Terima kasih kerana melawat Nature.com.Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan menjadikan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Meruap dan kaya dengan bahan organik, asteroid jenis C mungkin merupakan salah satu sumber air utama di Bumi.Pada masa ini, kondrit yang mengandungi karbon memberikan idea terbaik tentang komposisi kimia mereka, tetapi maklumat tentang meteorit diputarbelitkan: hanya jenis yang paling tahan lama bertahan memasuki atmosfera dan kemudian berinteraksi dengan persekitaran bumi.Di sini kami membentangkan hasil kajian volumetrik dan mikroanalisis terperinci zarah Ryugu utama yang dihantar ke Bumi oleh kapal angkasa Hayabusa-2.Zarah Ryugu menunjukkan padanan rapat dalam komposisi dengan kondrit CI (jenis Iwuna) yang tidak terpecah secara kimia tetapi diubah air, yang digunakan secara meluas sebagai penunjuk komposisi keseluruhan sistem suria.Spesimen ini menunjukkan hubungan spatial yang kompleks antara organik alifatik yang kaya dan silikat berlapis dan menunjukkan suhu maksimum sekitar 30 °C semasa hakisan air.Kami mendapati banyak deuterium dan diazonium konsisten dengan asal luar suria.Zarah Ryugu adalah bahan asing yang paling tidak tercemar dan tidak boleh dipisahkan pernah dikaji dan paling sesuai dengan komposisi keseluruhan sistem suria.
Dari Jun 2018 hingga November 2019, kapal angkasa Hayabusa2 Agensi Penerokaan Aeroangkasa Jepun (JAXA) menjalankan tinjauan jauh yang meluas ke atas asteroid Ryugu.Data daripada Spektrometer Inframerah Dekat (NIRS3) di Hayabusa-2 mencadangkan bahawa Ryugu mungkin terdiri daripada bahan yang serupa dengan kondrit berkarbon secara terma dan/atau kejutan-metamorfik.Padanan terdekat ialah CY chondrite (jenis Yamato) 2. Albedo rendah Ryugu boleh dijelaskan dengan kehadiran sejumlah besar komponen kaya karbon, serta saiz zarah, keliangan, dan kesan luluhawa spatial.Kapal angkasa Hayabusa-2 membuat dua pendaratan dan pengumpulan sampel di Ryuga.Semasa pendaratan pertama pada 21 Februari 2019, bahan permukaan telah diperolehi, yang disimpan di dalam petak A kapsul pemulangan, dan semasa pendaratan kedua pada 11 Julai 2019, bahan telah dikumpulkan berhampiran kawah tiruan yang dibentuk oleh impaktor mudah alih kecil.Sampel ini disimpan di Wad C. Pencirian awal zarah yang tidak merosakkan dalam Peringkat 1 dalam ruang khas, tidak tercemar dan berisi nitrogen tulen di kemudahan yang diuruskan JAXA menunjukkan bahawa zarah Ryugu paling serupa dengan kondrit CI4 dan mempamerkan "pelbagai tahap variasi"3 .Klasifikasi Ryugu yang kelihatan bercanggah, serupa dengan kondrit CY atau CI, hanya boleh diselesaikan dengan pencirian isotop, unsur dan mineralogi terperinci zarah Ryugu.Keputusan yang dibentangkan di sini memberikan asas yang kukuh untuk menentukan yang mana antara dua penjelasan awal ini untuk komposisi keseluruhan asteroid Ryugu yang berkemungkinan besar.
Lapan pelet Ryugu (kira-kira 60mg jumlah), empat dari Dewan A dan empat dari Dewan C, telah ditugaskan ke Fasa 2 untuk menguruskan pasukan Kochi.Matlamat utama kajian adalah untuk menjelaskan sifat, asal usul dan sejarah evolusi asteroid Ryugu, dan untuk mendokumenkan persamaan dan perbezaan dengan spesimen luar angkasa lain yang diketahui seperti kondrit, zarah debu antara planet (IDP) dan komet yang kembali.Sampel yang dikumpul oleh misi Stardust NASA.
Analisis mineralogi terperinci lima biji Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 dan C0068) menunjukkan bahawa ia terutamanya terdiri daripada phyllosilicates berbutir halus dan kasar (~64-88 vol.%; Rajah 1a, b, Tambahan Rajah 1).dan jadual tambahan 1).Filosilikat berbutir kasar berlaku sebagai agregat menyirip (saiz sehingga berpuluh-puluh mikron) dalam matriks berbutir halus yang kaya dengan phyllosilicate (bersaiz kurang daripada beberapa mikron).Zarah silikat berlapis ialah simbion serpentin–saponit (Rajah 1c).Peta (Si + Al)-Mg-Fe juga menunjukkan bahawa matriks silikat berlapis pukal mempunyai komposisi perantaraan antara serpentin dan saponit (Rajah 2a, b).Matriks phyllosilicate mengandungi mineral karbonat (~2–21 vol.%), mineral sulfida (~2.4–5.5 vol.%), dan magnetit (~3.6–6.8 vol.%).Salah satu zarah yang diperiksa dalam kajian ini (C0009) mengandungi sejumlah kecil (~0.5 vol.%) silikat kontang (olivin dan piroksen), yang boleh membantu mengenal pasti bahan sumber yang membentuk batu Ryugu mentah5.Silikat kontang ini jarang ditemui dalam pelet Ryugu dan hanya dikenal pasti secara positif dalam pelet C0009.Karbonat hadir dalam matriks sebagai serpihan (kurang daripada beberapa ratus mikron), kebanyakannya dolomit, dengan sejumlah kecil kalsium karbonat dan brinell.Magnetit berlaku sebagai zarah terpencil, framboid, plak, atau agregat sfera.Sulfida terutamanya diwakili oleh pyrrhotite dalam bentuk prisma/plat heksagon tidak sekata atau lath.Matriks mengandungi sejumlah besar pentlandit submikron atau dalam kombinasi dengan pyrrhotite. Fasa kaya karbon (bersaiz <10 µm) berlaku di mana-mana dalam matriks yang kaya dengan phyllosilicate. Fasa kaya karbon (bersaiz <10 µm) berlaku di mana-mana dalam matriks yang kaya dengan phyllosilicate. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Fasa kaya karbon (bersaiz <10 µm) berlaku di mana-mana dalam matriks yang kaya dengan phyllosilicate.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. Fasa kaya karbon (bersaiz <10 µm) mendominasi dalam matriks kaya phyllosilicate.Mineral sampingan yang lain ditunjukkan dalam Jadual Tambahan 1. Senarai mineral yang ditentukan daripada corak pembelauan sinar-X bagi campuran C0087 dan A0029 dan A0037 adalah sangat konsisten dengan yang ditentukan dalam kondrit CI (Orgueil), tetapi sangat berbeza daripada data CY dan CM (Jenis Gambar Rajah) chondrites dan Sundrites yang mengembang (Jenis Mighei) 1 dengan Rajah 2.Jumlah kandungan unsur bijirin Ryugu (A0098, C0068) juga konsisten dengan kondrit 6 CI (data dikembangkan, Rajah 2 dan Jadual Tambahan 2).Sebaliknya, kondrit CM habis dalam unsur sederhana dan sangat tidak menentu, terutamanya Mn dan Zn, dan lebih tinggi dalam unsur refraktori7.Kepekatan beberapa unsur sangat berbeza, yang mungkin mencerminkan kepelbagaian yang wujud bagi sampel disebabkan saiz zarah individu yang kecil dan bias pensampelan yang terhasil.Semua ciri petrologi, mineralogi dan unsur menunjukkan bahawa bijirin Ryugu sangat serupa dengan kondrit CI8,9,10.Pengecualian yang ketara ialah ketiadaan ferrihidrit dan sulfat dalam bijirin Ryugu, menunjukkan bahawa mineral dalam kondrit CI ini terbentuk oleh luluhawa daratan.
