Takk for at du besøker Nature.com.Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte.For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer).I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
Flyktige og rike på organisk materiale, kan C-type asteroider være en av de viktigste vannkildene på jorden.For tiden gir karbonholdige kondritter den beste ideen om deres kjemiske sammensetning, men informasjon om meteoritter er forvrengt: bare de mest holdbare typene overlever å komme inn i atmosfæren og deretter samhandle med jordens miljø.Her presenterer vi resultatene av en detaljert volumetrisk og mikroanalytisk studie av den primære Ryugu-partikkelen levert til Jorden av romfartøyet Hayabusa-2.Ryugu-partikler viser en nær match i sammensetning til kjemisk ufraksjonerte, men vannendrede CI (Iwuna-type) kondritter, som er mye brukt som en indikator på den totale sammensetningen av solsystemet.Denne prøven viser et komplekst romlig forhold mellom rike alifatiske organiske stoffer og lagdelte silikater og indikerer en maksimal temperatur på rundt 30 °C under vannerosjon.Vi fant en overflod av deuterium og diazonium i samsvar med en ekstrasolær opprinnelse.Ryugu-partikler er det mest uforurensede og uatskillelige fremmede materialet som noen gang er studert og passer best til den totale sammensetningen av solsystemet.
Fra juni 2018 til november 2019 gjennomførte Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Hayabusa2 romfartøy en omfattende fjernundersøkelse av asteroiden Ryugu.Data fra det nære infrarøde spektrometeret (NIRS3) ved Hayabusa-2 antyder at Ryugu kan være sammensatt av et materiale som ligner på termisk og/eller sjokkmetamorfe karbonholdige kondritter.Den nærmeste matchen er CY-kondritt (Yamato-type) 2. Ryugus lave albedo kan forklares med tilstedeværelsen av et stort antall karbonrike komponenter, samt partikkelstørrelse, porøsitet og romlige forvitringseffekter.Hayabusa-2-romfartøyet gjorde to landinger og prøvesamling på Ryuga.Under den første landingen 21. februar 2019 ble det skaffet overflatemateriale som ble lagret i rom A i returkapselen, og under den andre landingen 11. juli 2019 ble det samlet inn materiale nær et kunstig krater dannet av en liten bærbar slaganordning.Disse prøvene er lagret i avdeling C. Innledende ikke-destruktiv karakterisering av partiklene i trinn 1 i spesielle, uforurensede og rene nitrogenfylte kamre ved JAXA-administrerte anlegg indikerte at Ryugu-partiklene var mest lik CI4-kondrittene og viste «ulike nivåer av variasjon»3.Den tilsynelatende motstridende klassifiseringen av Ryugu, lik CY- eller CI-kondritter, kan bare løses ved detaljert isotopisk, elementær og mineralogisk karakterisering av Ryugu-partikler.Resultatene som presenteres her gir et solid grunnlag for å bestemme hvilken av disse to foreløpige forklaringene for den totale sammensetningen av asteroiden Ryugu som er mest sannsynlig.
Åtte Ryugu-pellets (omtrent 60 mg totalt), fire fra kammer A og fire fra kammer C, ble tildelt fase 2 for å lede Kochi-teamet.Hovedmålet med studien er å belyse naturen, opprinnelsen og evolusjonshistorien til asteroiden Ryugu, og å dokumentere likheter og forskjeller med andre kjente utenomjordiske prøver som kondritter, interplanetære støvpartikler (IDP) og kometer som vender tilbake.Prøver samlet inn av NASAs Stardust-oppdrag.
Detaljert mineralogisk analyse av fem Ryugu-korn (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) viste at de hovedsakelig er sammensatt av fin- og grovkornede fyllosilikater (~64–88 vol.%; Fig. 1a, b, Supplerende Fig. 1).og tilleggstabell 1).Grovkornede fyllosilikater forekommer som pinnate aggregater (opp til titalls mikron i størrelse) i finkornede, fyllosilikatrike matriser (mindre enn noen få mikron i størrelse).Lagdelte silikatpartikler er serpentin-saponitt symbionter (fig. 1c).(Si + Al)-Mg-Fe-kartet viser også at den bulklagdelte silikatmatrisen har en mellomsammensetning mellom serpentin og saponitt (fig. 2a, b).Fyllosilikatmatrisen inneholder karbonatmineraler (~2–21 vol.%), sulfidmineraler (~2.4–5.5 vol.%) og magnetitt (~3.6–6.8 vol.%).En av partiklene som ble undersøkt i denne studien (C0009) inneholdt en liten mengde (~0,5 vol.%) vannfrie silikater (olivin og pyroksen), som kan bidra til å identifisere kildematerialet som utgjorde den rå Ryugu-steinen5.Dette vannfrie silikatet er sjeldent i Ryugu-pellets og ble bare positivt identifisert i C0009-pelleten.Karbonater er tilstede i matrisen som fragmenter (mindre enn noen få hundre mikron), for det meste dolomitt, med små mengder kalsiumkarbonat og brinell.Magnetitt forekommer som isolerte partikler, framboider, plakk eller sfæriske aggregater.Sulfider er hovedsakelig representert av pyrrhotitt i form av uregelmessige sekskantede prismer/plater eller lekter.Matrisen inneholder en stor mengde submikron pentlanditt eller i kombinasjon med pyrrhotitt. Karbonrike faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den fyllosilikatrike matrisen. Karbonrike faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den fyllosilikatrike matrisen. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой philлосиликатами матрице. Karbonrike faser (<10 µm i størrelse) forekommer allestedsnærværende i den fyllosilikatrike matrisen.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. Karbonrike faser (<10 µm i størrelse) dominerer i den fyllosilikatrike matrisen.Andre hjelpemineraler er vist i tilleggstabell 1. Listen over mineraler bestemt fra røntgendiffraksjonsmønsteret til C0087 og A0029 og A0037 blandingen er veldig konsistent med det som er bestemt i CI (Orgueil) kondritten, men skiller seg sterkt fra dataene CY og CM (Migrithei ekspandert (Figure2) figurgure2.Det totale elementinnholdet i Ryugu-korn (A0098, C0068) stemmer også overens med kondritt 6 CI (utvidede data, fig. 2 og tilleggstabell 2).I kontrast er CM-kondritter utarmet i moderat og svært flyktige elementer, spesielt Mn og Zn, og høyere i ildfaste elementer7.Konsentrasjonene av noen elementer varierer sterkt, noe som kan være en refleksjon av den iboende heterogeniteten til prøven på grunn av den lille størrelsen på individuelle partikler og den resulterende prøvetakingsskjevheten.Alle petrologiske, mineralogiske og elementære egenskaper indikerer at Ryugu-korn er veldig like kondritter CI8,9,10.Et bemerkelsesverdig unntak er fraværet av ferrihydritt og sulfat i Ryugu-korn, noe som tyder på at disse mineralene i CI-kondritter ble dannet av terrestrisk forvitring.
