуінде беріліс электронды микроскопын (JEOL JEM-ARM200F) пайдаланып зерттелді. Микроқұрылым қараңғы өрісте жарық өрісті TEM және жоғары бұрышты сканерлеу TEM көмегімен бақыланды. Минералды фазалар нүктелік электрон дифракциясы және торлы жолақты бейнелеу арқылы анықталды, ал химиялық талдау 100 мм2 кремний дрейф детекторы және JEOL талдау станциясы 4.30 бағдарламалық жасақтамасы бар EDS арқылы жүргізілді. Сандық талдау үшін әрбір элемент үшін тән рентгендік қарқындылық TEM сканерлеу режимінде 30 с бекітілген деректерді алу уақытымен, ~100 × 100 нм2 сәуле сканерлеу аймағымен және 50 пА сәуле тогымен өлшенді. Қабатталған силикаттардағы (Si + Al)-Mg-Fe қатынасы табиғи пиропагранеттің стандартынан алынған қалыңдығы үшін түзетілген тәжірибелік k коэффициентін пайдаланып анықталды.
Осы зерттеуде пайдаланылған барлық суреттер мен талдаулар JAXA деректерді мұрағаттау және байланыс жүйесінде (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 мекенжайы бойынша қолжетімді. Бұл мақалада түпнұсқа деректер берілген.
Китари, К. және т.б. Hayabusa2 NIRS3 құралымен бақыланған 162173 Рюгу астероидының беткі құрамы. Science 364, 272–275.
Ким, AJ Ямато типті көміртекті хондриттер (CY): Рюгу астероиды бетінің аналогтары? Geochemistry 79, 125531 (2019).
Пилоржет, С. және т.б. Рюгу үлгілерінің алғашқы құрамдық талдауы MicroOmega гиперспектральды микроскопын қолдану арқылы жүргізілді. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Яда, Т. және т.б. С типті Рюгу астероидынан қайтарылған Hyabusa2 үлгісінің алдын ала талдауы. National Astron. 6, 214–220 (2021).