a, Imej sinar-X komposit Mg Kα (merah), Ca Kα (hijau), Fe Kα (biru), dan S Kα (kuning) bahagian digilap kering C0068.Pecahan tersebut terdiri daripada silikat berlapis (merah: ~88 vol%), karbonat (dolomit; hijau muda: ~1.6 vol%), magnetit (biru: ~5.3 vol%) dan sulfida (kuning: sulfida = ~2.5% vol. esei. b, imej kawasan kontur dalam elektron berselerak belakang pada a. Bru – tidak matang; Magnetonit magnetol; D. Srp – serpentin c, imej mikroskop elektron penghantaran (TEM) resolusi tinggi bagi pertumbuhan antara saponit-serpentin tipikal yang menunjukkan jalur kekisi serpentin dan saponit masing-masing 0.7 nm dan 1.1 nm.
Komposisi matriks dan silikat berlapis (pada %) zarah Ryugu A0037 (bulatan merah pepejal) dan C0068 (bulatan biru pepejal) ditunjukkan dalam sistem terner (Si+Al)-Mg-Fe.a, keputusan Electron Probe Microanalysis (EPMA) diplotkan terhadap CI chondrites (Ivuna, Orgueil, Alais)16 ditunjukkan dalam warna kelabu untuk perbandingan.b, Mengimbas TEM (STEM) dan analisis spektroskopi sinar-X (EDS) penyebaran tenaga ditunjukkan untuk perbandingan dengan meteorit Orgueil9 dan Murchison46 dan IDP47 terhidrat.Filosilikat berbutir halus dan kasar dianalisis, mengelakkan zarah kecil besi sulfida.Garis putus-putus dalam a dan b menunjukkan garisan pelarutan saponit dan serpentin.Komposisi kaya besi dalam a mungkin disebabkan oleh butiran besi sulfida submikron dalam butiran silikat berlapis, yang tidak boleh dikecualikan oleh resolusi spatial analisis EPMA.Titik data dengan kandungan Si yang lebih tinggi daripada saponit dalam b mungkin disebabkan oleh kehadiran bahan kaya silikon amorfus bersaiz nano dalam celahan lapisan phyllosilicate.Bilangan analisis: N=69 untuk A0037, N=68 untuk EPMA, N=68 untuk C0068, N=19 untuk A0037 dan N=27 untuk C0068 untuk STEM-EDS.c, peta isotop zarah trioksi Ryugu C0014-4 berbanding dengan nilai kondrit CI (Orgueil), CY (Y-82162) dan data literatur (CM dan C2-ung)41,48,49.Kami telah memperoleh data untuk meteorit Orgueil dan Y-82162.CCAM ialah garisan mineral kondrit berkarbon kontang, TFL ialah garis pemisah tanah.d, Δ17O dan δ18O peta zarah Ryugu C0014-4, CI chondrite (Orgueil), dan CY chondrite (Y-82162) (kajian ini).Δ17O_Ryugu: Nilai Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Nilai purata Δ17O untuk Orgueil.Δ17O_Y-82162: Nilai purata Δ17O untuk Y-82162.Data CI dan CY daripada literatur 41, 48, 49 juga ditunjukkan untuk perbandingan.
Analisis isotop jisim oksigen telah dilakukan pada sampel 1.83 mg bahan yang diekstrak daripada C0014 berbutir oleh laser fluorinasi (Kaedah).Sebagai perbandingan, kami menjalankan tujuh salinan Orgueil (CI) (jumlah jisim = 8.96 mg) dan tujuh salinan Y-82162 (CY) (jumlah jisim = 5.11 mg) (Jadual Tambahan 3).
Pada rajah.2d menunjukkan pemisahan yang jelas Δ17O dan δ18O antara zarah purata berat Orgueil dan Ryugu berbanding Y-82162.Δ17O zarah Ryugu C0014-4 lebih tinggi daripada zarah Orgeil, walaupun bertindih pada 2 sd.Zarah Ryugu mempunyai nilai Δ17O yang lebih tinggi berbanding dengan Orgeil, yang mungkin mencerminkan pencemaran daratan yang terakhir sejak kejatuhannya pada tahun 1864. Luluhawa dalam persekitaran darat11 semestinya mengakibatkan penggabungan oksigen atmosfera, membawa analisis keseluruhan lebih dekat kepada garis pecahan daratan (TFL).Kesimpulan ini konsisten dengan data mineralogi (dibincangkan sebelum ini) bahawa bijirin Ryugu tidak mengandungi hidrat atau sulfat, manakala Orgeil mengandungi.
Berdasarkan data mineralogi di atas, keputusan ini menyokong perkaitan antara bijirin Ryugu dan kondrit CI, tetapi menolak perkaitan kondrit CY.Fakta bahawa bijirin Ryugu tidak dikaitkan dengan kondrit CY, yang menunjukkan tanda-tanda mineralogi dehidrasi yang jelas, adalah membingungkan.Pemerhatian orbit Ryugu nampaknya menunjukkan bahawa ia telah mengalami dehidrasi dan oleh itu berkemungkinan terdiri daripada bahan CY.Sebab-sebab perbezaan yang jelas ini masih tidak jelas.Analisis isotop oksigen bagi zarah Ryugu lain dibentangkan dalam kertas pengiring 12. Walau bagaimanapun, keputusan set data lanjutan ini juga konsisten dengan perkaitan antara zarah Ryugu dan kondrit CI.