a, sammensatt røntgenbilde av Mg Kα (rød), Ca Kα (grønn), Fe Kα (blå) og S Kα (gul) tørrpolert seksjon C0068.Fraksjonen består av lagdelte silikater (rød: ~88 vol%), karbonater (dolomitt; lysegrønn: ~1,6 vol%), magnetitt (blå: ~5,3 vol%) og sulfider (gul: sulfid = ~2,5% vol. essay. b, bilde av konturområdet i tilbakespredte elektroner på a. Dole – i sulfid; er dommitatur jern; – kleberstein, Srp – serpentin.c, høyoppløselig transmisjonselektronmikroskopi (TEM) bilde av en typisk saponitt-serpentin-sammenvekst som viser serpentin- og saponittgitterbånd på henholdsvis 0,7 nm og 1,1 nm.
Sammensetningen av matrisen og lagdelt silikat (ved %) av Ryugu A0037 (heltrukkede røde sirkler) og C0068 (heltrukkede blå sirkler) partikler er vist i det ternære systemet (Si+Al)-Mg-Fe.a, Electron Probe Microanalyse (EPMA) resultater plottet mot CI-kondritter (Ivuna, Orgueil, Alais)16 vist i grått for sammenligning.b, Scanning TEM (STEM) og energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) analyse vist for sammenligning med Orgueil9 og Murchison46 meteoritter og hydratisert IDP47.Finkornede og grovkornede fyllosilikater ble analysert, og unngikk små partikler av jernsulfid.De stiplede linjene i a og b viser oppløsningslinjene til saponitt og serpentin.Den jernrike sammensetningen i a kan skyldes submikron jernsulfidkorn i de lagdelte silikatkornene, som ikke kan utelukkes av den romlige oppløsningen til EPMA-analysen.Datapunkter med høyere Si-innhold enn saponitten i b kan være forårsaket av tilstedeværelsen av amorft silisiumrikt materiale i nanostørrelse i fyllosilikatlagets mellomrom.Antall analyser: N=69 for A0037, N=68 for EPMA, N=68 for C0068, N=19 for A0037 og N=27 for C0068 for STEM-EDS.c, isotopkart av trioksypartikkel Ryugu C0014-4 sammenlignet med kondrittverdier CI (Orgueil), CY (Y-82162) og litteraturdata (CM og C2-ung)41,48,49.Vi har innhentet data for Orgueil- og Y-82162-meteorittene.CCAM er en linje av vannfrie karbonholdige kondrittmineraler, TFL er en landskillelinje.d, Δ17O og δ18O kart av Ryugu-partikkel C0014-4, CI-kondritt (Orgueil) og CY-kondritt (Y-82162) (denne studien).Δ17O_Ryugu: Verdien av Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Gjennomsnittlig Δ17O-verdi for Orgueil.Δ17O_Y-82162: Gjennomsnittlig Δ17O-verdi for Y-82162.CI- og CY-data fra litteraturen 41, 48, 49 er også vist for sammenligning.
Masseisotopanalyse av oksygen ble utført på en 1,83 mg prøve av materiale ekstrahert fra granulær C0014 ved laserfluorering (metoder).Til sammenligning kjørte vi syv kopier av Orgueil (CI) (total masse = 8,96 mg) og syv kopier av Y-82162 (CY) (total masse = 5,11 mg) (tilleggstabell 3).
På fig.2d viser en tydelig separasjon av Δ17O og δ18O mellom de vektgjennomsnittlige partiklene til Orgueil og Ryugu sammenlignet med Y-82162.Δ17O til Ryugu C0014-4-partikkelen er høyere enn Orgeil-partikkelen, til tross for overlappingen ved 2 sd.Ryugu-partikler har høyere Δ17O-verdier sammenlignet med Orgeil, noe som kan reflektere sistnevntes terrestriske forurensning siden fallet i 1864. Forvitring i det terrestriske miljøet11 resulterer nødvendigvis i inkorporering av atmosfærisk oksygen, og bringer den totale analysen nærmere den terrestriske fraksjoneringslinjen (TFL).Denne konklusjonen stemmer overens med de mineralogiske dataene (diskutert tidligere) om at Ryugu-korn ikke inneholder hydrater eller sulfater, mens Orgeil gjør det.
Basert på ovennevnte mineralogiske data støtter disse resultatene en assosiasjon mellom Ryugu-korn og CI-kondritter, men utelukker en assosiasjon av CY-kondritter.Det faktum at Ryugu-korn ikke er assosiert med CY-kondritter, som viser tydelige tegn på dehydreringsmineralogi, er forvirrende.Orbitale observasjoner av Ryugu ser ut til å indikere at den har gjennomgått dehydrering og derfor sannsynligvis er sammensatt av CY-materiale.Årsakene til denne tilsynelatende forskjellen er fortsatt uklare.En oksygenisotopanalyse av andre Ryugu-partikler er presentert i en ledsagerartikkel 12. Resultatene av dette utvidede datasettet er imidlertid også i samsvar med assosiasjonen mellom Ryugu-partikler og CI-kondritter.
