Grazzi talli żort Nature.com.Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għal CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna se nirrendu s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Asteroids volatili u rikki f'materja organika, tat-tip C jistgħu jkunu wieħed mis-sorsi ewlenin ta 'ilma fid-Dinja.Fil-preżent, il-kondriti li fihom il-karbonju jagħtu l-aħjar idea tal-kompożizzjoni kimika tagħhom, iżda l-informazzjoni dwar il-meteoriti hija mgħawġa: l-aktar tipi li jdumu biss jibqgħu ħajjin jidħlu fl-atmosfera u mbagħad jinteraġixxu mal-ambjent tad-dinja.Hawnhekk aħna nippreżentaw ir-riżultati ta 'studju volumetriku u mikroanalitiku dettaljat tal-partiċella primarja Ryugu kunsinnata lid-Dinja mill-vettura spazjali Hayabusa-2.Partiċelli Ryugu juru tqabbil mill-qrib fil-kompożizzjoni ma 'kondriti CI (tip Iwuna) mhux frazzjonati kimikament iżda mibdula bl-ilma, li jintużaw ħafna bħala indikatur tal-kompożizzjoni ġenerali tas-sistema solari.Dan il-kampjun juri relazzjoni spazjali kumplessa bejn organiċi alifatiċi sinjuri u silikati f'saffi u jindika temperatura massima ta 'madwar 30 °C waqt l-erożjoni tal-ilma.Sibna abbundanza ta 'dewterju u diazonium konsistenti ma' oriġini extrasolar.Il-partiċelli Ryugu huma l-aktar materjal aljeni mhux ikkontaminat u inseparabbli li qatt ġie studjat u l-aħjar jaqbel mal-kompożizzjoni ġenerali tas-sistema solari.
Minn Ġunju 2018 sa Novembru 2019, il-vettura spazjali Hayabusa2 tal-Aġenzija għall-Esplorazzjoni Aerospazjali tal-Ġappun (JAXA) wettqet stħarriġ remot estensiv tal-asteroid Ryugu.Dejta mill-Ispettrometru tal-Infrared Qarib (NIRS3) f'Hayabusa-2 tissuġġerixxi li Ryugu jista 'jkun magħmul minn materjal simili għal kondriti karboniċi termali u/jew metamorfiċi ta' xokk.L-eqreb taqbila hija CY chondrite (tip Yamato) 2. L-albedo baxx ta 'Ryugu jista' jiġi spjegat bil-preżenza ta 'numru kbir ta' komponenti b'ħafna karbonju, kif ukoll daqs tal-partiċelli, porożità u effetti tat-temp spazjali.Il-vettura spazjali Hayabusa-2 għamlet żewġ inżul u ġbir ta' kampjuni fuq Ryuga.Matul l-ewwel inżul fil-21 ta 'Frar 2019, inkiseb materjal tal-wiċċ, li kien maħżun fil-kompartiment A tal-kapsula tar-ritorn, u matul it-tieni inżul fil-11 ta' Lulju 2019, inġabar materjal ħdejn krater artifiċjali ffurmat minn impakter żgħir portabbli.Dawn il-kampjuni huma maħżuna f'Ward C. Karatterizzazzjoni inizjali mhux distruttiva tal-partiċelli fl-Istadju 1 f'kmamar speċjali, mhux ikkontaminati u mimlija nitroġenu pur f'faċilitajiet ġestiti minn JAXA indikaw li l-partiċelli Ryugu kienu l-aktar simili għal chondrites CI4 u esebiti "diversi livelli ta 'varjazzjoni"3.Il-klassifikazzjoni apparentement kontradittorja ta 'Ryugu, simili għall-kondriti CY jew CI, tista' tiġi solvuta biss permezz ta 'karatterizzazzjoni iżotopika, elementali u mineraloġika dettaljata tal-partiċelli Ryugu.Ir-riżultati ppreżentati hawn jipprovdu bażi soda biex jiġi ddeterminat liema minn dawn iż-żewġ spjegazzjonijiet preliminari għall-kompożizzjoni ġenerali tal-asteroid Ryugu hija l-aktar probabbli.
Tmien gerbub Ryugu (madwar 60mg totali), erbgħa minn Kamra A u erbgħa minn Kamra Ċ, ġew assenjati għall-Fażi 2 biex jimmaniġġjaw it-tim ta 'Kochi.L-għan ewlieni tal-istudju huwa li jiċċara n-natura, l-oriġini u l-istorja evoluzzjonarja tal-asteroid Ryugu, u li jiddokumenta xebh u differenzi ma 'kampjuni extraterrestri magħrufa oħra bħal kondriti, partiċelli ta' trab interplanetary (IDPs) u kometi li jirritornaw.Kampjuni miġbura mill-missjoni Stardust tan-NASA.
Analiżi mineraloġika dettaljata ta 'ħames ħbub Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 u C0068) wriet li huma magħmulin prinċipalment minn phyllosilicates ta' qamħa fin u oħxon (~ 64-88 vol.%; Fig. 1a, b, Fig. Supplimentari).u tabella addizzjonali 1).Il-fillosikati ta 'qamħ oħxon iseħħu bħala aggregati pinnate (sa għexieren ta' mikroni fid-daqs) f'matriċi ta 'qamħa fin, rikki fil-fillosikati (inqas minn ftit mikroni fid-daqs).Partiċelli tas-silikat f'saffi huma simbjoti serpentine-saponite (Fig. 1c).Il-mappa (Si + Al)-Mg-Fe turi wkoll li l-matriċi tas-silikat b'saffi bl-ingrossa għandha kompożizzjoni intermedja bejn serpentine u saponite (Fig. 2a, b).Il-matriċi tal-phyllosilicate fiha minerali karbonat (~ 2-21 vol.%), minerali sulfide (~ 2.4-5.5 vol.%), u magnetite (~ 3.6-6.8 vol.%).Waħda mill-partiċelli eżaminati f'dan l-istudju (C0009) kien fihom ammont żgħir (~ 0.5 vol.%) ta 'silikati anidrużi (żebbuġa u piroxene), li jistgħu jgħinu biex jidentifikaw il-materjal tas-sors li għamel il-ġebel Ryugu mhux maħdum5.Dan is-silikat anidru huwa rari fil-gerbub Ryugu u kien identifikat biss b'mod pożittiv fil-gerbub C0009.Il-karbonati huma preżenti fil-matriċi bħala frammenti (inqas minn ftit mijiet ta 'mikroni), l-aktar dolomit, b'ammonti żgħar ta' karbonat tal-kalċju u brinell.Magnetite iseħħ bħala partiċelli iżolati, framboids, plakek, jew aggregati sferiċi.Is-sulfidi huma rappreżentati prinċipalment minn pyrrhotite fil-forma ta 'priżmi / pjanċi eżagonali irregolari jew laths.Il-matriċi fiha ammont kbir ta 'pentlandite submicron jew flimkien ma' pyrrhotite. Fażijiet b'ħafna karbonju (<10 µm fid-daqs) iseħħu kullimkien fil-matriċi b'ħafna phyllosilicate. Fażijiet b'ħafna karbonju (<10 µm fid-daqs) iseħħu kullimkien fil-matriċi b'ħafna phyllosilicate. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликататататат. Fażijiet b'ħafna karbonju (<10 µm fid-daqs) iseħħu kullimkien fil-matriċi b'ħafna 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. Fażijiet b'ħafna karbonju (<10 µm fid-daqs) jippredominaw fil-matriċi b'ħafna phyllosilicate.Minerali anċillari oħra huma murija fit-Tabella Supplimentari 1. Il-lista ta 'minerali ddeterminati mill-mudell tad-diffrazzjoni tar-raġġi X tat-taħlita C0087 u A0029 u A0037 hija konsistenti ħafna ma' dik iddeterminata fil-kondrite CI (Orgueil), iżda hija differenti ħafna mill-kondriti CY u CM (tip Mighei) u chondrites Suppliment (Figura2 Figura 1) espansjoni.Il-kontenut totali tal-element ta 'ħbub Ryugu (A0098, C0068) huwa wkoll konsistenti ma' chondrite 6 CI (dejta estiża, Fig. 2 u Tabella Supplimentari 2).B'kuntrast, il-kondriti CM huma eżawriti f'elementi moderatament u volatili ħafna, speċjalment Mn u Zn, u ogħla f'elementi refrattorji7.Il-konċentrazzjonijiet ta 'xi elementi jvarjaw ħafna, li jistgħu jkunu riflessjoni ta' l-eteroġeneità inerenti tal-kampjun minħabba d-daqs żgħir ta 'partiċelli individwali u l-preġudizzju tal-kampjunar li jirriżulta.Il-karatteristiċi petroloġiċi, mineraliġiċi u elementali kollha jindikaw li l-ħbub Ryugu huma simili ħafna għall-kondriti CI8,9,10.Eċċezzjoni notevoli hija n-nuqqas ta 'ferrihydrite u sulfat fil-ħbub Ryugu, li tissuġġerixxi li dawn il-minerali fil-kondriti CI kienu ffurmati minn temp terrestri.