Dengan menggunakan teknik analisis mikro yang diselaraskan (Tambahan Rajah 3), kami memeriksa taburan spatial karbon organik ke atas seluruh kawasan permukaan pecahan rasuk ion terfokus (FIB) C0068.25 (Rajah 3a–f).Spektrum penyerapan sinar-X bagi karbon (NEXAFS) struktur halus di tepi berhampiran dalam bahagian C0068.25 menunjukkan beberapa kumpulan berfungsi – aromatik atau C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) dan C( =O)O (288.8 eV) (288.8 eV) bererti struktur 7.g2.g (288.8 eV). tahap variasi haba yang rendah.Puncak CH yang kuat (287.5 eV) bagi separa organik C0068.25 berbeza daripada organik tidak larut bagi kondrit berkarbon yang dikaji sebelum ini dan lebih serupa dengan IDP14 dan zarah komet yang diperolehi oleh misi Stardust.Puncak CH yang kuat pada 287.5 eV dan puncak aromatik atau C=C yang sangat lemah pada 285.2 eV menunjukkan bahawa sebatian organik kaya dengan sebatian alifatik (Rajah 3a dan Rajah Tambahan 3a).Kawasan yang kaya dengan sebatian organik alifatik disetempatkan dalam phyllosilicates berbutir kasar, serta di kawasan yang mempunyai struktur karbon aromatik (atau C=C) yang lemah (Rajah 3c,d).Sebaliknya, A0037,22 (Tambahan Rajah 3) sebahagiannya menunjukkan kandungan yang lebih rendah bagi kawasan kaya karbon alifatik.Mineralogi asas bijirin ini kaya dengan karbonat, serupa dengan kondrit CI 16, mencadangkan perubahan meluas air sumber (Jadual Tambahan 1).Keadaan pengoksidaan akan memihak kepada kepekatan kumpulan berfungsi karbonil dan karboksil yang lebih tinggi dalam sebatian organik yang dikaitkan dengan karbonat.Taburan submikron bagi organik dengan struktur karbon alifatik boleh sangat berbeza daripada taburan silikat berlapis berbutir kasar.Petunjuk sebatian organik alifatik yang dikaitkan dengan phyllosilicate-OH ditemui dalam meteorit Tasik Tagish.Data mikroanalitik yang diselaraskan mencadangkan bahawa bahan organik yang kaya dengan sebatian alifatik mungkin tersebar luas dalam asteroid jenis C dan berkait rapat dengan phyllosilicates.Kesimpulan ini konsisten dengan laporan sebelumnya tentang CH alifatik/aromatik dalam zarah Ryugu yang ditunjukkan oleh MicroOmega, mikroskop hiperspektral dekat inframerah.Soalan penting dan tidak dapat diselesaikan ialah sama ada sifat unik sebatian organik kaya karbon alifatik yang dikaitkan dengan phyllosilicates berbutir kasar yang diperhatikan dalam kajian ini hanya terdapat pada asteroid Ryugu.
a, spektrum karbon NEXAFS dinormalkan kepada 292 eV di kawasan kaya aromatik (C=C) (merah), di kawasan kaya alifatik (hijau), dan dalam matriks (biru).Garis kelabu ialah spektrum organik tidak larut Murchison 13 untuk perbandingan.au, unit timbang tara.b, Mengimbas imej spektrum mikroskop sinar-X (STXM) penghantaran karbon K-edge menunjukkan bahawa bahagian tersebut dikuasai oleh karbon.c, plot komposit RGB dengan kawasan kaya aromatik (C=C) (merah), kawasan kaya alifatik (hijau) dan matriks (biru).d, organik yang kaya dengan sebatian alifatik tertumpu dalam phyllosilicate berbutir kasar, kawasan itu diperbesarkan daripada kotak bertitik putih dalam b dan c.e, nanosfera besar (ng-1) di kawasan yang diperbesarkan daripada kotak bertitik putih dalam b dan c.Untuk: pyrrhotite.Pn: nikel-kromit.f, Spektrometri Jisim Ion Menengah Nano (NanoSIMS), Hidrogen (1H), Karbon (12C), dan imej unsur Nitrogen (12C14N), imej nisbah unsur 12C/1H, dan imej isotop δD, δ13C, dan δ15N silang - Bahagian PG-1: Ctremement Table 4 Suit (Suit 13) prasolar.
Kajian kinetik tentang degradasi bahan organik dalam meteorit Murchison boleh memberikan maklumat penting tentang taburan heterogen bahan organik alifatik yang kaya dengan bijirin Ryugu.Kajian ini menunjukkan bahawa ikatan CH alifatik dalam bahan organik kekal sehingga suhu maksimum kira-kira 30°C pada induk dan/atau berubah dengan hubungan suhu masa (cth. 200 tahun pada 100°C dan 0°C 100 juta tahun) ..Jika prekursor tidak dipanaskan pada suhu tertentu untuk lebih daripada masa tertentu, taburan asal organik alifatik yang kaya dengan phyllosilicate boleh dikekalkan.Walau bagaimanapun, perubahan air batuan sumber mungkin merumitkan tafsiran ini, kerana A0037 yang kaya dengan karbonat tidak menunjukkan sebarang kawasan alifatik kaya karbon yang dikaitkan dengan phyllosilicates.Perubahan suhu rendah ini kira-kira sepadan dengan kehadiran feldspar padu dalam bijirin Ryugu (Jadual Tambahan 1) 20.
Pecahan C0068.25 (ng-1; Rajah 3a–c,e) mengandungi nanosfera besar yang menunjukkan sangat aromatik (atau C=C), alifatik sederhana, dan spektrum lemah C(=O)O dan C=O..Tandatangan karbon alifatik tidak sepadan dengan tandatangan organik tak larut pukal dan nanosfera organik yang dikaitkan dengan kondrit (Rajah 3a) 17,21.Raman dan analisis spektroskopi inframerah nanosfera di Tasik Tagish menunjukkan bahawa ia terdiri daripada sebatian organik alifatik dan teroksida dan sebatian organik aromatik polisiklik tidak teratur dengan struktur kompleks22,23.Oleh kerana matriks sekeliling mengandungi organik yang kaya dengan sebatian alifatik, tandatangan karbon alifatik dalam ng-1 mungkin merupakan artifak analitikal.Menariknya, ng-1 mengandungi silikat amorfus tertanam (Rajah 3e), tekstur yang belum lagi dilaporkan untuk mana-mana organik luar angkasa.Silikat amorfus mungkin merupakan komponen semula jadi ng-1 atau hasil daripada amorfisasi silikat akueus/kontang oleh ion dan/atau pancaran elektron semasa analisis.