Ved å bruke koordinerte mikroanalyseteknikker (Supplerende Fig. 3) undersøkte vi den romlige fordelingen av organisk karbon over hele overflatearealet til den fokuserte ionestrålefraksjonen (FIB) C0068.25 (Fig. 3a–f).Finstruktur røntgenabsorpsjonsspektra av karbon (NEXAFS) ved nærkanten i seksjon C0068.25 som viser flere funksjonelle grupper – aromatiske eller C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) og C( =O)O (288,8 fraværende ved 288,8 eV er fraværende ved 288,8 eV) struktur. 3a), som betyr en lav grad av termisk variasjon.Den sterke CH-toppen (287,5 eV) av de partielle organiske stoffene til C0068.25 skiller seg fra de uløselige organiske stoffene til tidligere studerte karbonholdige kondritter og ligner mer på IDP14 og kometpartikler oppnådd ved Stardust-oppdraget.En sterk CH-topp ved 287,5 eV og en svært svak aromatisk eller C=C-topp ved 285,2 eV indikerer at organiske forbindelser er rike på alifatiske forbindelser (Fig. 3a og Supplerende Fig. 3a).Områder rike på alifatiske organiske forbindelser er lokalisert i grovkornede fyllosilikater, samt i områder med dårlig aromatisk (eller C=C) karbonstruktur (fig. 3c,d).I motsetning til dette viste A0037,22 (Supplerende Fig. 3) delvis et lavere innhold av alifatiske karbonrike områder.Den underliggende mineralogien til disse kornene er rik på karbonater, lik kondritt CI 16, noe som tyder på omfattende endring av kildevann (tilleggstabell 1).Oksiderende forhold vil favorisere høyere konsentrasjoner av karbonyl- og karboksylfunksjonelle grupper i organiske forbindelser assosiert med karbonater.Submikronfordelingen av organiske stoffer med alifatiske karbonstrukturer kan være svært forskjellig fra fordelingen av grovkornede lagdelte silikater.Hint av alifatiske organiske forbindelser assosiert med fyllosilikat-OH ble funnet i Tagish Lake-meteoritten.Koordinerte mikroanalytiske data tyder på at organisk materiale rikt på alifatiske forbindelser kan være utbredt i C-type asteroider og nært assosiert med fyllosilikater.Denne konklusjonen er i samsvar med tidligere rapporter om alifatiske/aromatiske CH-er i Ryugu-partikler demonstrert av MicroOmega, et nær-infrarødt hyperspektralt mikroskop.Et viktig og uløst spørsmål er om de unike egenskapene til alifatiske karbonrike organiske forbindelser assosiert med grovkornede fyllosilikater observert i denne studien bare finnes på asteroiden Ryugu.
a, NEXAFS karbonspektra normalisert til 292 eV i den aromatiske (C=C) rike regionen (rød), i den alifatiske rike regionen (grønn) og i matrisen (blå).Den grå linjen er Murchison 13 uløselige organiske spektrum for sammenligning.au, voldgiftsenhet.b, Skannetransmisjonsrøntgenmikroskopi (STXM) spektralbilde av en karbon K-kant som viser at snittet er dominert av karbon.c, RGB-komposittplott med aromatiske (C=C) rike områder (røde), alifatiske rike regioner (grønn) og matrise (blå).d, organiske stoffer rike på alifatiske forbindelser er konsentrert i grovkornet fyllosilikat, området er forstørret fra de hvite stiplede boksene i b og c.e, store nanosfærer (ng-1) i området forstørret fra den hvite stiplede boksen i b og c.For: pyrrhotitt.Pn: nikkel-kromitt.f, Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS), Hydrogen (1H), Carbon (12C) og Nitrogen (12C14N) elementære bilder, 12C/1H element ratio bilder, og kryss δD, δ13C og δ15N isotopbilder – Seksjon PG-1grafitt 4 opp til ekstreme anrikning (TS1-grafitt 4 oppe).
Kinetiske studier av nedbrytning av organisk materiale i Murchison-meteoritter kan gi viktig informasjon om den heterogene fordelingen av alifatisk organisk materiale rik på Ryugu-korn.Denne studien viser at alifatiske CH-bindinger i organisk materiale vedvarer opp til en maksimal temperatur på ca. 30°C ved forelderen og/eller endres med tid-temperaturforhold (f.eks. 200 år ved 100°C og 0°C 100 millioner år)..Hvis forløperen ikke varmes opp ved en gitt temperatur i mer enn en viss tid, kan den opprinnelige fordelingen av alifatiske organiske stoffer rike på fyllosilikat bli bevart.Imidlertid kan endringer i kildebergartvann komplisere denne tolkningen, da karbonatrik A0037 ikke viser noen karbonrike alifatiske regioner assosiert med fyllosilikater.Denne lave temperaturendringen tilsvarer omtrent tilstedeværelsen av kubisk feltspat i Ryugu-korn (tilleggstabell 1) 20.
Fraksjon C0068.25 (ng-1; fig. 3a–c,e) inneholder en stor nanosfære som viser svært aromatiske (eller C=C), moderat alifatiske og svake spektre av C(=O)O og C=O..Signaturen til alifatisk karbon samsvarer ikke med signaturen til uoppløselige organiske stoffer i bulk og organiske nanosfærer assosiert med kondritter (fig. 3a) 17,21.Raman og infrarød spektroskopisk analyse av nanosfærer i Lake Tagish viste at de består av alifatiske og oksiderte organiske forbindelser og uordnede polysykliske aromatiske organiske forbindelser med en kompleks struktur22,23.Fordi den omkringliggende matrisen inneholder organiske stoffer rike på alifatiske forbindelser, kan signaturen til alifatisk karbon i ng-1 være en analytisk artefakt.Interessant nok inneholder ng-1 innebygde amorfe silikater (fig. 3e), en tekstur som ennå ikke er rapportert for utenomjordiske organiske stoffer.Amorfe silikater kan være naturlige komponenter av ng-1 eller være et resultat av amorfisering av vandige/vannfrie silikater med ion- og/eller elektronstråle under analyse.