a, Immaġini tar-raġġi X komposti ta 'Mg Kα (aħmar), Ca Kα (aħdar), Fe Kα (blu), u S Kα (isfar) sezzjoni illustrata niexfa C0068.Il-frazzjoni tikkonsisti f'saffi silikati (aħmar: ~88 vol%), karbonati (dolomit; aħdar ċar: ~1.6 vol%), magnetite (blu: ~5.3 vol%) u sulfidi (isfar: sulfide = ~2.5% vol. essay. b, immaġni tar-reġjun tal-kontorn f'elettroni backscatered fuq a. Bru – do kalamita; – do Magron; apstone;Srp – serpentine.c, immaġni ta' mikroskopija elettronika ta' trasmissjoni b'riżoluzzjoni għolja (TEM) ta' intergrowth tipiku tas-saponite-serpentine li turi meded ta' kannizzata tas-serpentina u saponite ta' 0.7 nm u 1.1 nm, rispettivament.
Il-kompożizzjoni tal-matriċi u silikat b'saffi (f'%) tal-partiċelli Ryugu A0037 (ċrieki ħomor solidi) u C0068 (ċrieki blu solidi) hija murija fis-sistema ternarja (Si + Al) -Mg-Fe.a, Ir-riżultati tal-Mikroanaliżi tal-Electron Probe (EPMA) impinġa kontra l-kondriti CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 murija bil-griż għal tqabbil.b, Analiżi ta 'Scanning TEM (STEM) u spettroskopija tar-raġġi X (EDS) dispersive tal-enerġija murija għal tqabbil ma' meteoriti Orgueil9 u Murchison46 u IDP47 idratat.Ġew analizzati phyllosilicates b'ħbub fin u oħxon, biex jiġu evitati partiċelli żgħar ta 'sulfid tal-ħadid.Il-linji bit-tikek f'a u b juru l-linji ta 'dissoluzzjoni ta' saponite u serpentine.Il-kompożizzjoni b'ħafna ħadid f'a tista 'tkun dovuta għal ħbub ta' sulfid tal-ħadid submicron fi ħdan il-ħbub tas-silikat f'saffi, li ma jistgħux jiġu esklużi mir-riżoluzzjoni spazjali tal-analiżi EPMA.Punti tad-dejta b'kontenut ta 'Si ogħla mis-saponite f'b jistgħu jiġu kkawżati mill-preżenza ta' materjal b'ħafna silikon amorfu nanosized fl-interstizji tas-saff tal-phyllosilicate.Numru ta' analiżi: N=69 għal A0037, N=68 għal EPMA, N=68 għal C0068, N=19 għal A0037 u N=27 għal C0068 għal STEM-EDS.c, mappa tal-isotopi tal-partiċelli triossidi Ryugu C0014-4 meta mqabbla mal-valuri chondrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) u dejta tal-letteratura (CM u C2-ung)41,48,49.Ksibna dejta għall-meteoriti Orgueil u Y-82162.CCAM hija linja ta 'minerali tal-kondrite karboniku anidru, TFL hija linja li tiddividi l-art.d, Δ17O u δ18O mapep tal-partiċelli Ryugu C0014-4, CI chondrite (Orgueil), u CY chondrite (Y-82162) (dan l-istudju).Δ17O_Ryugu: Il-valur ta 'Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Valur medju Δ17O għal Orgueil.Δ17O_Y-82162: Valur medju Δ17O għal Y-82162.Id-dejta CI u CY mil-letteratura 41, 48, 49 tidher ukoll għal tqabbil.
Analiżi tal-isotopi tal-massa tal-ossiġnu twettqet fuq kampjun ta '1.83 mg ta' materjal estratt minn C0014 granulari permezz ta 'fluworinazzjoni bil-lejżer (Metodi).Għal paragun, għamilna seba 'kopji ta' Orgueil (CI) (massa totali = 8.96 mg) u seba 'kopji ta' Y-82162 (CY) (massa totali = 5.11 mg) (Tabella Supplimentari 3).
Fuq il-fig.2d turi separazzjoni ċara ta 'Δ17O u δ18O bejn il-partiċelli tal-piż medju ta' Orgueil u Ryugu meta mqabbla ma 'Y-82162.Il-Δ17O tal-partiċella Ryugu C0014-4 hija ogħla minn dik tal-partiċella Orgeil, minkejja l-koinċidenza f'2 sd.Partiċelli Ryugu għandhom valuri Δ17O ogħla meta mqabbla ma 'Orgeil, li jistgħu jirriflettu t-tniġġis terrestri ta' dan tal-aħħar mill-waqgħa tiegħu fl-1864. It-temp fl-ambjent terrestri11 neċessarjament jirriżulta fl-inkorporazzjoni ta 'ossiġnu atmosferiku, li jġib l-analiżi ġenerali eqreb lejn il-linja tal-frazzjonament terrestri (TFL).Din il-konklużjoni hija konsistenti mad-dejta mineraloġika (diskussa qabel) li l-ħbub Ryugu ma fihomx idrati jew sulfati, filwaqt li Orgeil.
Ibbażat fuq id-dejta mineraloġika ta 'hawn fuq, dawn ir-riżultati jappoġġjaw assoċjazzjoni bejn il-ħbub Ryugu u l-kondriti CI, iżda jeskludu assoċjazzjoni ta' kondriti CY.Il-fatt li l-ħbub Ryugu mhumiex assoċjati ma 'kondriti CY, li juru sinjali ċari ta' mineraloġija ta 'deidrazzjoni, huwa mħawwad.Osservazzjonijiet orbitali ta 'Ryugu jidhru li jindikaw li għadda minn deidrazzjoni u għalhekk huwa probabbli magħmul minn materjal CY.Ir-raġunijiet għal din id-differenza apparenti għadhom mhux ċari.Analiżi tal-isotopi tal-ossiġnu ta 'partiċelli Ryugu oħra hija ppreżentata f'karta anëillari 12. Madankollu, ir-riżultati ta' dan is-sett ta 'dejta estiż huma wkoll konsistenti mal-assoċjazzjoni bejn il-partiċelli Ryugu u l-kondriti CI.