Imej ion NanoSIMS bagi bahagian C0068.25 (Rajah 3f) menunjukkan perubahan seragam dalam δ13C dan δ15N, kecuali untuk bijirin presolar dengan pengayaan 13C yang besar sebanyak 30,811‰ (PG-1 dalam imej δ13C dalam Rajah 3f) (Jadual Tambahan 4).Imej bijirin asas sinar-X dan imej TEM resolusi tinggi hanya menunjukkan kepekatan karbon dan jarak antara satah basal 0.3 nm, yang sepadan dengan grafit.Perlu diperhatikan bahawa nilai δD (841 ± 394‰) dan δ15N (169 ± 95‰), diperkaya dengan bahan organik alifatik yang dikaitkan dengan phyllosilicates berbutir kasar, ternyata lebih tinggi sedikit daripada purata untuk seluruh rantau C (δD = 1398 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) dalam C0068.25 (Jadual Tambahan 4).Pemerhatian ini menunjukkan bahawa organik yang kaya dengan alifatik dalam phyllosilicates berbutir kasar mungkin lebih primitif daripada organik di sekeliling, kerana yang terakhir mungkin telah mengalami pertukaran isotop dengan air di sekeliling dalam badan asal.Sebagai alternatif, perubahan isotop ini mungkin juga berkaitan dengan proses pembentukan awal.Ia ditafsirkan bahawa silikat berlapis berbutir halus dalam kondrit CI telah terbentuk hasil daripada pengubahan berterusan gugusan silikat anhidrat berbutir kasar asal.Bahan organik yang kaya dengan alifatik mungkin telah terbentuk daripada molekul prekursor dalam cakera protoplanet atau medium antara bintang sebelum pembentukan sistem suria, dan kemudian diubah sedikit semasa perubahan air badan induk Ryugu (besar). Saiz (<1.0 km) Ryugu terlalu kecil untuk mengekalkan haba dalaman yang mencukupi untuk pengubahan akueus untuk membentuk mineral hidrous25. Saiz (<1.0 km) Ryugu terlalu kecil untuk mengekalkan haba dalaman yang mencukupi untuk pengubahan akueus untuk membentuk mineral hidrous25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменобления мал в25. Saiz (<1.0 km) Ryugu terlalu kecil untuk mengekalkan haba dalaman yang mencukupi untuk pertukaran air membentuk mineral air25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水2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2物。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с образованнием мдравидем Saiz Ryugu (<1.0 km) terlalu kecil untuk menyokong haba dalaman untuk menukar air membentuk mineral air25.Oleh itu, pendahulu Ryugu bersaiz puluhan kilometer mungkin diperlukan.Bahan organik yang kaya dengan sebatian alifatik mungkin mengekalkan nisbah isotop asalnya kerana perkaitan dengan phyllosilicates berbutir kasar.Walau bagaimanapun, sifat sebenar pembawa berat isotop masih tidak pasti disebabkan oleh pencampuran kompleks dan halus pelbagai komponen dalam pecahan FIB ini.Ini boleh menjadi bahan organik yang kaya dengan sebatian alifatik dalam butiran Ryugu atau phyllosilicates kasar di sekelilingnya.Ambil perhatian bahawa bahan organik dalam hampir semua kondrit berkarbonat (termasuk kondrit CI) cenderung lebih kaya dalam D daripada phyllosilicates, kecuali meteorit CM Paris 24, 26.
Plot isipadu δD dan δ15N hirisan FIB diperolehi untuk A0002.23 dan A0002.26, A0037.22 dan A0037.23 dan C0068.23, C0068.25 dan C0068.26 hirisan FIB sistem suria yang lain (sejumlah tujuh serpihan FIB sistem suria ditunjukkan) dengan serpihan Nano FIB yang lain daripada tujuh keping FIB sistem suria. dalam rajah.4 (Jadual Tambahan 4)27,28.Perubahan volum dalam δD dan δ15N dalam profil A0002, A0037, dan C0068 adalah konsisten dengan yang terdapat dalam IDP, tetapi lebih tinggi daripada dalam kondrit CM dan CI (Rajah 4).Ambil perhatian bahawa julat nilai δD untuk sampel Komet 29 (-240 hingga 1655‰) adalah lebih besar daripada Ryugu.Isipadu δD dan δ15N bagi profil Ryukyu, sebagai peraturan, lebih kecil daripada purata bagi komet keluarga Musytari dan awan Oort (Rajah 4).Nilai δD yang lebih rendah bagi kondrit CI mungkin mencerminkan pengaruh pencemaran daratan dalam sampel ini.Memandangkan persamaan antara Bells, Lake Tagish, dan IDP, kepelbagaian besar dalam nilai δD dan δN dalam zarah Ryugu mungkin mencerminkan perubahan dalam tandatangan isotop awal komposisi organik dan akueus dalam sistem suria awal.Perubahan isotop yang serupa dalam δD dan δN dalam zarah Ryugu dan IDP menunjukkan bahawa kedua-duanya boleh terbentuk daripada bahan dari sumber yang sama.Adalah dipercayai bahawa IDP berasal daripada sumber komet 14 .Oleh itu, Ryugu mungkin mengandungi bahan seperti komet dan/atau sekurang-kurangnya sistem suria luar.Walau bagaimanapun, ini mungkin lebih sukar daripada yang kami nyatakan di sini kerana (1) campuran air sferulitik dan kaya D pada badan induk 31 dan (2) nisbah D/H komet sebagai fungsi aktiviti komet 32 ​​.Walau bagaimanapun, sebab-sebab heterogeniti yang diperhatikan bagi isotop hidrogen dan nitrogen dalam zarah Ryugu tidak difahami sepenuhnya, sebahagiannya disebabkan oleh bilangan analisis yang terhad pada hari ini.Keputusan sistem isotop hidrogen dan nitrogen masih menimbulkan kemungkinan bahawa Ryugu mengandungi kebanyakan bahan dari luar Sistem Suria dan dengan itu mungkin menunjukkan beberapa persamaan dengan komet.Profil Ryugu tidak menunjukkan korelasi yang jelas antara δ13C dan δ15N (Jadual Tambahan 4).
Komposisi isotop H dan N keseluruhan zarah Ryugu (bulatan merah: A0002, A0037; bulatan biru: C0068) berkorelasi dengan magnitud suria 27, keluarga min Musytari (JFC27), dan komet awan Oort (OCC27), IDP28, dan kondrules berkarbon.Perbandingan meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Komposisi isotop diberikan dalam Jadual Tambahan 4. Garis putus-putus ialah nilai isotop daratan untuk H dan N.
Pengangkutan bahan meruap (contohnya bahan organik dan air) ke Bumi kekal menjadi kebimbangan26,27,33.Bahan organik submikron yang dikaitkan dengan phyllosilicates kasar dalam zarah Ryugu yang dikenal pasti dalam kajian ini mungkin merupakan sumber penting meruap.Bahan organik dalam phyllosilicates berbutir kasar lebih terlindung daripada degradasi16,34 dan pereputan35 daripada bahan organik dalam matriks berbutir halus.Komposisi isotop hidrogen yang lebih berat dalam zarah bermakna ia tidak mungkin menjadi satu-satunya sumber meruap yang dibawa ke Bumi awal.Mereka boleh dicampur dengan komponen dengan komposisi isotop hidrogen yang lebih ringan, seperti yang baru-baru ini dicadangkan dalam hipotesis kehadiran air yang dipacu angin suria dalam silikat.