NanoSIMS-ionebilder av C0068.25-seksjonen (Fig. 3f) viser ensartede endringer i δ13C og δ15N, bortsett fra presolare korn med en stor 13C-anrikning på 30 811‰ (PG-1 i δ13C-bildet i Fig. 3f) (S4-tillegg).Røntgenbilder av elementære korn og høyoppløselige TEM-bilder viser kun karbonkonsentrasjonen og avstanden mellom basalplanene på 0,3 nm, som tilsvarer grafitt.Det er bemerkelsesverdig at verdiene for δD (841 ± 394‰) og δ15N (169 ± 95‰), anriket på alifatisk organisk materiale assosiert med grovkornede fyllosilikater, viser seg å være litt høyere enn gjennomsnittet for hele regionen C (δD ± 5298 ± 5298 ± 5329 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) i C0068.25 (tilleggstabell 4).Denne observasjonen antyder at de alifatisk-rike organiske stoffene i grovkornede fyllosilikater kan være mer primitive enn de omkringliggende organiske stoffene, siden sistnevnte kan ha gjennomgått isotopisk utveksling med det omkringliggende vannet i den opprinnelige kroppen.Alternativt kan disse isotopiske endringene også være relatert til den innledende dannelsesprosessen.Det tolkes at finkornede lagdelte silikater i CI-kondritter ble dannet som et resultat av kontinuerlig endring av de opprinnelige grovkornede vannfrie silikatklyngene.Alifatisk rikt organisk materiale kan ha dannet seg fra forløpermolekyler i den protoplanetariske skiven eller det interstellare mediet før dannelsen av solsystemet, og ble deretter litt endret under vannforandringene til Ryugu (store) foreldrelegemet. Størrelsen (<1,0 km) på Ryugu er for liten til å opprettholde tilstrekkelig intern varme til at vannholdig endring kan danne vannholdige mineraler25. Størrelsen (<1,0 km) på Ryugu er for liten til å opprettholde tilstrekkelig intern varme til at vannholdig endring kan danne vannholdige mineraler25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изминов нералов25. Størrelse (<1,0 km) Ryugu er for liten til å opprettholde tilstrekkelig intern varme til at vannbytte kan danne vannmineraler25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴25〿牴25 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴25〿牴25 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло for изменения воды с образованимин 2. Størrelsen på Ryugu (<1,0 km) er for liten til å støtte intern varme for å endre vann for å danne vannmineraler25.Derfor kan det være nødvendig med Ryugu-forgjengere på titalls kilometer i størrelse.Organisk materiale rikt på alifatiske forbindelser kan beholde sine opprinnelige isotopforhold på grunn av assosiasjon med grovkornede fyllosilikater.Imidlertid er den nøyaktige naturen til de isotopiske tunge bærerne fortsatt usikker på grunn av den komplekse og delikate blandingen av de forskjellige komponentene i disse FIB-fraksjonene.Dette kan være organiske stoffer rike på alifatiske forbindelser i Ryugu-granulat eller grove fyllosilikater som omgir dem.Merk at organisk materiale i nesten alle karbonholdige kondritter (inkludert CI kondritter) har en tendens til å være rikere på D enn i fyllosilikater, med unntak av CM Paris 24, 26 meteoritter.
Plott med volum δD og δ15N av FIB-skiver oppnådd for A0002.23 og A0002.26, A0037.22 og A0037.23 og C0068.23, C0068.25 og C0068.26 FIB-skiver (totalt med syv stykker av en FIB-skive av en Ryugu-del av syv andre objekter) s av solsystemet er vist i fig.4 (Tilleggstabell 4)27,28.Volumendringer i δD og δ15N i A0002-, A0037- og C0068-profilene er i samsvar med de i IDP, men høyere enn i CM- og CI-kondrittene (fig. 4).Merk at området for δD-verdier for Comet 29-prøve (-240 til 1655‰) er større enn for Ryugu.Volumene δD og δ15N til Ryukyu-profilene er som regel mindre enn gjennomsnittet for kometer av Jupiter-familien og Oort-skyen (fig. 4).De lavere δD-verdiene til CI-kondrittene kan gjenspeile påvirkningen av terrestrisk forurensning i disse prøvene.Gitt likhetene mellom Bells, Lake Tagish og IDP, kan den store heterogeniteten i δD- og δN-verdier i Ryugu-partikler reflektere endringer i de første isotopiske signaturene til organiske og vandige sammensetninger i det tidlige solsystemet.De lignende isotopiske endringene i δD og δN i Ryugu- og IDP-partikler antyder at begge kunne ha dannet seg fra materiale fra samme kilde.Det antas at internt fordrevne stammer fra kometkilder 14 .Derfor kan Ryugu inneholde kometlignende materiale og/eller i det minste det ytre solsystemet.Dette kan imidlertid være vanskeligere enn vi angir her på grunn av (1) blandingen av sfærulittisk og D-rikt vann på moderkroppen 31 og (2) kometens D/H-forhold som funksjon av kometaktivitet 32 ​​.Årsakene til den observerte heterogeniteten til hydrogen- og nitrogenisotoper i Ryugu-partikler er imidlertid ikke fullt ut forstått, delvis på grunn av det begrensede antallet analyser som er tilgjengelig i dag.Resultatene av hydrogen- og nitrogenisotopsystemer øker fortsatt muligheten for at Ryugu inneholder det meste av materialet fra utenfor solsystemet og dermed kan vise en viss likhet med kometer.Ryugu-profilen viste ingen tilsynelatende korrelasjon mellom δ13C og δ15N (tilleggstabell 4).
Den totale H- og N-isotopsammensetningen av Ryugu-partikler (røde sirkler: A0002, A0037; blå sirkler: C0068) korrelerer med solstyrke 27, Jupiter-middelfamilien (JFC27), og Oort-skykometer (OCC27), IDP28 og karbonholdige kondrul.Sammenligning av meteoritt 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Isotopsammensetningen er gitt i tilleggstabell 4. De stiplede linjene er de terrestriske isotopverdiene for H og N.
Transporten av flyktige stoffer (f.eks. organisk materiale og vann) til jorden er fortsatt et problem26,27,33.Submikron organisk materiale assosiert med grove fyllosilikater i Ryugu-partikler identifisert i denne studien kan være en viktig kilde til flyktige stoffer.Organisk materiale i grovkornede fyllosilikater er bedre beskyttet mot nedbrytning16,34 og forfall35 enn organisk materiale i finkornede matriser.Den tyngre isotopiske sammensetningen av hydrogen i partiklene betyr at de neppe er den eneste kilden til flyktige stoffer som fraktes til den tidlige jorden.De kan blandes med komponenter med en lettere hydrogenisotopsammensetning, slik det nylig ble foreslått i hypotesen om tilstedeværelsen av solvinddrevet vann i silikater.