Bl-użu ta 'tekniki ta' mikroanaliżi kkoordinati (Fig. 3 Supplimentari), eżaminajna d-distribuzzjoni spazjali tal-karbonju organiku fuq l-erja kollha tal-wiċċ tal-frazzjoni tar-raġġ tal-joni iffukat (FIB) C0068.25 (Figuri 3a–f).Spettri ta 'assorbiment tar-raġġi X ta' struttura fina tal-karbonju (NEXAFS) fit-tarf qrib fit-taqsima C0068.25 li juru diversi gruppi funzjonali - aromatiċi jew C = C (285.2 eV), C = O (286.5 eV), CH (287.5 eV) u C ( = O) O (288.8 eV) O (288.8 eV 288.8 eV) . tfisser grad baxx ta' varjazzjoni termali.Il-quċċata qawwija ta 'CH (287.5 eV) ta' l-organiċi parzjali ta 'C0068.25 hija differenti mill-organiċi li ma jinħallux ta' kondriti karboniċi studjati qabel u hija aktar simili għal IDP14 u partiċelli cometary miksuba mill-missjoni Stardust.Peak CH qawwi f'287.5 eV u quċċata aromatika dgħajjef ħafna jew C = C f'285.2 eV jindikaw li l-komposti organiċi huma sinjuri f'komposti alifatiċi (Fig. 3a u Fig. Supplimentari 3a).Żoni sinjuri f'komposti organiċi alifatiċi huma lokalizzati f'phyllosilicates ta 'qamħ oħxon, kif ukoll f'żoni bi struttura tal-karbonju aromatika fqira (jew C = C) (Fig. 3c, d).B'kuntrast, A0037,22 (Fig. 3 Supplimentari) wera parzjalment kontenut aktar baxx ta 'reġjuni alifatiċi b'ħafna karbonju.Il-mineraloġija sottostanti ta 'dawn il-ħbub hija rikka f'karbonati, simili għal chondrite CI 16, li tissuġġerixxi alterazzjoni estensiva tal-ilma tas-sors (Tabella Supplimentari 1).Il-kundizzjonijiet ossidanti se jiffavorixxu konċentrazzjonijiet ogħla ta 'gruppi funzjonali karbonil u carboxyl f'komposti organiċi assoċjati ma' karbonati.Id-distribuzzjoni submicron ta 'organiċi bi strutturi tal-karbonju alifatiċi tista' tkun differenti ħafna mid-distribuzzjoni ta 'silikati b'saffi ta' qamħ oħxon.Ħjiel ta 'komposti organiċi alifatiċi assoċjati mal-phyllosilicate-OH instabu fil-meteorite Tagish Lake.Dejta mikroanalitika kkoordinata tissuġġerixxi li materja organika rikka f'komposti alifatiċi tista 'tkun mifruxa f'asterojdi tat-tip C u assoċjata mill-qrib mal-phyllosilicates.Din il-konklużjoni hija konsistenti mar-rapporti preċedenti ta 'CHs alifatiċi/aromatiċi fil-partiċelli Ryugu murija minn MicroOmega, mikroskopju iperspettrali qrib infra-aħmar.Mistoqsija importanti u mhux solvuta hija jekk il-proprjetajiet uniċi ta 'komposti organiċi alifatiċi b'ħafna karbonju assoċjati ma' phyllosilicates ta 'qamħ oħxon osservati f'dan l-istudju jinstabux biss fuq l-asteroid Ryugu.
a, spettri tal-karbonju NEXAFS normalizzati għal 292 eV fir-reġjun għani aromatiċi (C = C) (aħmar), fir-reġjun għani alifatiku (aħdar), u fil-matriċi (blu).Il-linja griża hija l-ispettru organiku li ma jinħallx Murchison 13 għal tqabbil.au, unità ta 'arbitraġġ.b, immaġni spettrali tal-mikroskopija tar-raġġi-X tat-trażmissjoni tal-iskannjar (STXM) ta 'tarf K tal-karbonju li turi li s-sezzjoni hija ddominata mill-karbonju.c, plott kompost RGB b'reġjuni sinjuri aromatiċi (C = C) (aħmar), reġjuni sinjuri alifatiċi (aħdar), u matriċi (blu).d, organiċi sinjuri f'komposti alifatiċi huma kkonċentrati f'phyllosilicate ta 'qamħ oħxon, iż-żona hija mkabbra mill-kaxxi bojod bit-tikek f'b u c.e, nanosferi kbar (ng-1) fiż-żona mkabbra mill-kaxxa bajda bit-tikek f'b u c.Għal: pyrrhotite.Pn: nikil-kromit.f, Spettrometrija tal-Massa tal-Ion Sekondarja Nanoskala (NanoSIMS), Idroġenu (1H), Karbonju (12C), u Nitroġenu (12C14N) immaġini elementali, immaġini tal-proporzjon tal-element 12C/1H, u immaġini tal-isotopi cross δD, δ13C, u δ15N – Taqsima PG-1: grafita estrema Tabella 133C en extremerich (grafita) .
Studji kinetiċi tad-degradazzjoni tal-materja organika fil-meteoriti ta 'Murchison jistgħu jipprovdu informazzjoni importanti dwar id-distribuzzjoni eteroġenja ta' materja organika alifatika rikka fil-ħbub Ryugu.Dan l-istudju juri li r-rabtiet CH alifatiċi fil-materja organika jippersistu sa temperatura massima ta 'madwar 30 °C fil-ġenitur u/jew jinbidlu b'relazzjonijiet ta' ħin-temperatura (eż. 200 sena f'100 °C u 0 °C 100 miljun sena) ..Jekk il-prekursur ma jissaħħanx f'temperatura partikolari għal aktar minn ċertu żmien, id-distribuzzjoni oriġinali ta 'organiċi alifatiċi sinjuri fil-phyllosilicate tista' tiġi ppreservata.Madankollu, il-bidliet fl-ilma tal-blat tas-sors jistgħu jikkomplikaw din l-interpretazzjoni, peress li A0037 b'ħafna karbonat ma juri l-ebda reġjun alifatiku b'ħafna karbonju assoċjati mal-fillosikati.Din il-bidla fit-temperatura baxxa tikkorrispondi bejn wieħed u ieħor għall-preżenza ta 'feldspar kubu fil-ħbub Ryugu (Tabella Supplimentari 1) 20.
Il-frazzjoni C0068.25 (ng-1; Figuri 3a–c,e) fiha nanosfera kbira li turi spettri aromatiċi ħafna (jew C=C), moderatament alifatiċi, u dgħajfa ta’ C(=O)O u C=O..Il-firma ta 'karbonju alifatiku ma taqbilx mal-firma ta' organiċi li ma jinħallux bl-ingrossa u nanosferi organiċi assoċjati ma 'kondriti (Fig. 3a) 17,21.L-analiżi spettroskopika Raman u infra-aħmar tan-nanosferi fil-Lag Tagish uriet li jikkonsistu f'komposti organiċi alifatiċi u ossidizzati u komposti organiċi aromatiċi poliċikliċi diżordinati bi struttura kumplessa22,23.Minħabba li l-matriċi tal-madwar fiha organiċi sinjuri f'komposti alifatiċi, il-firma tal-karbonju alifatiku f'ng-1 tista 'tkun artifact analitiku.Interessanti, ng-1 fih silikati amorfi inkorporati (Fig. 3e), tessut li għadu ma ġiex irrappurtat għal xi organiċi extraterrestri.Silikati amorfi jistgħu jkunu komponenti naturali ta 'ng-1 jew jirriżultaw minn amorfizzazzjoni ta' silikati milwiema/anidru permezz ta 'raġġ ta' joni u/jew elettroni waqt l-analiżi.