Dalam kajian ini, kami menunjukkan bahawa meteorit CI, walaupun kepentingan geokimianya sebagai wakil komposisi keseluruhan sistem suria, 6,10 adalah sampel tercemar daratan.Kami juga menyediakan bukti langsung untuk interaksi antara bahan organik alifatik yang kaya dan mineral hidrous yang berdekatan dan mencadangkan bahawa Ryugu mungkin mengandungi bahan luar suria37.Keputusan kajian ini jelas menunjukkan kepentingan pensampelan langsung protoasteroid dan keperluan untuk mengangkut sampel yang dikembalikan dalam keadaan lengai dan steril sepenuhnya.Bukti yang dibentangkan di sini menunjukkan bahawa zarah Ryugu sudah pasti merupakan salah satu bahan sistem suria yang paling tidak tercemar yang tersedia untuk penyelidikan makmal, dan kajian lanjut tentang sampel berharga ini sudah pasti akan mengembangkan pemahaman kita tentang proses sistem suria awal.Zarah Ryugu adalah perwakilan terbaik bagi keseluruhan komposisi sistem suria.
Untuk menentukan struktur mikro kompleks dan sifat kimia sampel skala submikron, kami menggunakan tomografi terkira berasaskan sinaran sinkrotron (SR-XCT) dan pembelauan sinar-X SR (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analisis.Tiada degradasi, pencemaran akibat atmosfera bumi, dan tiada kerosakan daripada zarah halus atau sampel mekanikal.Sementara itu, kami telah menjalankan analisis volumetrik sistematik menggunakan mikroskop elektron pengimbasan (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analisis pengaktifan neutron instrumental (INAA), dan peralatan fluorinasi isotop oksigen laser.Prosedur ujian ditunjukkan dalam Rajah Tambahan 3 dan setiap ujian diterangkan dalam bahagian berikut.
Zarah-zarah daripada asteroid Ryugu telah ditemui daripada modul kemasukan semula Hayabusa-2 dan dihantar ke Pusat Kawalan JAXA di Sagamihara, Jepun, tanpa mencemarkan atmosfera Bumi4.Selepas pencirian awal dan tidak merosakkan di kemudahan yang diuruskan oleh JAXA, gunakan bekas pemindahan antara tapak yang boleh ditutup dan beg kapsul sampel (hablur nilam dan keluli tahan karat diameter 10 atau 15 mm, bergantung pada saiz sampel) untuk mengelakkan gangguan alam sekitar.persekitaran.y dan/atau bahan cemar tanah (cth wap air, hidrokarbon, gas atmosfera dan zarah halus) dan pencemaran silang antara sampel semasa penyediaan dan pengangkutan sampel antara institut dan universiti38.Untuk mengelakkan degradasi dan pencemaran akibat interaksi dengan atmosfera bumi (wap air dan oksigen), semua jenis penyediaan sampel (termasuk pemotongan dengan pahat tantalum, menggunakan gergaji dawai berlian seimbang (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) dan penyediaan epoksi pemotongan untuk pemasangan) telah dijalankan di dalam kotak sarung tangan di bawah N2 kering bersih (titik embun ~60 °C: -80 °C) .Semua item yang digunakan di sini dibersihkan dengan gabungan air ultratulen dan etanol menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi yang berbeza.
Di sini kita mengkaji koleksi meteorit Institut Penyelidikan Kutub Kebangsaan (NIPR) Pusat Penyelidikan Meteorit Antartika (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 dan CY: Y 980115).
Untuk pemindahan antara instrumen untuk analisis SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS dan TEM, kami menggunakan pemegang sampel ultrathin universal yang diterangkan dalam kajian terdahulu38.
Analisis SR-XCT sampel Ryugu dilakukan menggunakan sistem CT bersepadu BL20XU/SPring-8.Sistem CT bersepadu terdiri daripada pelbagai mod pengukuran: medan pandangan luas dan mod resolusi rendah (WL) untuk menangkap keseluruhan struktur sampel, medan pandangan sempit dan mod resolusi tinggi (NH) untuk pengukuran kawasan sampel yang tepat.minat dan radiograf untuk mendapatkan corak pembelauan isipadu sampel, dan melakukan XRD-CT untuk mendapatkan gambar rajah 2D bagi fasa mineral satah mendatar dalam sampel.Ambil perhatian bahawa semua pengukuran boleh dilakukan tanpa menggunakan sistem terbina dalam untuk mengeluarkan pemegang sampel dari pangkalan, membolehkan pengukuran CT dan XRD-CT yang tepat.Pengesan sinar-X mod WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan kamera tambahan 4608 × 4608 piksel logam-oksida-semikonduktor (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) dengan scintillator yang terdiri daripada 10 lutetium aluminium garnetOm hablur tunggal 23 µn µm ketebalan tunggal 23 C .Saiz piksel dalam mod WL ialah kira-kira 0.848 µm.Oleh itu, medan pandangan (FOV) dalam mod WL adalah kira-kira 6 mm dalam mod CT mengimbangi.Pengesan sinar-X mod NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan scintillator gadolinium-aluminium-gallium garnet (Gd3Al2Ga3O12) setebal 20 µm, kamera CMOS (C11440-22CU) dengan resolusi 2048 × 2048 piksel;Hamamatsu Photonics) dan kanta ×20.Saiz piksel dalam mod NH ialah ~0.25 µm dan medan pandangan ialah ~0.5 mm.Pengesan untuk mod XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) dilengkapi dengan scintillator yang terdiri daripada skrin serbuk P43 (Gd2O2S:Tb) setebal 50 µm, kamera CMOS resolusi 2304 × 2304 piksel (C15440-20UP; Lensa Hamamatsu Photonics semula).Pengesan mempunyai saiz piksel berkesan 19.05 µm dan medan pandangan 43.9 mm2.Untuk meningkatkan FOV, kami menggunakan prosedur CT offset dalam mod WL.Imej cahaya yang dihantar untuk pembinaan semula CT terdiri daripada imej dalam julat 180° hingga 360° yang dipantulkan secara mendatar di sekeliling paksi putaran, dan imej dalam julat 0° hingga 180°.