I denne studien viser vi at CI-meteoritter, til tross for deres geokjemiske betydning som representanter for den totale sammensetningen av solsystemet, 6,10 er terrestriske forurensede prøver.Vi gir også direkte bevis for interaksjoner mellom rikt alifatisk organisk materiale og nærliggende vannholdige mineraler og antyder at Ryugu kan inneholde ekstrasolart materiale37.Resultatene av denne studien viser tydelig viktigheten av direkte prøvetaking av protoasteroider og behovet for å transportere returnerte prøver under fullstendig inerte og sterile forhold.Bevisene som presenteres her viser at Ryugu-partikler utvilsomt er et av de mest uforurensede solsystemmaterialene som er tilgjengelige for laboratorieforskning, og videre studier av disse dyrebare prøvene vil utvilsomt utvide vår forståelse av tidlige solsystemprosesser.Ryugu-partikler er den beste representasjonen av den totale sammensetningen av solsystemet.
For å bestemme den komplekse mikrostrukturen og kjemiske egenskapene til prøver i submikronskala, brukte vi synkrotronstrålingsbasert datatomografi (SR-XCT) og SR røntgendiffraksjon (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM-analyse.Ingen nedbrytning, forurensning på grunn av jordens atmosfære, og ingen skade fra fine partikler eller mekaniske prøver.I mellomtiden har vi utført systematisk volumetrisk analyse ved bruk av skanningselektronmikroskopi (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentell nøytronaktiveringsanalyse (INAA) og laseroksygenisotopfluoreringsutstyr.Analyseprosedyrene er vist i tilleggsfigur 3, og hver analyse er beskrevet i de følgende avsnittene.
Partikler fra asteroiden Ryugu ble gjenvunnet fra Hayabusa-2 reentry-modulen og levert til JAXA Control Center i Sagamihara, Japan, uten å forurense jordens atmosfære4.Etter innledende og ikke-destruktiv karakterisering ved et JAXA-administrert anlegg, bruk forseglbare overføringsbeholdere mellom stedet og prøvekapselposer (10 eller 15 mm diameter safirkrystall og rustfritt stål, avhengig av prøvestørrelse) for å unngå miljøpåvirkning.miljø.y og/eller jordforurensninger (f.eks. vanndamp, hydrokarboner, atmosfæriske gasser og fine partikler) og krysskontaminering mellom prøver under prøvepreparering og transport mellom institutter og universiteter38.For å unngå nedbrytning og forurensning på grunn av interaksjon med jordens atmosfære (vanndamp og oksygen), alle typer prøvepreparat (inkludert flis med en tantal meisel, ved bruk av en balansert diamanttrådsag (Meiwa Fosis var Corporation DWS 3200) og kuttet N2 -PoCy) for å installere) m).Alle gjenstander som brukes her rengjøres med en kombinasjon av ultrarent vann og etanol ved bruk av ultralydbølger med forskjellige frekvenser.
Her studerer vi National Polar Research Institute (NIPR) meteorittsamling av Antarctic Meteorite Research Center (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 og CY: Y 980115).
For overføring mellom instrumenter for SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS og TEM-analyse brukte vi den universelle ultratynne prøveholderen beskrevet i tidligere studier38.
SR-XCT-analyse av Ryugu-prøver ble utført ved bruk av det integrerte CT-systemet BL20XU/SPring-8.Det integrerte CT-systemet består av ulike målemoduser: bredt synsfelt og lavoppløsningsmodus (WL) for å fange opp hele strukturen til prøven, smalt synsfelt og høyoppløsningsmodus (NH) for nøyaktig måling av prøveområdet.interesse og røntgenbilder for å få et diffraksjonsmønster av volumet av prøven, og utføre XRD-CT for å få et 2D-diagram av de horisontale plane mineralfasene i prøven.Merk at alle målinger kan utføres uten å bruke det innebygde systemet for å fjerne prøveholderen fra basen, noe som muliggjør nøyaktige CT- og XRD-CT-målinger.WL-modus røntgendetektoren (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) var utstyrt med et ekstra 4608 × 4608 piksler metall-oksid-halvleder (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) med en scintillator bestående av 10 tykkelse lutetium 5 cluminum og 3 µstal lutetium 5 µstal aluminum (Alum 3) relé linse.Pikselstørrelsen i WL-modus er omtrent 0,848 µm.Dermed er synsfeltet (FOV) i WL-modus omtrent 6 mm i offset CT-modus.NH-modus røntgendetektor (BM AA50; Hamamatsu Photonics) var utstyrt med en 20 µm tykk gadolinium-aluminium-gallium granat (Gd3Al2Ga3O12) scintillator, et CMOS-kamera (C11440-22CU) med en oppløsning på 2048 × 2048 piksler;Hamamatsu Photonics) og et ×20-objektiv.Pikselstørrelsen i NH-modus er ~0,25 µm og synsfeltet er ~0,5 mm.Detektoren for XRD-modus (BM AA60; Hamamatsu Photonics) var utstyrt med en scintillator bestående av en 50 µm tykk P43 (Gd2O2S:Tb) pulverskjerm, et CMOS-kamera med 2304 × 2304 piksler med oppløsning (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics-linse).Detektoren har en effektiv pikselstørrelse på 19,05 µm og et synsfelt på 43,9 mm2.For å øke FOV brukte vi en offset CT-prosedyre i WL-modus.Det transmitterte lysbildet for CT-rekonstruksjon består av et bilde i området 180° til 360° reflektert horisontalt rundt rotasjonsaksen, og et bilde i området 0° til 180°.
I XRD-modus fokuseres røntgenstrålen av en Fresnel-soneplate.I denne modusen plasseres detektoren 110 mm bak prøven og strålestopperen er 3 mm foran detektoren.Diffraksjonsbilder i 2θ-området fra 1,43° til 18,00° (gitterstigning d = 16,6–1,32 Å) ble oppnådd med røntgenflekken fokusert på bunnen av detektorens synsfelt.Prøven beveger seg vertikalt med jevne mellomrom, med en halv omdreining for hvert vertikale skannetrinn.Hvis mineralpartiklene tilfredsstiller Bragg-betingelsene når de roteres 180°, er det mulig å oppnå diffraksjon av mineralpartiklene i horisontalplanet.Diffraksjonsbildene ble deretter kombinert til ett bilde for hvert vertikalt skannetrinn.SR-XRD-CT-analysebetingelsene er nesten de samme som for SR-XRD-analysen.I XRD-CT-modus er detektoren plassert 69 mm bak prøven.Diffraksjonsbilder i området 2θ varierer fra 1,2° til 17,68° (d = 19,73 til 1,35 Å), der både røntgenstrålen og strålebegrenseren er på linje med senteret av detektorens synsfelt.Skann prøven horisontalt og roter prøven 180°.SR-XRD-CT-bildene ble rekonstruert med topp mineralintensiteter som pikselverdier.Med horisontal skanning skannes prøven vanligvis i 500–1000 trinn.