Immaġini tal-jone NanoSIMS tas-sezzjoni C0068.25 (Fig. 3f) juru bidliet uniformi f'δ13C u δ15N, ħlief għall-ħbub presolari b'arrikkiment kbir ta '13C ta' 30,811‰ (PG-1 fl-immaġni δ13C f'Fig. 3f) (Tabella Supplimentari 4).Immaġini tal-qamħ elementari tar-raġġi X u stampi TEM b'riżoluzzjoni għolja juru biss il-konċentrazzjoni tal-karbonju u d-distanza bejn il-pjani bażali ta '0.3 nm, li tikkorrispondi għall-grafita.Ta 'min jinnota li l-valuri ta' δD (841 ± 394‰) u δ15N (169 ± 95‰), arrikkit f'materja organika alifatika assoċjata ma 'phyllosilicates ta' qamħ oħxon, jirriżultaw li huma kemmxejn ogħla mill-medja għar-reġjun kollu C (δD = 139‰ ± 1329).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) f'C0068.25 (Tabella Supplimentari 4).Din l-osservazzjoni tissuġġerixxi li l-organiċi b'ħafna alifatiċi fil-phyllosilicates tal-qamħ oħxon jistgħu jkunu aktar primittivi mill-organiċi tal-madwar, peress li dawn tal-aħħar setgħu għaddew minn skambju isotopiku mal-ilma tal-madwar fil-ġisem oriġinali.Alternattivament, dawn il-bidliet iżotopiċi jistgħu wkoll ikunu relatati mal-proċess tal-formazzjoni inizjali.Huwa interpretat li s-silikati f'saffi ta' qamħa fin fil-kondriti CI ġew iffurmati bħala riżultat ta 'alterazzjoni kontinwa tal-gruppi oriġinali ta' silikat anidruż ta 'qamħ oħxon.Materjal organiku b'ħafna alifatiċi jista 'jkun iffurmat minn molekuli prekursuri fid-diska protoplanetary jew medju interstellar qabel il-formazzjoni tas-sistema solari, u mbagħad ġew kemmxejn mibdula matul il-bidliet fl-ilma tal-korp ġenitur Ryugu (kbir). Id-daqs (<1.0 km) ta’ Ryugu huwa żgħir wisq biex iżżomm is-sħana interna biżżejjed biex tiġi alterata l-ilma biex tifforma minerali idroużi25. Id-daqs (<1.0 km) ta’ Ryugu huwa żgħir wisq biex iżomm biżżejjed sħana interna biex ikun hemm alterazzjoni milwiema biex tifforma minerali idroużi25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренне тепло для но для живать азованием водных минералов25. Daqs (<1.0 km) Ryugu huwa żgħir wisq biex iżomm biżżejjed sħana interna biex l-ilma jinbidel biex jifforma minerali tal-ilma25. 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矿氩25 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含氩2矿氩25 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения водынения водерживать х минералов25. Id-daqs ta 'Ryugu (<1.0 km) huwa żgħir wisq biex isostni s-sħana interna biex jibdel l-ilma biex jifforma minerali tal-ilma25.Għalhekk, il-predeċessuri ta 'Ryugu jistgħu jkunu meħtieġa għexieren ta' kilometri fid-daqs.Materjal organiku rikka f'komposti alifatiċi jista 'jżomm il-proporzjonijiet iżotopiċi oriġinali tagħhom minħabba assoċjazzjoni ma' phyllosilicates ta 'qamħ oħxon.Madankollu, in-natura eżatta tat-trasportaturi tqal isotopiċi tibqa 'inċerta minħabba t-taħlit kumpless u delikat tal-komponenti varji f'dawn il-frazzjonijiet FIB.Dawn jistgħu jkunu sustanzi organiċi sinjuri f'komposti alifatiċi fil-granuli Ryugu jew fil-fillosikati oħxon madwarhom.Innota li l-materja organika fi kważi l-kondriti karboniċi kollha (inklużi l-kondriti CI) għandha tendenza li tkun aktar sinjuri f'D milli fil-phyllosilicates, bl-eċċezzjoni ta 'CM Paris 24, 26 meteorites.
Plots ta' volum δD u δ15N ta' slices FIB miksuba għal A0002.23 u A0002.26, A0037.22 u A0037.23 u C0068.23, C0068.25 u C0068.26 FIB slices (total ta' paraguni ta' partiċelli oħra FIB minn A0037.22 u C0068.23) s tas-sistema solari hija murija fil-fig.4 (Tabella Supplimentari 4)27,28.Bidliet fil-volum f'δD u δ15N fil-profili A0002, A0037, u C0068 huma konsistenti ma 'dawk fl-IDP, iżda ogħla milli fil-kondriti CM u CI (Fig. 4).Innota li l-firxa ta 'valuri δD għall-kampjun Comet 29 (-240 sa 1655‰) hija akbar minn dik ta' Ryugu.Il-volumi δD u δ15N tal-profili Ryukyu huma, bħala regola, iżgħar mill-medja għall-kometi tal-familja Jupiter u s-sħaba Oort (Fig. 4).Il-valuri δD aktar baxxi tal-kondriti CI jistgħu jirriflettu l-influwenza tal-kontaminazzjoni terrestri f'dawn il-kampjuni.Minħabba x-xebh bejn Bells, Lake Tagish, u IDP, l-eteroġeneità kbira fil-valuri δD u δN fil-partiċelli Ryugu tista 'tirrifletti bidliet fil-firem iżotopiċi inizjali ta' kompożizzjonijiet organiċi u milwiema fis-sistema solari bikrija.Il-bidliet isotopiċi simili f'δD u δN fil-partiċelli Ryugu u IDP jissuġġerixxu li t-tnejn setgħu ffurmaw minn materjal mill-istess sors.Huwa maħsub li l-IDPs joriġinaw minn sorsi kometarji 14 .Għalhekk, Ryugu jista 'jkun fih materjal bħal kometa u/jew għall-inqas is-sistema solari ta' barra.Madankollu, dan jista 'jkun aktar diffiċli milli niddikjaraw hawn minħabba (1) it-taħlita ta' ilma spherulitic u D-rikk fuq il-korp ġenitur 31 u (2) il-proporzjon D/H tal-kometa bħala funzjoni tal-attività kometa 32 .Madankollu, ir-raġunijiet għall-eteroġeneità osservata tal-isotopi tal-idroġenu u tan-nitroġenu fil-partiċelli Ryugu mhumiex mifhuma bis-sħiħ, parzjalment minħabba n-numru limitat ta 'analiżi disponibbli llum.Ir-riżultati tas-sistemi tal-isotopi tal-idroġenu u tan-nitroġenu għadhom iqajmu l-possibbiltà li Ryugu fih il-biċċa l-kbira tal-materjal minn barra s-Sistema Solari u għalhekk jista 'juri xi xebh mal-kometi.Il-profil Ryugu ma wera l-ebda korrelazzjoni apparenti bejn δ13C u δ15N (Tabella Supplimentari 4).
Il-kompożizzjoni isotopika ġenerali H u N tal-partiċelli Ryugu (ċrieki ħomor: A0002, A0037; ċrieki blu: C0068) tikkorrelata ma 'kobor solari 27, il-familja medja ta' Jupiter (JFC27), u kometi tas-sħab ta 'Oort (OCC27), IDP28, u kondruli karboniċi.Tqabbil ta' meteorite 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Il-kompożizzjoni iżotopika hija mogħtija fit-Tabella Supplimentari 4. Il-linji bit-tikek huma l-valuri tal-isotopi terrestri għal H u N.
It-trasport ta' volatili (eż. materja organika u ilma) lejn id-Dinja jibqa' ta' tħassib26,27,33.Materjal organiku submicron assoċjat ma 'phyllosilicates oħxon f'partiċelli Ryugu identifikati f'dan l-istudju jista' jkun sors importanti ta 'volatili.Il-materja organika f'phyllosilicates ta' qamħ oħxon hija protetta aħjar mid-degradazzjoni16,34 u t-tħassir35 minn materja organika f'matriċi ta' qamħa fin.Il-kompożizzjoni iżotopika itqal ta 'l-idroġenu fil-partiċelli tfisser li x'aktarx ma jkunux l-uniku sors ta' volatili li jinġarru lejn id-Dinja bikrija.Jistgħu jitħalltu ma 'komponenti b'kompożizzjoni isotopika tal-idroġenu eħfef, kif ġie propost reċentement fl-ipoteżi tal-preżenza ta' ilma misjuq mir-riħ solari fis-silikati.
F'dan l-istudju, nuru li l-meteoriti CI, minkejja l-importanza ġeokimika tagħhom bħala rappreżentanti tal-kompożizzjoni ġenerali tas-sistema solari,6,10 huma kampjuni kontaminati terrestri.Aħna nipprovdu wkoll evidenza diretta għal interazzjonijiet bejn materja organika alifatika rikka u minerali idroużi ġirien u nissuġġerixxu li Ryugu jista' jkun fih materjal extrasolar37.Ir-riżultati ta 'dan l-istudju juru biċ-ċar l-importanza tat-teħid dirett ta' kampjuni tal-protoasterojdi u l-ħtieġa li jittrasportaw kampjuni rritornati taħt kundizzjonijiet kompletament inerti u sterili.L-evidenza ppreżentata hawn turi li l-partiċelli Ryugu huma bla dubju wieħed mill-materjali tas-sistema solari l-aktar mhux ikkontaminati disponibbli għar-riċerka fil-laboratorju, u aktar studju ta 'dawn il-kampjuni prezzjużi bla dubju se jespandi l-fehim tagħna tal-proċessi bikrija tas-sistema solari.Il-partiċelli Ryugu huma l-aħjar rappreżentazzjoni tal-kompożizzjoni ġenerali tas-sistema solari.