Dalam mod XRD, pancaran sinar-X difokuskan oleh plat zon Fresnel.Dalam mod ini, pengesan diletakkan 110 mm di belakang sampel dan hentian rasuk adalah 3 mm di hadapan pengesan.Imej pembelauan dalam julat 2θ dari 1.43° hingga 18.00° (parut parut d = 16.6–1.32 Å) diperoleh dengan titik sinar-X difokuskan di bahagian bawah medan pandangan pengesan.Sampel bergerak secara menegak pada selang masa yang tetap, dengan separuh pusingan untuk setiap langkah imbasan menegak.Jika zarah mineral memenuhi keadaan Bragg apabila diputar sebanyak 180°, adalah mungkin untuk mendapatkan pembelauan zarah mineral dalam satah mengufuk.Imej difraksi kemudiannya digabungkan menjadi satu imej untuk setiap langkah imbasan menegak.Keadaan ujian SR-XRD-CT hampir sama dengan keadaan ujian SR-XRD.Dalam mod XRD-CT, pengesan diletakkan 69 mm di belakang sampel.Imej pembelauan dalam julat 2θ daripada 1.2° hingga 17.68° (d = 19.73 hingga 1.35 Å), di mana kedua-dua pancaran sinar-X dan pengehad pancaran adalah sejajar dengan pusat medan pandangan pengesan.Imbas sampel secara mendatar dan putar sampel 180°.Imej SR-XRD-CT telah dibina semula dengan keamatan mineral puncak sebagai nilai piksel.Dengan pengimbasan mendatar, sampel biasanya diimbas dalam 500–1000 langkah.
Untuk semua eksperimen, tenaga sinar-X ditetapkan pada 30 keV, kerana ini adalah had bawah penembusan sinar-X ke dalam meteorit dengan diameter kira-kira 6 mm.Bilangan imej yang diperoleh untuk semua pengukuran CT semasa putaran 180° ialah 1800 (3600 untuk program CT mengimbangi), dan masa pendedahan untuk imej ialah 100 ms untuk mod WL, 300 ms untuk mod NH, 500 ms untuk XRD dan 50 ms .ms untuk XRD-CT ms.Masa imbasan sampel biasa ialah kira-kira 10 minit dalam mod WL, 15 minit dalam mod NH, 3 jam untuk XRD dan 8 jam untuk SR-XRD-CT.
Imej CT telah dibina semula dengan unjuran belakang konvolusi dan dinormalkan untuk pekali pengecilan linear dari 0 hingga 80 cm-1.Perisian Slice digunakan untuk menganalisis data 3D dan perisian muXRD digunakan untuk menganalisis data XRD.
Zarah Ryugu tetap epoksi (A0029, A0037, C0009, C0014 dan C0068) digilap secara beransur-ansur pada permukaan sehingga paras filem lap berlian 0.5 µm (3M) dalam keadaan kering, mengelakkan bahan bersentuhan dengan permukaan semasa proses penggilapan.Permukaan yang digilap bagi setiap sampel mula-mula diperiksa dengan mikroskop cahaya dan kemudian elektron berselerak belakang untuk mendapatkan imej mineralogi dan tekstur (BSE) bagi sampel dan unsur NIPR kualitatif menggunakan SEM JEOL JSM-7100F yang dilengkapi dengan spektrometer penyebaran tenaga (AZtec).tenaga) gambar.Bagi setiap sampel, kandungan unsur utama dan kecil dianalisis menggunakan mikroanalisis probe elektron (EPMA, JEOL JXA-8200).Analisis zarah phyllosilicate dan karbonat pada 5 nA, piawaian semula jadi dan sintetik pada 15 keV, sulfida, magnetit, olivin, dan piroksen pada 30 nA.Gred modal dikira daripada peta elemen dan imej BSE menggunakan perisian ImageJ 1.53 dengan ambang yang sesuai ditetapkan sewenang-wenangnya untuk setiap mineral.
Analisis isotop oksigen dilakukan di Open University (Milton Keynes, UK) menggunakan sistem fluorinasi laser inframerah.Sampel Hayabusa2 dihantar ke Open University 38 dalam bekas berisi nitrogen untuk pemindahan antara kemudahan.
Pemuatan sampel dilakukan dalam kotak sarung tangan nitrogen dengan tahap oksigen yang dipantau di bawah 0.1%.Untuk kerja analisis Hayabusa2, pemegang sampel Ni baru telah dibuat, yang terdiri daripada hanya dua lubang sampel (diameter 2.5 mm, kedalaman 5 mm), satu untuk zarah Hayabusa2 dan satu lagi untuk standard dalaman obsidian.Semasa analisis, telaga sampel yang mengandungi bahan Hayabusa2 ditutup dengan tingkap BaF2 dalaman kira-kira 1 mm tebal dan diameter 3 mm untuk memegang sampel semasa tindak balas laser.Aliran BrF5 ke sampel dikekalkan oleh saluran pencampuran gas yang dipotong dalam pemegang sampel Ni.Ruang sampel juga telah dikonfigurasikan semula supaya ia boleh dikeluarkan dari garisan fluorinasi vakum dan kemudian dibuka dalam kotak sarung tangan berisi nitrogen.Ruang dua keping telah dimeterai dengan pengedap mampatan bergas kuprum dan pengapit rantai EVAC Quick Release CeFIX 38.Tingkap BaF2 setebal 3 mm di bahagian atas ruang membolehkan pemerhatian serentak terhadap sampel dan pemanasan laser.Selepas memuatkan sampel, kepitkan ruang itu semula dan sambung semula ke talian berfluorinasi.Sebelum analisis, ruang sampel dipanaskan di bawah vakum kepada kira-kira 95°C semalaman untuk mengeluarkan sebarang lembapan yang terserap.Selepas dipanaskan semalaman, ruang dibiarkan sejuk ke suhu bilik dan kemudian bahagian yang terdedah kepada atmosfera semasa pemindahan sampel dibersihkan dengan tiga aliquot BrF5 untuk menghilangkan lembapan.Prosedur ini memastikan bahawa sampel Hayabusa 2 tidak terdedah kepada atmosfera dan tidak dicemari oleh lembapan dari bahagian garisan berfluorinasi yang dialihkan ke atmosfera semasa pemuatan sampel.
Sampel zarah Ryugu C0014-4 dan Orgueil (CI) dianalisis dalam mod "tunggal" yang diubah suai42, manakala analisis Y-82162 (CY) dilakukan pada dulang tunggal dengan beberapa telaga sampel41.Oleh kerana komposisi anhydrous mereka, tidak perlu menggunakan kaedah tunggal untuk CY chondrites.Sampel dipanaskan menggunakan laser CO2 inframerah Photon Machines Inc.kuasa 50 W (10.6 µm) yang dipasang pada gantri XYZ dengan kehadiran BrF5.Sistem video terbina dalam memantau perjalanan tindak balas.Selepas fluorinasi, O2 yang dibebaskan telah digosok menggunakan dua perangkap nitrogen kriogenik dan katil KBr yang dipanaskan untuk mengeluarkan sebarang fluorin yang berlebihan.Komposisi isotop oksigen tulen dianalisis pada spektrometer jisim dua saluran Thermo Fisher MAT 253 dengan resolusi jisim kira-kira 200.
Dalam sesetengah kes, jumlah gas O2 yang dibebaskan semasa tindak balas sampel adalah kurang daripada 140 µg, iaitu had anggaran penggunaan peranti belos pada spektrometer jisim MAT 253.Dalam kes ini, gunakan volum mikro untuk analisis.Selepas menganalisis zarah Hayabusa2, piawai dalaman obsidian telah difluorinasi dan komposisi isotop oksigennya ditentukan.