For alle eksperimenter ble røntgenenergien fastsatt til 30 keV, siden dette er den nedre grensen for røntgeninntrengning i meteoritter med en diameter på ca. 6 mm.Antall bilder tatt for alle CT-målinger under 180° rotasjon var 1800 (3600 for offset CT-programmet), og eksponeringstiden for bildene var 100 ms for WL-modus, 300 ms for NH-modus, 500 ms for XRD og 50 ms.ms for XRD-CT ms.Typisk prøveskanningstid er ca. 10 minutter i WL-modus, 15 minutter i NH-modus, 3 timer for XRD og 8 timer for SR-XRD-CT.
CT-bilder ble rekonstruert ved konvolusjonell tilbakeprojeksjon og normalisert for en lineær dempningskoeffisient fra 0 til 80 cm-1.Slice-programvaren ble brukt til å analysere 3D-dataene og muXRD-programvaren ble brukt til å analysere XRD-dataene.
Epoksyfikserte Ryugu-partikler (A0029, A0037, C0009, C0014 og C0068) ble gradvis polert på overflaten til nivået av en 0,5 µm (3M) diamantfilm under tørre forhold, og unngår at materialet kommer i kontakt med overflaten under poleringsprosessen.Den polerte overflaten til hver prøve ble først undersøkt med lysmikroskopi og deretter tilbakespredte elektroner for å oppnå mineralogi og teksturbilder (BSE) av prøvene og kvalitative NIPR-elementer ved bruk av en JEOL JSM-7100F SEM utstyrt med et energidispergerende spektrometer (AZtec).energi) bilde.For hver prøve ble innholdet av hoved- og mindreelementer analysert ved hjelp av en elektronprobe-mikroanalysator (EPMA, JEOL JXA-8200).Analyser fyllosilikat- og karbonatpartikler ved 5 nA, naturlige og syntetiske standarder ved 15 keV, sulfider, magnetitt, olivin og pyroksen ved 30 nA.Modale karakterer ble beregnet fra elementkart og BSE-bilder ved bruk av ImageJ 1.53-programvare med passende terskler vilkårlig satt for hvert mineral.
Oksygenisotopanalyse ble utført ved Open University (Milton Keynes, Storbritannia) ved bruk av et infrarødt laserfluoreringssystem.Hayabusa2-prøver ble levert til Open University 38 i nitrogenfylte beholdere for overføring mellom anlegg.
Prøvelasting ble utført i en nitrogenhanskeboks med et overvåket oksygennivå under 0,1 %.For Hayabusa2-analysearbeid ble det laget en ny Ni-prøveholder, bestående av kun to prøvehull (diameter 2,5 mm, dybde 5 mm), ett for Hayabusa2-partikler og det andre for obsidian intern standard.Under analyse ble prøvebrønnen som inneholdt Hayabusa2-materialet dekket med et internt BaF2-vindu omtrent 1 mm tykt og 3 mm i diameter for å holde prøven under laserreaksjonen.BrF5-strømmen til prøven ble opprettholdt av en gassblandingskanal kuttet i Ni-prøveholderen.Prøvekammeret ble også rekonfigurert slik at det kunne fjernes fra vakuumfluoreringslinjen og deretter åpnes i en nitrogenfylt hanskeboks.Det todelte kammeret ble forseglet med en kompresjonstetning med kobberpakning og en EVAC Quick Release CeFIX 38 kjedeklemme.Et 3 mm tykt BaF2-vindu på toppen av kammeret muliggjør samtidig observasjon av prøven og laseroppvarming.Etter å ha lastet prøven, klem kammeret igjen og koble til den fluorholdige ledningen.Før analyse ble prøvekammeret oppvarmet under vakuum til ca. 95°C over natten for å fjerne eventuell adsorbert fuktighet.Etter oppvarming over natten fikk kammeret avkjøles til romtemperatur, og deretter ble delen eksponert for atmosfæren under prøveoverføringen renset med tre alikvoter av BrF5 for å fjerne fuktighet.Disse prosedyrene sikrer at Hayabusa 2-prøven ikke eksponeres for atmosfæren og ikke er forurenset av fuktighet fra den delen av den fluorholdige ledningen som ventileres til atmosfæren under prøvelasting.
Ryugu C0014-4 og Orgueil (CI) partikkelprøver ble analysert i en modifisert "enkelt" modus42, mens Y-82162 (CY) analyse ble utført på et enkelt brett med flere prøvebrønner41.På grunn av deres vannfrie sammensetning er det ikke nødvendig å bruke en enkelt metode for CY-kondritter.Prøvene ble oppvarmet ved å bruke en Photon Machines Inc. infrarød CO2-laser.effekt på 50 W (10,6 µm) montert på XYZ-portalen i nærvær av BrF5.Det innebygde videosystemet overvåker reaksjonsforløpet.Etter fluorering ble frigjort O2 skrubbet ved å bruke to kryogene nitrogenfeller og et oppvarmet lag av KBr for å fjerne overflødig fluor.Den isotopiske sammensetningen av renset oksygen ble analysert på et Thermo Fisher MAT 253 dual-channel massespektrometer med en masseoppløsning på ca. 200.
I noen tilfeller var mengden gassformig O2 som ble frigjort under reaksjonen av prøven mindre enn 140 µg, som er den omtrentlige grensen for bruk av belganordningen på MAT 253 massespektrometer.I disse tilfellene, bruk mikrovolumer for analyse.Etter å ha analysert Hayabusa2-partiklene, ble obsidian intern standard fluorert og oksygenisotopsammensetningen ble bestemt.