Biex tiddetermina l-mikrostruttura kumplessa u l-proprjetajiet kimiċi ta 'kampjuni ta' skala submicron, użajna tomografija kompjuterizzata bbażata fuq ir-radjazzjoni sinkrotron (SR-XCT) u analiżi SR X-ray diffraction (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.L-ebda degradazzjoni, tniġġis minħabba l-atmosfera tad-dinja, u l-ebda ħsara minn partiċelli fini jew kampjuni mekkaniċi.Sadanittant, wettaqna analiżi volumetrika sistematika bl-użu tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analiżi strumentali tal-attivazzjoni tan-newtroni (INAA), u tagħmir tal-fluworinazzjoni tal-isotopi tal-ossiġnu tal-laser.Il-proċeduri tal-assaġġ huma murija fil-Figura Supplimentari 3 u kull assaġġ huwa deskritt fit-taqsimiet li ġejjin.
Partiċelli mill-asteroid Ryugu ġew irkuprati mill-modulu tad-dħul mill-ġdid Hayabusa-2 u kkonsenjati fiċ-Ċentru ta' Kontroll JAXA f'Sagamihara, il-Ġappun, mingħajr ma jniġġsu l-atmosfera tad-Dinja4.Wara karatterizzazzjoni inizjali u mhux distruttiva f'faċilità ġestita minn JAXA, uża kontenituri ta 'trasferiment bejn is-siti li jistgħu jiġu ssiġillati u boroż tal-kapsuli tal-kampjun (kristall taż-żaffir b'dijametru ta' 10 jew 15 mm u azzar li ma jissaddadx, skont id-daqs tal-kampjun) biex tevita interferenza ambjentali.ambjent.y/jew kontaminanti tal-art (eż. fwar tal-ilma, idrokarburi, gassijiet atmosferiċi u partiċelli fini) u kontaminazzjoni inkroċjata bejn il-kampjuni waqt il-preparazzjoni tal-kampjuni u t-trasport bejn istituti u universitajiet38.Biex tiġi evitata d-degradazzjoni u t-tniġġis minħabba l-interazzjoni ma 'l-atmosfera tad-dinja (fwar ta' l-ilma u ossiġnu), it-tipi kollha ta 'preparazzjoni ta' kampjun (inkluż tixlif bi skarpell tat-tantalu, bl-użu ta 'serrieq tal-wajer tad-djamanti bilanċjat (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) u preparazzjoni ta' epossidiċi għall-installazzjoni) twettqu fi glovebox taħt nadif °80, -2 punt niexef.L-oġġetti kollha użati hawn huma mnaddfa b'taħlita ta 'ilma ultrapur u etanol bl-użu ta' mewġ ultrasoniku ta 'frekwenzi differenti.
Hawnhekk nistudjaw il-ġbir tal-meteoriti tal-Istitut Nazzjonali tar-Riċerka Polari (NIPR) taċ-Ċentru tar-Riċerka tal-Meteoriti tal-Antartiku (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 u CY: Y 980115).
Għat-trasferiment bejn l-istrumenti għall-analiżi SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS u TEM, użajna d-detentur tal-kampjun ultrathin universali deskritt fi studji preċedenti38.
L-analiżi SR-XCT tal-kampjuni Ryugu saret bl-użu tas-sistema CT integrata BL20XU/SPring-8.Is-sistema CT integrata tikkonsisti f'diversi modi ta 'kejl: kamp viżiv wiesa' u modalità ta 'riżoluzzjoni baxxa (WL) biex taqbad l-istruttura kollha tal-kampjun, kamp viżiv dejjaq u modalità ta' riżoluzzjoni għolja (NH) għal kejl preċiż taż-żona tal-kampjun.interess u radjografiji biex tikseb mudell ta 'diffrazzjoni tal-volum tal-kampjun, u wettaq XRD-CT biex tikseb dijagramma 2D tal-fażijiet minerali tal-pjan orizzontali fil-kampjun.Innota li l-kejl kollu jista 'jsir mingħajr ma tuża s-sistema integrata biex tneħħi l-kontenitur tal-kampjun mill-bażi, li tippermetti kejl preċiż CT u XRD-CT.Id-ditekter tar-raġġi-X tal-mod WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) kien mgħammar b'kamera addizzjonali ta' 4608 × 4608 pixel metal-oxide-semiconductor (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) bi scintillator li jikkonsisti f'10 lutetium aluminju ħxuna u r-relay singolu: Al3 µO relay (Lutetium aluminium garnet thickness lC2) s.Id-daqs tal-pixel fil-modalità WL huwa madwar 0.848 µm.Għalhekk, il-kamp viżiv (FOV) fil-modalità WL huwa madwar 6 mm fil-modalità CT offset.Id-ditekter tar-raġġi X tal-modalità NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) kien mgħammar b'xintillatur ta 'gadolinju-aluminju-gallju (Gd3Al2Ga3O12) ta' 20 µm ħoxna, kamera CMOS (C11440-22CU) b'riżoluzzjoni ta '2048 × 2048 pixels;Hamamatsu Photonics) u lenti ×20.Id-daqs tal-pixel fil-modalità NH huwa ~ 0.25 µm u l-kamp viżiv huwa ~ 0.5 mm.Id-ditekter għall-modalità XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) kien mgħammar bi scintillator li jikkonsisti fi skrin tat-trab P43 ta '50 µm ħoxnin (Gd2O2S:Tb), kamera CMOS b'riżoluzzjoni ta' pixel 2304 × 2304 (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) u relay len.Id-ditekter għandu daqs ta' pixel effettiv ta' 19.05 µm u kamp ta' viżjoni ta' 43.9 mm2.Biex inżidu l-FOV, applikajna proċedura CT offset fil-mod WL.L-immaġni tad-dawl trasmess għar-rikostruzzjoni CT tikkonsisti minn immaġni fil-medda ta '180 ° sa 360 ° riflessa orizzontalment madwar l-assi ta' rotazzjoni, u immaġni fil-medda ta '0 ° sa 180 °.
Fil-modalità XRD, ir-raġġ tar-raġġi X huwa ffukat minn pjanċa taż-żona Fresnel.F'dan il-mod, id-ditekter jitqiegħed 110 mm wara l-kampjun u l-waqfien tar-raġġ huwa 3 mm quddiem id-ditekter.Immaġini tad-diffrazzjoni fil-medda 2θ minn 1.43 ° sa 18.00 ° (grading pitch d = 16.6–1.32 Å) inkisbu bil-post tar-raġġi X iffukat fil-qiegħ tal-kamp viżiv tad-ditekter.Il-kampjun jiċċaqlaq vertikalment f'intervalli regolari, b'nofs dawra għal kull pass ta 'skannjar vertikali.Jekk il-partiċelli minerali jissodisfaw il-kundizzjoni Bragg meta mdawra b'180 °, huwa possibbli li tinkiseb diffrazzjoni tal-partiċelli minerali fil-pjan orizzontali.L-immaġini tad-diffrazzjoni mbagħad ġew magħquda f'immaġni waħda għal kull pass ta 'skannjar vertikali.Il-kundizzjonijiet tal-assaġġ SR-XRD-CT huma kważi l-istess bħal dawk tal-assaġġ SR-XRD.Fil-modalità XRD-CT, id-ditekter jitqiegħed 69 mm wara l-kampjun.Immaġini tad-diffrazzjoni fil-medda 2θ ivarjaw minn 1.2° sa 17.68° (d = 19.73 sa 1.35 Å), fejn kemm ir-raġġ tar-raġġi X kif ukoll il-limitatur tar-raġġ huma konformi maċ-ċentru tal-kamp viżiv tad-ditekter.Skennja l-kampjun orizzontalment u dawwar il-kampjun 180°.L-immaġini SR-XRD-CT ġew rikostruwiti b'intensitajiet minerali massimi bħala valuri tal-pixel.Bi skannjar orizzontali, il-kampjun huwa tipikament skannjat f'500–1000 pass.