Ion serpihan NF+ NF3+ mengganggu rasuk dengan jisim 33 (16O17O).Untuk menghapuskan masalah yang berpotensi ini, kebanyakan sampel diproses menggunakan prosedur pengasingan kriogenik.Ini boleh dilakukan dalam arah hadapan sebelum analisis MAT 253 atau sebagai analisis kedua dengan mengembalikan gas yang dianalisis kembali ke penapis molekul khas dan melepasinya semula selepas pengasingan kriogenik.Pengasingan kriogenik melibatkan membekalkan gas kepada penapis molekul pada suhu nitrogen cecair dan kemudian melepaskannya ke dalam penapis molekul primer pada suhu -130°C.Ujian meluas telah menunjukkan bahawa NF+ kekal pada penapis molekul pertama dan tiada pecahan ketara berlaku menggunakan kaedah ini.
Berdasarkan analisis berulang standard obsidian dalaman kami, ketepatan keseluruhan sistem dalam mod belos ialah: ±0.053‰ untuk δ17O, ±0.095‰ untuk δ18O, ±0.018‰ untuk Δ17O (2 sd).Analisis isotop oksigen diberikan dalam notasi delta standard, di mana delta18O dikira sebagai:
Juga gunakan nisbah 17O/16O untuk δ17O.VSMOW ialah piawaian antarabangsa untuk Piawaian Air Laut Min Vienna.Δ17O mewakili sisihan daripada garis pecahan bumi, dan formula pengiraan ialah: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O.Semua data yang dibentangkan dalam Jadual Tambahan 3 telah diselaraskan jurang.
Bahagian kira-kira 150 hingga 200 nm tebal telah diekstrak daripada zarah Ryugu menggunakan alat Hitachi High Tech SMI4050 FIB di JAMSTEC, Institut Persampelan Teras Kochi.Ambil perhatian bahawa semua bahagian FIB telah dipulihkan daripada serpihan zarah yang tidak diproses yang belum diproses selepas dialihkan daripada kapal berisi gas N2 untuk pemindahan antara objek.Serpihan ini tidak diukur dengan SR-CT, tetapi telah diproses dengan pendedahan minimum kepada atmosfera bumi untuk mengelakkan potensi kerosakan dan pencemaran yang boleh menjejaskan spektrum karbon K-edge.Selepas pemendapan lapisan pelindung tungsten, kawasan yang menarik (sehingga 25 × 25 μm2) dipotong dan ditipiskan dengan pancaran ion Ga+ pada voltan pecutan 30 kV, kemudian pada 5 kV dan arus probe 40 pA untuk meminimumkan kerosakan permukaan.Bahagian ultranipis kemudiannya diletakkan pada jaringan kuprum yang diperbesarkan (Kochi mesh) 39 menggunakan mikromanipulator yang dilengkapi dengan FIB.
Pelet Ryugu A0098 (1.6303mg) dan C0068 (0.6483mg) telah dimeterai dua kali dalam kepingan polietilena ketulenan tinggi tulen dalam kotak sarung tangan berisi nitrogen tulen pada SPring-8 tanpa sebarang interaksi dengan atmosfera bumi.Penyediaan sampel untuk JB-1 (batu rujukan geologi yang dikeluarkan oleh Kajian Geologi Jepun) telah dijalankan di Universiti Metropolitan Tokyo.
INAA diadakan di Institut Sinaran Bersepadu dan Sains Nuklear, Universiti Kyoto.Sampel telah disinari dua kali dengan kitaran penyinaran berbeza dipilih mengikut separuh hayat nuklida yang digunakan untuk kuantiti unsur.Pertama, sampel telah disinari dalam tiub penyinaran pneumatik selama 30 saat.Fluks neutron terma dan pantas dalam rajah.3 ialah 4.6 × 1012 dan 9.6 × 1011 cm-2 s-1, masing-masing, untuk menentukan kandungan Mg, Al, Ca, Ti, V dan Mn.Bahan kimia seperti MgO (99.99% ketulenan, Soekawa Chemical), Al (99.9% ketulenan, Soekawa Chemical), dan logam Si (99.999% ketulenan, FUJIFILM Wako Pure Chemical) juga disinari untuk membetulkan tindak balas nuklear yang mengganggu seperti (n, n).Sampel juga disinari dengan natrium klorida (99.99% ketulenan; MANAC) untuk membetulkan perubahan dalam fluks neutron.
Selepas penyinaran neutron, lembaran polietilena luar digantikan dengan yang baru, dan sinaran gamma yang dipancarkan oleh sampel dan rujukan segera diukur dengan pengesan Ge.Sampel yang sama telah disinari semula selama 4 jam dalam tiub penyinaran pneumatik.2 mempunyai fluks neutron terma dan pantas masing-masing 5.6 1012 dan 1.2 1012 cm-2 s-1, untuk menentukan Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Kandungan Se, Sb, Os, Ir dan Au.Sampel kawalan Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, dan Au telah disinari dengan menggunakan jumlah yang sesuai (dari 10 hingga 50 μg) larutan piawai dengan kepekatan diketahui unsur-unsur ini pada dua keping kertas turas, diikuti dengan penyinaran sampel.Kiraan sinar gamma telah dilakukan di Institut Sinaran Bersepadu dan Sains Nuklear, Universiti Kyoto dan Pusat Penyelidikan RI, Universiti Metropolitan Tokyo.Prosedur analisis dan bahan rujukan untuk penentuan kuantitatif elemen INAA adalah sama seperti yang diterangkan dalam kerja kami sebelum ini.
Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpul corak pembelauan sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dan C0087 (<1 mg) di NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpul corak pembelauan sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dan C0087 (<1 mg) di NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг (гимг), A003 C в NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) digunakan untuk mengumpul pola pembelauan sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), dan C0087 (<1 mg) dalam 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) dan C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использованием ренткратр с использованием ренткратр использованием Smart Makmal). Corak pembelauan sinar-X sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) dan C0087 (<1 mg) diperolehi di NIPR menggunakan difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab).Semua sampel dikisar menjadi serbuk halus pada wafer bukan reflektif silikon menggunakan plat kaca nilam dan kemudian disebarkan sama rata pada wafer bukan reflektif silikon tanpa sebarang cecair (air atau alkohol).Syarat-syarat pengukuran adalah seperti berikut: Sinaran sinar-X Cu Kα dihasilkan pada voltan tiub 40 kV dan arus tiub 40 mA, panjang celah mengehadkan ialah 10 mm, sudut perbezaan ialah (1/6)°, kelajuan putaran dalam satah ialah 20 rpm, dan julat ialah 2θ (dua kali ganda dan°3-8 jam) analisa adalah 2θ (dua kali ganda dan°3gg-8)Optik Bragg Brentano telah digunakan.Pengesan ialah pengesan semikonduktor silikon satu dimensi (D/teX Ultra 250).X-ray Cu Kβ telah dikeluarkan menggunakan penapis Ni.Menggunakan sampel yang tersedia, pengukuran saponit magnesian sintetik (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (serpentin daun, Miyazu, Nikka) dan pirrhotite (monoklinik 4C, Chihua, Mexico Watts) dibandingkan untuk mengenal pasti puncak dan menggunakan data pembelauan data fail serbuk dari Pusat Data Diffraction PD-601 (Do1PD-10PD2) dan magnetit (PDF 00-019-0629).Data pembelauan daripada Ryugu juga dibandingkan dengan data mengenai kondrit berkarbon hidroaltered, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, dan Y 980115 CY (peringkat pemanasan III, 500–750°C).Perbandingan menunjukkan persamaan dengan Orgueil, tetapi tidak dengan Y-791198 dan Y 980115.