Ioner av NF+ NF3+-fragmentet forstyrrer strålen med masse 33 (16O17O).For å eliminere dette potensielle problemet behandles de fleste prøvene ved hjelp av kryogene separasjonsprosedyrer.Dette kan gjøres i foroverretningen før MAT 253-analysen eller som en andre analyse ved å føre den analyserte gassen tilbake til den spesielle molekylsikten og føre den på nytt etter den kryogene separasjonen.Kryogen separasjon innebærer å tilføre gass til en molekylsikt ved flytende nitrogentemperatur og deretter slippe den ut i en primær molekylsikt ved en temperatur på -130°C.Omfattende testing har vist at NF+ forblir på den første molekylsikten og ingen signifikant fraksjonering skjer ved bruk av denne metoden.
Basert på gjentatte analyser av våre interne obsidianstandarder, er den totale nøyaktigheten til systemet i belgmodus: ±0,053‰ for δ17O, ±0,095‰ for δ18O, ±0,018‰ for Δ17O (2 sd).Oksygenisotopanalyse er gitt i standard deltanotasjon, der delta18O beregnes som:
Bruk også 17O/16O-forholdet for δ17O.VSMOW er den internasjonale standarden for Vienna Mean Sea Water Standard.Δ17O representerer avviket fra jordfraksjoneringslinjen, og beregningsformelen er: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Alle data presentert i tilleggstabell 3 er gap-justert.
Seksjoner med en tykkelse på omtrent 150 til 200 nm ble ekstrahert fra Ryugu-partikler ved bruk av et Hitachi High Tech SMI4050 FIB-instrument ved JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Merk at alle FIB-seksjoner ble gjenvunnet fra ubehandlede fragmenter av ubehandlede partikler etter å ha blitt fjernet fra N2-gassfylte kar for overføring mellom objekter.Disse fragmentene ble ikke målt med SR-CT, men ble behandlet med minimal eksponering for jordens atmosfære for å unngå potensiell skade og forurensning som kunne påvirke karbon K-kantspekteret.Etter avsetning av et wolframbeskyttelseslag ble området av interesse (opptil 25 × 25 μm2) kuttet og tynnet med en Ga+ ionestråle ved en akselererende spenning på 30 kV, deretter ved 5 kV og en sondestrøm på 40 pA for å minimere overflateskade.De ultratynne seksjonene ble deretter plassert på et forstørret kobbernett (Kochi mesh) 39 ved bruk av en mikromanipulator utstyrt med FIB.
Ryugu A0098 (1,6303 mg) og C0068 (0,6483 mg) pellets ble forseglet to ganger i rene polyetylenplater med høy renhet i en ren nitrogenfylt hanskeboks på SPring-8 uten interaksjon med jordens atmosfære.Prøveforberedelse for JB-1 (en geologisk referansebergart utstedt av Geological Survey of Japan) ble utført ved Tokyo Metropolitan University.
INAA holdes ved Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University.Prøvene ble bestrålt to ganger med forskjellige bestrålingssykluser valgt i henhold til halveringstiden til nuklidet som ble brukt til grunnstoffkvantifisering.Først ble prøven bestrålt i et pneumatisk bestrålingsrør i 30 sekunder.Flukser av termiske og raske nøytroner i fig.3 er henholdsvis 4,6 × 1012 og 9,6 × 1011 cm-2 s-1 for å bestemme innholdet av Mg, Al, Ca, Ti, V og Mn.Kjemikalier som MgO (99,99 % renhet, Soekawa Chemical), Al (99,9 % renhet, Soekawa Chemical) og Si-metall (99,999 % renhet, FUJIFILM Wako Pure Chemical) ble også bestrålt for å korrigere for forstyrrende kjernereaksjoner som (n, n).Prøven ble også bestrålt med natriumklorid (99,99 % renhet; MANAC) for å korrigere for endringer i nøytronfluks.
Etter nøytronbestråling ble den ytre polyetylenplaten erstattet med en ny, og gammastrålingen som ble sendt ut av prøven og referansen ble umiddelbart målt med en Ge-detektor.De samme prøvene ble rebestrålet i 4 timer i et pneumatisk bestrålingsrør.2 har termiske og raske nøytronflukser på henholdsvis 5,6 1012 og 1,2 1012 cm-2 s-1 for å bestemme Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Innhold Se, Sb, Os, Ir og Au.Kontrollprøver av Ga, As, Se, Sb, Os, Ir og Au ble bestrålt ved å påføre passende mengder (fra 10 til 50 μg) standardløsninger med kjente konsentrasjoner av disse elementene på to stykker filterpapir, etterfulgt av bestråling av prøvene.Gammastråletellingen ble utført ved Institute of Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University og RI Research Center, Tokyo Metropolitan University.Analytiske prosedyrer og referansemateriale for kvantitativ bestemmelse av INAA-elementer er de samme som beskrevet i vårt tidligere arbeid.
Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) ble brukt til å samle diffraksjonsmønstrene til Ryugu-prøvene A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) ved NIPR. Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) ble brukt til å samle diffraksjonsmønstrene til Ryugu-prøvene A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) ved NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг) (7 10 мг) (7 10 мг) NIPR. Et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) ble brukt til å samle diffraksjonsmønstre av Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) og C0087 (<1 mg) prøver i 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) 爄倍。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) 爄倍。 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) og C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использоватанием Smart Lab). Røntgendiffraksjonsmønstre av prøvene Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) og C0087 (<1 mg) ble oppnådd ved NIPR ved bruk av et røntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab).Alle prøvene ble malt til et fint pulver på en ikke-reflekterende silisiumplate ved bruk av en safirglassplate og deretter spredt jevnt på den ikke-reflekterende silisiumplaten uten væske (vann eller alkohol).Målebetingelsene er som følger: Cu Kα røntgenstråling genereres ved en rørspenning på 40 kV og en rørstrøm på 40 mA, den begrensende spaltelengden er 10 mm, divergensvinkelen er (1/6)°, rotasjonshastigheten i planet er 20 rpm, og området er 2 θ (dobbelt vinkel til 3)0 timer og 3 vinkel analyser.Bragg Brentano-optikk ble brukt.Detektoren er en endimensjonal silisiumhalvlederdetektor (D/teX Ultra 250).Røntgenstråler av Cu Kβ ble fjernet ved bruk av et Ni-filter.Ved å bruke tilgjengelige prøver, ble målinger av syntetisk magnesiansk saponitt (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (bladserpentin, Miyazu, Nikka) og pyrrhotitt (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) sammenlignet for å identifisere topper og bruke pulverfildatadiffraksjonsdata fra D010-10, Internasjonalt Diffraksjonsdatasenter, PD10-10 662) og magnetitt (PDF 00-019-0629).Diffraksjonsdata fra Ryugu ble også sammenlignet med data om hydroendrede karbonholdige kondritter, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 og Y 980115 CY (oppvarmingstrinn III, 500–750°C).Sammenligningen viste likheter med Orgueil, men ikke med Y-791198 og Y 980115.