Għall-esperimenti kollha, l-enerġija tar-raġġi X ġiet iffissata għal 30 keV, peress li dan huwa l-limitu aktar baxx ta 'penetrazzjoni tar-raġġi X f'meteoriti b'dijametru ta' madwar 6 mm.In-numru ta 'immaġini akkwistati għall-kejl kollu CT matul rotazzjoni ta' 180 ° kien 1800 (3600 għall-programm CT offset), u l-ħin ta 'espożizzjoni għall-immaġini kien 100 ms għall-modalità WL, 300 ms għall-modalità NH, 500 ms għal XRD, u 50 ms .ms għal XRD-CT ms.Il-ħin tipiku tal-iskannjar tal-kampjun huwa ta 'madwar 10 minuti fil-modalità WL, 15-il minuta fil-modalità NH, 3 sigħat għal XRD, u 8 sigħat għal SR-XRD-CT.
Immaġini CT ġew rikostruwiti bi projezzjoni ta 'wara konvoluzzjonali u normalizzati għal koeffiċjent ta' attenwazzjoni lineari minn 0 sa 80 cm-1.Is-softwer Slice intuża biex janalizza d-dejta 3D u s-softwer muXRD intuża biex janalizza d-dejta XRD.
Partiċelli Ryugu ffissati bl-epossi (A0029, A0037, C0009, C0014 u C0068) ġew illustrati gradwalment fuq il-wiċċ sal-livell ta 'film tal-lapping tad-djamanti ta' 0.5 µm (3M) f'kundizzjonijiet niexfa, u jevitaw li l-materjal jiġi f'kuntatt mal-wiċċ matul il-proċess tal-illustrar.Il-wiċċ illustrat ta 'kull kampjun l-ewwel ġie eżaminat permezz ta' mikroskopija tad-dawl u mbagħad elettroni backscatered biex jinkisbu immaġini ta 'mineraloġija u nisġa (BSE) tal-kampjuni u elementi kwalitattivi NIPR bl-użu ta' JEOL JSM-7100F SEM mgħammar bi spettrometru dispersiv tal-enerġija (AZtec).enerġija) stampa.Għal kull kampjun, il-kontenut ta 'elementi maġġuri u minuri ġie analizzat bl-użu ta' mikroanalizzatur ta 'sonda elettronika (EPMA, JEOL JXA-8200).Analizza l-partiċelli tal-phyllosilicate u tal-karbonat f'5 nA, standards naturali u sintetiċi f'15 keV, sulfidi, magnetite, olivine, u pyroxene f'30 nA.Il-gradi modali ġew ikkalkulati minn mapep ta 'elementi u immaġini tal-BSE bl-użu ta' softwer ImageJ 1.53 b'limiti xierqa stabbiliti b'mod arbitrarju għal kull minerali.
Analiżi tal-isotopi tal-ossiġnu saret fl-Università Miftuħa (Milton Keynes, UK) bl-użu ta 'sistema ta' fluworinazzjoni bil-lejżer infra-aħmar.Il-kampjuni ta’ Hayabusa2 ġew ikkunsinnati lill-Università Miftuħa 38 f’kontenituri mimlijin bin-nitroġenu għat-trasferiment bejn il-faċilitajiet.
It-tagħbija tal-kampjuni saret f'kaxxa tal-ingwanti tan-nitroġenu b'livell ta' ossiġnu mmonitorjat taħt 0.1%.Għax-xogħol analitiku Hayabusa2, ġie ffabbrikat detentur tal-kampjun Ni ġdid, li jikkonsisti biss f'żewġ toqob tal-kampjun (dijametru 2.5 mm, fond 5 mm), waħda għall-partiċelli Hayabusa2 u l-oħra għall-istandard intern tal-ossidjan.Waqt l-analiżi, il-bir tal-kampjun li kien fih il-materjal Hayabusa2 kien miksi b'tieqa interna BaF2 ta 'madwar 1 mm ħxuna u 3 mm fid-dijametru biex iżżomm il-kampjun waqt ir-reazzjoni tal-laser.Il-fluss BrF5 lejn il-kampjun inżamm permezz ta 'kanal tat-taħlit tal-gass maqtugħ fil-kontenitur tal-kampjun Ni.Il-kamra tal-kampjun ġiet ukoll ikkonfigurata mill-ġdid sabiex tkun tista 'titneħħa mil-linja tal-fluworinazzjoni bil-vakwu u mbagħad tinfetaħ f'kaxxa tal-ingwanti mimlija bin-nitroġenu.Il-kamra b'żewġ biċċiet kienet issiġillata b'siġill ta 'kompressjoni bil-gasketed tar-ram u morsa tal-katina EVAC Quick Release CeFIX 38.Tieqa BaF2 ta’ 3 mm ħoxna fuq in-naħa ta’ fuq tal-kamra tippermetti l-osservazzjoni simultanja tal-kampjun u t-tisħin bil-lejżer.Wara li tgħabbi l-kampjun, erġa' qabbad il-kamra u erġa' qabbad mal-linja fluworinata.Qabel l-analiżi, il-kamra tal-kampjun kienet imsaħħan taħt vakwu għal madwar 95 ° C matul il-lejl biex tneħħi kwalunkwe umdità adsorbita.Wara li ssaħħan matul il-lejl, il-kamra tħalliet tiksaħ għat-temperatura tal-kamra u mbagħad il-porzjon espost għall-atmosfera waqt it-trasferiment tal-kampjun ġie mnaddaf bi tliet alikwoti ta 'BrF5 biex tneħħi l-umdità.Dawn il-proċeduri jiżguraw li l-kampjun Hayabusa 2 ma jkunx espost għall-atmosfera u ma jkunx ikkontaminat mill-umdità mill-porzjon tal-linja fluworinata li tiġi vvjata fl-atmosfera waqt it-tagħbija tal-kampjun.
Kampjuni ta 'partiċelli Ryugu C0014-4 u Orgueil (CI) ġew analizzati f'modalità "uniku" modifikat42, filwaqt li analiżi Y-82162 (CY) saret fuq trej wieħed bi bjar multipli tal-kampjuni41.Minħabba l-kompożizzjoni anidruża tagħhom, mhux meħtieġ li jintuża metodu wieħed għall-kondriti CY.Il-kampjuni ġew imsaħħna bl-użu ta 'laser CO2 infrared Photon Machines Inc.qawwa ta' 50 W (10.6 µm) immuntata fuq il-gantry XYZ fil-preżenza ta' BrF5.Is-sistema tal-vidjo integrata timmonitorja l-kors tar-reazzjoni.Wara l-fluworinazzjoni, l-O2 liberat ġie mqaxxar bl-użu ta 'żewġ nases krijoġeniċi tan-nitroġenu u sodda msaħħna ta' KBr biex tneħħi kwalunkwe fluworin żejjed.Il-kompożizzjoni iżotopika ta 'ossiġnu purifikat ġiet analizzata fuq spettrometru tal-massa b'kanal doppju Thermo Fisher MAT 253 b'riżoluzzjoni tal-massa ta' madwar 200.
F'xi każijiet, l-ammont ta 'O2 gassuż rilaxxat matul ir-reazzjoni tal-kampjun kien inqas minn 140 µg, li huwa l-limitu approssimattiv tal-użu tal-apparat tal-minfaħ fuq l-ispettrometru tal-massa MAT 253.F'dawn il-każijiet, uża mikrovolumi għall-analiżi.Wara l-analiżi tal-partiċelli Hayabusa2, l-istandard intern tal-ossidjan kien fluworinat u l-kompożizzjoni tal-isotopi tal-ossiġnu tiegħu ġiet iddeterminata.
Ioni tal-framment NF+ NF3+ jinterferixxu mar-raġġ b'massa 33 (16O17O).Biex tiġi eliminata din il-problema potenzjali, il-biċċa l-kbira tal-kampjuni huma pproċessati bl-użu ta 'proċeduri ta' separazzjoni krijoġenika.Dan jista 'jsir fid-direzzjoni 'l quddiem qabel l-analiżi MAT 253 jew bħala t-tieni analiżi billi l-gass analizzat jerġa' lura lejn l-għarbiel molekulari speċjali u jerġa 'jgħaddih wara s-separazzjoni krijoġenika.Is-separazzjoni krijoġenika tinvolvi l-provvista ta 'gass lil għarbiel molekulari f'temperatura ta' nitroġenu likwidu u mbagħad skariku f'għarbiel molekulari primarju f'temperatura ta '-130 °C.Ittestjar estensiv wera li NF+ jibqa 'fuq l-ewwel għarbiel molekulari u ma jseħħ l-ebda frazzjonament sinifikanti bl-użu ta' dan il-metodu.