Spektrum NEXAFS dengan kelebihan karbon K bahagian ultranipis sampel yang dibuat daripada FIB diukur menggunakan saluran STXM BL4U di kemudahan sinkrotron UVSOR di Institut Sains Molekul (Okazaki, Jepun).Saiz bintik rasuk yang difokuskan secara optik dengan plat zon Fresnel ialah kira-kira 50 nm.Langkah tenaga ialah 0.1 eV untuk struktur halus kawasan tepi berhampiran (283.6–292.0 eV) dan 0.5 eV (280.0–283.5 eV dan 292.5–300.0 eV) untuk kawasan hadapan dan belakang hadapan.masa untuk setiap piksel imej ditetapkan kepada 2 ms.Selepas pemindahan, ruang analisis STXM diisi dengan helium pada tekanan kira-kira 20 mbar.Ini membantu meminimumkan hanyutan terma peralatan optik sinar-X dalam ruang dan pemegang sampel, serta mengurangkan kerosakan sampel dan/atau pengoksidaan.Spektrum karbon K-edge NEXAFS dijana daripada data bertindan menggunakan perisian aXis2000 dan perisian pemprosesan data STXM proprietari.Ambil perhatian bahawa kotak pemindahan sampel dan kotak sarung tangan digunakan untuk mengelakkan pengoksidaan dan pencemaran sampel.
Berikutan analisis STXM-NEXAFS, komposisi isotop hidrogen, karbon, dan nitrogen hirisan Ryugu FIB dianalisis menggunakan pengimejan isotop dengan JAMSTEC NanoSIMS 50L.Rasuk primer Cs+ tertumpu kira-kira 2 pA untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan kira-kira 13 pA untuk analisis isotop hidrogen dirasterkan pada kawasan seluas kira-kira 24 × 24 µm2 hingga 30 × 30 µm2 pada sampel.Selepas prasemburan selama 3 minit pada arus rasuk primer yang agak kuat, setiap analisis dimulakan selepas penstabilan keamatan rasuk sekunder.Untuk analisis isotop karbon dan nitrogen, imej 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– dan 12C15N– diperoleh secara serentak menggunakan tujuh pengesanan pemultipleks pengganda elektron dengan resolusi jisim lebih kurang 9000, yang mencukupi untuk memisahkan semua sebatian isotop yang berkaitan.gangguan (iaitu 12C1H pada 13C dan 13C14N pada 12C15N).Untuk analisis isotop hidrogen, imej 1H-, 2D- dan 12C- diperoleh dengan resolusi jisim kira-kira 3000 dengan pengesanan berbilang menggunakan tiga pengganda elektron.Setiap analisis terdiri daripada 30 imej yang diimbas dari kawasan yang sama, dengan satu imej yang terdiri daripada 256 × 256 piksel untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan 128 × 128 piksel untuk analisis isotop hidrogen.Masa tunda ialah 3000 µs setiap piksel untuk analisis isotop karbon dan nitrogen dan 5000 µs setiap piksel untuk analisis isotop hidrogen.Kami telah menggunakan hidrat 1-hydroxybenzotriazole sebagai piawaian isotop hidrogen, karbon dan nitrogen untuk menentukur pemisahan jisim instrumental45.
Untuk menentukan komposisi isotop silikon grafit presolar dalam profil FIB C0068-25, kami menggunakan enam pengganda elektron dengan resolusi jisim kira-kira 9000. Imej terdiri daripada 256 × 256 piksel dengan masa tunda 3000 µs setiap piksel.Kami menentukur instrumen pecahan jisim menggunakan wafer silikon sebagai piawaian isotop hidrogen, karbon dan silikon.
Imej isotop diproses menggunakan perisian pengimejan NanoSIMS45 NASA.Data telah diperbetulkan untuk masa mati pengganda elektron (44 ns) dan kesan ketibaan kuasi serentak.Penjajaran imbasan yang berbeza untuk setiap imej untuk membetulkan hanyut imej semasa pemerolehan.Imej isotop akhir dicipta dengan menambahkan ion sekunder daripada setiap imej untuk setiap piksel imbasan.
Selepas analisis STXM-NEXAFS dan NanoSIMS, bahagian FIB yang sama telah diperiksa menggunakan mikroskop elektron penghantaran (JEOL JEM-ARM200F) pada voltan pecutan 200 kV di Kochi, JAMSTEC.Struktur mikro diperhatikan menggunakan TEM medan terang dan TEM pengimbasan sudut tinggi dalam medan gelap.Fasa mineral telah dikenal pasti melalui pembelauan elektron titik dan pengimejan jalur kekisi, dan analisis kimia dilakukan oleh EDS dengan pengesan drift silikon 100 mm2 dan perisian JEOL Analysis Station 4.30.Untuk analisis kuantitatif, keamatan sinar-X ciri untuk setiap elemen diukur dalam mod pengimbasan TEM dengan masa pemerolehan data tetap 30 s, kawasan pengimbasan rasuk ~ 100 × 100 nm2, dan arus rasuk 50 pA.Nisbah (Si + Al)-Mg-Fe dalam silikat berlapis ditentukan menggunakan pekali eksperimen k, diperbetulkan untuk ketebalan, diperoleh daripada piawaian piropagarnet semula jadi.
Semua imej dan analisis yang digunakan dalam kajian ini tersedia pada Sistem Pengarkiban dan Komunikasi Data JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Artikel ini menyediakan data asal.
Kitari, K. et al.Komposisi permukaan asteroid 162173 Ryugu seperti yang diperhatikan oleh instrumen Hayabusa2 NIRS3.Sains 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type carbonaceous chondrites (CY): analog permukaan asteroid Ryugu?Geokimia 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Analisis komposisi pertama sampel Ryugu dilakukan menggunakan mikroskop hiperspektral MicroOmega.Astron Kebangsaan.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Analisis awal sampel Hyabusa2 yang dikembalikan dari asteroid jenis C Ryugu.Astron Kebangsaan.6, 214–220 (2021).