NEXAFS-spektra med karbonkant K av ultratynne seksjoner av prøver laget av FIB ble målt ved å bruke STXM BL4U-kanalen ved UVSOR-synkrotronanlegget ved Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japan).Punktstørrelsen til en stråle optisk fokusert med en Fresnel-soneplate er omtrent 50 nm.Energitrinnet er 0,1 eV for den fine strukturen til nærkantområdet (283,6–292,0 eV) og 0,5 eV (280,0–283,5 eV og 292,5–300,0 eV) for regionene foran og bak fronter.tiden for hver bildepiksel ble satt til 2 ms.Etter evakuering ble STXM-analysekammeret fylt med helium ved et trykk på ca. 20 mbar.Dette bidrar til å minimere termisk drift av røntgenoptikkutstyret i kammeret og prøveholderen, samt redusere prøveskader og/eller oksidasjon.NEXAFS K-edge karbonspektra ble generert fra stablede data ved å bruke aXis2000 programvare og proprietær STXM databehandlingsprogramvare.Merk at prøveoverføringsboksen og hanskerommet brukes for å unngå prøveoksidasjon og kontaminering.
Etter STXM-NEXAFS-analyse ble isotopsammensetningen av hydrogen, karbon og nitrogen til Ryugu FIB-skiver analysert ved bruk av isotopavbildning med en JAMSTEC NanoSIMS 50L.En fokusert Cs+ primærstråle på ca. 2 pA for karbon- og nitrogenisotopanalyse og ca. 13 pA for hydrogenisotopanalyse er rasterisert over et område på ca. 24 × 24 µm2 til 30 × 30 µm2 på prøven.Etter en 3-minutters forsprøyting ved en relativt sterk primærstrålestrøm, ble hver analyse startet etter stabilisering av sekundærstråleintensiteten.For analyse av karbon- og nitrogenisotoper ble bilder av 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– og 12C15N– oppnådd samtidig ved bruk av syv elektronmultiplikator-multipleksdeteksjon med en masseoppløsning på omtrent 9000, som er tilstrekkelig til å skille alle relevante isotopforbindelser.interferens (dvs. 12C1H på 13C og 13C14N på 12C15N).For analyse av hydrogenisotoper ble det oppnådd 1H-, 2D- og 12C- bilder med en masseoppløsning på ca. 3000 med multippel deteksjon ved bruk av tre elektronmultiplikatorer.Hver analyse består av 30 skannede bilder av samme område, med ett bilde bestående av 256 × 256 piksler for karbon- og nitrogenisotopanalyse og 128 × 128 piksler for hydrogenisotopanalyse.Forsinkelsestiden er 3000 µs per piksel for karbon- og nitrogenisotopanalyse og 5000 µs per piksel for hydrogenisotopanalyse.Vi har brukt 1-hydroksybenzotriazolhydrat som hydrogen-, karbon- og nitrogenisotopstandarder for å kalibrere instrumentell massefraksjonering45.
For å bestemme silisiumisotopsammensetningen til presolær grafitt i FIB C0068-25-profilen, brukte vi seks elektronmultiplikatorer med en masseoppløsning på ca. 9000. Bildene består av 256 × 256 piksler med en forsinkelsestid på 3000 µs per piksel.Vi kalibrerte et massefraksjoneringsinstrument ved å bruke silisiumskiver som hydrogen-, karbon- og silisiumisotopstandarder.
Isotopbilder ble behandlet ved hjelp av NASAs NanoSIMS45 bildebehandlingsprogramvare.Dataene ble korrigert for dødtid for elektronmultiplikator (44 ns) og kvasi-simultane ankomsteffekter.Ulik skannejustering for hvert bilde for å korrigere for bildedrift under innhenting.Det endelige isotopbildet lages ved å legge til sekundære ioner fra hvert bilde for hver skannepiksel.
Etter STXM-NEXAFS og NanoSIMS-analyse ble de samme FIB-seksjonene undersøkt ved bruk av et transmisjonselektronmikroskop (JEOL JEM-ARM200F) ved en akselererende spenning på 200 kV ved Kochi, JAMSTEC.Mikrostrukturen ble observert ved å bruke en lysfelt TEM og en høyvinklet skannings-TEM i et mørkt felt.Mineralfaser ble identifisert ved punktelektron-diffraksjon og gitterbåndavbildning, og kjemisk analyse ble utført av EDS med en 100 mm2 silisiumdriftdetektor og JEOL Analysis Station 4.30-programvare.For kvantitativ analyse ble den karakteristiske røntgenintensiteten for hvert element målt i TEM-skannemodus med en fast datainnsamlingstid på 30 s, et stråleskanneområde på ~100 × 100 nm2 og en strålestrøm på 50 pA.Forholdet (Si + Al)-Mg-Fe i lagdelte silikater ble bestemt ved å bruke den eksperimentelle koeffisienten k, korrigert for tykkelse, oppnådd fra en standard av naturlig pyropagarnet.
Alle bilder og analyser brukt i denne studien er tilgjengelig på JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Denne artikkelen inneholder de originale dataene.
Kitari, K. et al.Overflatesammensetning av asteroide 162173 Ryugu som observert av Hayabusa2 NIRS3-instrumentet.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type karbonholdige kondritter (CY): analoger av Ryugu-asteroidoverflaten?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Den første komposisjonsanalysen av Ryugu-prøver ble utført ved bruk av et MicroOmega hyperspektralt mikroskop.Nasjonal Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Foreløpig analyse av Hyabusa2-prøven returnert fra C-type asteroiden Ryugu.Nasjonal Astron.6, 214–220 (2021).