Ibbażat fuq analiżi ripetuti ta 'l-istandards interni ta' l-ossidjana tagħna, l-eżattezza ġenerali tas-sistema fil-modalità minfaħ hija: ±0.053‰ għal δ17O, ±0.095‰ għal δ18O, ±0.018‰ għal Δ17O (2 sd).L-analiżi tal-isotopi tal-ossiġnu tingħata fin-notazzjoni standard delta, fejn delta18O huwa kkalkulat bħala:
Uża wkoll il-proporzjon 17O/16O għal δ17O.VSMOW huwa l-istandard internazzjonali għall-Istandard tal-Ilma tal-Baħar Mejju ta' Vjenna.Δ17O jirrappreżenta d-devjazzjoni mil-linja tal-frazzjonament tad-dinja, u l-formula tal-kalkolu hija: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O.Id-dejta kollha ppreżentata fit-Tabella Supplimentari 3 ġiet aġġustata skont id-distakk.
Sezzjonijiet ta 'madwar 150 sa 200 nm ħxuna ġew estratti minn partiċelli Ryugu bl-użu ta' strument Hitachi High Tech SMI4050 FIB f'JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Innota li t-taqsimiet kollha tal-FIB ġew irkuprati minn frammenti mhux ipproċessati ta 'partiċelli mhux ipproċessati wara li tneħħew minn reċipjenti mimlija bil-gass N2 għal trasferiment bejn l-oġġetti.Dawn il-frammenti ma ġewx imkejla minn SR-CT, iżda ġew ipproċessati b'espożizzjoni minima għall-atmosfera tad-dinja biex tiġi evitata ħsara potenzjali u kontaminazzjoni li jistgħu jaffettwaw l-ispettru tal-K-edge tal-karbonju.Wara d-depożizzjoni ta 'saff protettiv tat-tungstenu, ir-reġjun ta' interess (sa 25 × 25 μm2) ġie maqtugħ u mnaqqas b'raġġ ta 'jone Ga + f'vultaġġ ta' aċċelerazzjoni ta '30 kV, imbagħad f'5 kV u kurrent ta' sonda ta '40 pA biex timminimizza l-ħsara fil-wiċċ.Is-sezzjonijiet ultrathin imbagħad tqiegħdu fuq xibka tar-ram imkabbra (Kochi mesh) 39 bl-użu ta 'mikromanipulatur mgħammar b'FIB.
Il-gerbub Ryugu A0098 (1.6303mg) u C0068 (0.6483mg) ġew issiġillati darbtejn f'folji tal-polietilene pur ta 'purità għolja f'kaxxa tal-ingwanti mimlija nitroġenu pur fuq l-SPring-8 mingħajr ebda interazzjoni mal-atmosfera tad-dinja.Il-preparazzjoni tal-kampjun għal JB-1 (blat ta 'referenza ġeoloġika maħruġa mill-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Ġappun) twettqet fl-Università Metropolitana ta' Tokyo.
L-INAA ssir fl-Istitut għar-Radjazzjoni Integrata u x-Xjenzi Nukleari, l-Università ta’ Kyoto.Il-kampjuni ġew irradjati darbtejn b'ċikli ta' irradjazzjoni differenti magħżula skont il-half-life tan-nuklide użat għall-kwantifikazzjoni tal-element.L-ewwel, il-kampjun ġie irradjat f'tubu ta 'irradjazzjoni pnewmatiku għal 30 sekonda.Flussi ta 'newtroni termali u veloċi fil-fig.3 huma 4.6 × 1012 u 9.6 × 1011 cm-2 s-1, rispettivament, għad-determinazzjoni tal-kontenut ta 'Mg, Al, Ca, Ti, V u Mn.Kimiċi bħal MgO (purità 99.99%, Soekawa Chemical), Al (purità 99.9%, Soekawa Chemical), u metall Si (purità 99.999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) kienu wkoll irradjati biex jikkoreġu għal reazzjonijiet nukleari li jinterferixxu bħal (n, n).Il-kampjun ġie wkoll irradjat bil-klorur tas-sodju (purità 99.99%; MANAC) biex jikkoreġi għal bidliet fil-fluss tan-newtroni.
Wara l-irradjazzjoni tan-newtroni, il-folja tal-polyethylene ta 'barra ġiet sostitwita b'waħda ġdida, u r-radjazzjoni gamma emessa mill-kampjun u r-referenza ġiet imkejla immedjatament b'ditekter Ge.L-istess kampjuni ġew irradjati mill-ġdid għal 4 sigħat f'tubu ta 'irradjazzjoni pnewmatiku.2 għandu flussi ta 'newtroni termali u veloċi ta' 5.6 1012 u 1.2 1012 cm-2 s-1, rispettivament, għad-determinazzjoni ta 'Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Content Se, Sb, Os, Ir u Au.Kampjuni ta 'kontroll ta' Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, u Au ġew irradjati billi ġew applikati ammonti xierqa (minn 10 sa 50 μg) ta 'soluzzjonijiet standard ta' konċentrazzjonijiet magħrufa ta 'dawn l-elementi fuq żewġ biċċiet ta' karta tal-filtru, segwiti minn irradjazzjoni tal-kampjuni.L-għadd tar-raġġi gamma sar fl-Istitut tar-Radjazzjoni Integrata u x-Xjenzi Nukleari, l-Università ta 'Kyoto u ċ-Ċentru ta' Riċerka RI, l-Università Metropolitana ta 'Tokjo.Proċeduri analitiċi u materjali ta 'referenza għad-determinazzjoni kwantitattiva ta' elementi INAA huma l-istess bħal dawk deskritti fix-xogħol preċedenti tagħna.
Diffrattometer tar-raġġi X (Rigaku SmartLab) intuża biex jinġabar ix-xejriet tad-diffrazzjoni tal-kampjuni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) u C0087 (<1 mg) f'NIPR. Diffrattometer tar-raġġi X (Rigaku SmartLab) intuża biex jinġabar ix-xejriet tad-diffrazzjoni tal-kampjuni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) u C0087 (<1 mg) f'NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образ02, (A002) ≪1 мг) и C0087 (<1 мг) в NIPR. Diffrattometru tar-raġġi X (Rigaku SmartLab) intuża biex jiġbor mudelli ta' diffrazzjoni ta' kampjuni ta' Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), u C0087 (<1 mg) f'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) 的品氡品使用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) 的品氡品 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) u C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с иснисповок го дифрактометра (Rigaku SmartLab). Mudelli ta’ diffrazzjoni tar-raġġi X ta’ kampjuni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) u C0087 (<1 mg) inkisbu f’NIPR bl-użu ta’ diffrattometru tar-raġġi X (Rigaku SmartLab).Il-kampjuni kollha ġew mitħun fi trab fin fuq wejfer tas-silikon li ma jirriflettix bl-użu ta 'pjanċa tal-ħġieġ taż-żaffir u mbagħad infirxu b'mod uniformi fuq il-wejfer li ma jirriflettix tas-silikon mingħajr ebda likwidu (ilma jew alkoħol).Il-kundizzjonijiet tal-kejl huma kif ġej: Ir-radjazzjoni tar-raġġi X Cu Kα hija ġġenerata f'vultaġġ ta 'tubu ta' 40 kV u kurrent ta 'tubu ta' 40 mA, it-tul tal-qasma li jillimita huwa 10 mm, l-angolu tad-diverġenza huwa (1/6) °, il-veloċità ta 'rotazzjoni fil-pjan hija 20 rpm, u l-firxa hija 2θ 2 θ u tieħu madwar 3-10 angolu doppju ta' Bragg sa 2 10.Intużaw l-ottiki Bragg Brentano.Id-ditekter huwa ditekter tas-semikondutturi tas-silikon unidimensjonali (D/teX Ultra 250).Ir-raġġi-X ta 'Cu Kβ tneħħew bl-użu ta' filtru Ni.Bl-użu ta 'kampjuni disponibbli, kejl ta' saponite tal-manjeżjan sintetiku (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentine (serpentina tal-weraq, Miyazu, Nikka) u pyrrhotite (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) tqabblu biex jidentifikaw il-qċaċet u jużaw data ta 'diffrazzjoni tal-fajl tat-trab mid-Data tad-Diffrazzjoni tad-Data Internazzjonali tal-PDF61701010 u magnetite (PDF 00-019-0629).Id-dejta tad-diffrazzjoni minn Ryugu tqabbel ukoll ma 'dejta dwar kondriti karboniċi hydroaltered, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, u Y 980115 CY (stadju ta' tisħin III, 500-750 ° C).It-tqabbil wera xebh ma 'Orgueil, iżda mhux ma' Y-791198 u Y 980115.
L-ispettri NEXAFS b'tarf tal-karbonju K ta 'sezzjonijiet ultrarqaq ta' kampjuni magħmula minn FIB ġew imkejla bl-użu tal-kanal STXM BL4U fil-faċilità tas-sinkrotron UVSOR fl-Istitut tax-Xjenzi Molekulari (Okazaki, il-Ġappun).Id-daqs tal-post ta' raġġ iffukat ottikament bi pjanċa taż-żona Fresnel huwa bejn wieħed u ieħor 50 nm.Il-pass tal-enerġija huwa 0.1 eV għall-istruttura fina tar-reġjun tat-tarf qrib (283.6-292.0 eV) u 0.5 eV (280.0-283.5 eV u 292.5-300.0 eV) għar-reġjuni ta 'quddiem u ta' wara.il-ħin għal kull pixel tal-immaġni kien issettjat għal 2 ms.Wara l-evakwazzjoni, il-kamra analitika STXM kienet mimlija bl-elju bi pressjoni ta 'madwar 20 mbar.Dan jgħin biex jimminimizza d-drift termali tat-tagħmir tal-ottika tar-raġġi-X fil-kamra u d-detentur tal-kampjun, kif ukoll biex titnaqqas il-ħsara u/jew l-ossidazzjoni tal-kampjun.L-ispettri tal-karbonju NEXAFS K-edge ġew iġġenerati minn data f'munzelli bl-użu ta 'softwer aXis2000 u softwer proprjetarju tal-ipproċessar tad-dejta STXM.Innota li l-kaxxa tat-trasferiment tal-kampjun u l-kaxxa tal-ingwanti jintużaw biex tiġi evitata l-ossidazzjoni u l-kontaminazzjoni tal-kampjun.
Wara l-analiżi STXM-NEXAFS, il-kompożizzjoni iżotopika ta 'idroġenu, karbonju u nitroġenu tal-flieli Ryugu FIB ġiet analizzata bl-użu ta' immaġini iżotopiċi b'JAMSTEC NanoSIMS 50L.Raġġ primarju Cs+ iffukat ta’ madwar 2 pA għall-analiżi tal-isotopi tal-karbonju u tan-nitroġenu u madwar 13 pA għall-analiżi tal-isotopi tal-idroġenu huwa rasterizzat fuq żona ta’ madwar 24 × 24 µm2 sa 30 × 30 µm2 fuq il-kampjun.Wara prespray ta '3 minuti f'kurrent tar-raġġ primarju relattivament qawwi, kull analiżi nbdiet wara l-istabbilizzazzjoni tal-intensità tar-raġġ sekondarju.Għall-analiżi tal-iżotopi tal-karbonju u tan-nitroġenu, immaġini ta '12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– u 12C15N– inkisbu fl-istess ħin bl-użu ta' seba 'elettron multiplier multiplex detection b'riżoluzzjoni tal-massa ta' madwar 9000, li hija biżżejjed biex tissepara l-komposti iżotopiċi rilevanti kollha.interferenza (jiġifieri 12C1H fuq 13C u 13C14N fuq 12C15N).Għall-analiżi tal-isotopi tal-idroġenu, inkisbu immaġini 1H-, 2D- u 12C- b'riżoluzzjoni tal-massa ta 'madwar 3000 b'detezzjoni multipla bl-użu ta' tliet multiplikaturi tal-elettroni.Kull analiżi tikkonsisti fi 30 immaġni skannjata tal-istess żona, b'immaġni waħda tikkonsisti f'256 × 256 pixel għall-analiżi tal-iżotopi tal-karbonju u tan-nitroġenu u 128 × 128 pixel għall-analiżi tal-isotopi tal-idroġenu.Il-ħin tad-dewmien huwa 3000 µs għal kull pixel għall-analiżi tal-isotopi tal-karbonju u tan-nitroġenu u 5000 µs għal kull pixel għall-analiżi tal-isotopi tal-idroġenu.Aħna użajna 1-hydroxybenzotriazole hydrate bħala standards isotopi tal-idroġenu, tal-karbonju u tan-nitroġenu biex nikkalibraw il-frazzjonament tal-massa strumentali45.
Biex tiddetermina l-kompożizzjoni isotopika tas-silikon tal-grafita presolar fil-profil FIB C0068-25, użajna sitt multiplikaturi ta 'elettroni b'riżoluzzjoni tal-massa ta' madwar 9000. L-immaġini jikkonsistu f'256 × 256 pixels b'ħin ta 'dewmien ta' 3000 µs għal kull pixel.Aħna kkalibrati strument ta 'frazzjonament tal-massa bl-użu ta' wejfers tas-silikon bħala standards ta 'isotopi ta' idroġenu, karbonju u silikon.
Immaġini isotopi ġew ipproċessati bl-użu tas-softwer tal-immaġini NanoSIMS45 tan-NASA.Id-dejta ġiet ikkoreġuta għall-ħin mejjet tal-multiplikatur tal-elettroni (44 ns) u l-effetti tal-wasla kważi simultanji.Allinjament ta 'skan differenti għal kull immaġini biex jikkoreġi għad-drift ta' l-immaġni waqt l-akkwist.L-immaġni tal-isotopi finali tinħoloq billi żżid joni sekondarji minn kull immaġini għal kull pixel tal-iskannjar.
Wara l-analiżi STXM-NEXAFS u NanoSIMS, l-istess sezzjonijiet FIB ġew eżaminati bl-użu ta 'mikroskopju elettroniku ta' trażmissjoni (JEOL JEM-ARM200F) f'vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni ta' 200 kV f'Kochi, JAMSTEC.Il-mikrostruttura ġiet osservata bl-użu ta 'TEM ta' kamp qawwi u TEM ta 'skannjar b'angolu għoli f'kamp skur.Il-fażijiet minerali ġew identifikati permezz ta 'diffrazzjoni tal-elettroni fuq il-post u immaġini tal-faxxa tal-kannizzata, u analiżi kimika saret mill-EDS b'ditekter ta' drift tas-silikon ta '100 mm2 u softwer JEOL Analysis Station 4.30.Għal analiżi kwantitattiva, l-intensità karatteristika tar-raġġi-X għal kull element kienet imkejla fil-mod ta 'skannjar TEM b'ħin fiss ta' akkwist tad-dejta ta '30 s, żona ta' skanjar tar-raġġ ta '~100 × 100 nm2, u kurrent tar-raġġ ta' 50 pA.Il-proporzjon (Si + Al)-Mg-Fe f'silikati f'saffi ġie determinat bl-użu tal-koeffiċjent sperimentali k, ikkoreġut għall-ħxuna, miksub minn standard ta 'piropagarnet naturali.
L-immaġni u l-analiżi kollha użati f’dan l-istudju huma disponibbli fuq is-Sistema ta’ Arkivjar u Komunikazzjoni tad-Data (DARTS) tal-JAXA https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Dan l-artikolu jipprovdi d-dejta oriġinali.
Kitari, K. et al.Kompożizzjoni tal-wiċċ tal-asteroid 162173 Ryugu kif osservat mill-istrument Hayabusa2 NIRS3.Xjenza 364, 272–275.
Kim, AJ Kondriti karboniċi tat-tip Yamato (CY): analogi tal-wiċċ tal-asteroid Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.L-ewwel analiżi tal-kompożizzjoni tal-kampjuni Ryugu saret bl-użu ta 'mikroskopju iperspettrali MicroOmega.Astron Nazzjonali.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Analiżi preliminari tal-kampjun Hyabusa2 rritornat mill-asteroid Ryugu tat-tip C.Astron Nazzjonali.6, 214–220 (2021).