Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com.Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS.Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).Între timp, pentru a asigura suport continuu, vom reda site-ul fără stiluri și JavaScript.
Volatili și bogați în materie organică, asteroizii de tip C pot fi una dintre principalele surse de apă de pe Pământ.În prezent, condritele purtătoare de carbon oferă cea mai bună idee despre compoziția lor chimică, dar informațiile despre meteoriți sunt distorsionate: doar cele mai durabile tipuri supraviețuiesc intrând în atmosferă și apoi interacționând cu mediul pământesc.Aici prezentăm rezultatele unui studiu volumetric și microanalitic detaliat al particulei primare Ryugu livrate pe Pământ de sonda spațială Hayabusa-2.Particulele Ryugu prezintă o potrivire strânsă în compoziție cu condritele CI (tip Iwuna) nefracționate chimic, dar modificate de apă, care sunt utilizate pe scară largă ca un indicator al compoziției generale a sistemului solar.Acest specimen prezintă o relație spațială complexă între organicele alifatice bogate și silicații stratificati și indică o temperatură maximă de aproximativ 30 °C în timpul eroziunii apei.Am găsit o abundență de deuteriu și diazoniu în concordanță cu o origine extrasolară.Particulele Ryugu sunt cel mai necontaminat și inseparabil material extraterestră studiat vreodată și se potrivesc cel mai bine compoziției generale a sistemului solar.
Din iunie 2018 până în noiembrie 2019, nava spațială Hayabusa2 a Agenției Japoneze de Explorare Aerospațială (JAXA) a efectuat un studiu amplu de la distanță al asteroidului Ryugu.Datele de la Spectrometrul Infraroșu Aproape (NIRS3) de la Hayabusa-2 sugerează că Ryugu poate fi compus dintr-un material similar cu condritele carbonice metamorfice termic și/sau șoc.Cea mai apropiată potrivire este condrita CY (tip Yamato) 2. Albedo-ul scăzut al lui Ryugu poate fi explicat prin prezența unui număr mare de componente bogate în carbon, precum și prin dimensiunea particulelor, porozitate și efecte de intemperii spațiale.Sonda spațială Hayabusa-2 a făcut două aterizări și colectarea de mostre pe Ryuga.La prima aterizare din 21 februarie 2019 s-a obținut material de suprafață, care a fost depozitat în compartimentul A al capsulei de retur, iar în timpul celei de-a doua aterizări din 11 iulie 2019 a fost colectat material în apropierea unui crater artificial format dintr-un mic impactor portabil.Aceste probe sunt stocate în Ward C. Caracterizarea inițială nedistructivă a particulelor din Etapa 1 în camere speciale, necontaminate și umplute cu azot pur din unitățile administrate de JAXA a indicat că particulele Ryugu erau cel mai asemănătoare cu condritele CI4 și prezentau „diverse niveluri de variație”3.Clasificarea aparent contradictorie a Ryugu, similară cu condritele CY sau CI, poate fi rezolvată doar prin caracterizarea izotopică, elementară și mineralogică detaliată a particulelor Ryugu.Rezultatele prezentate aici oferă o bază solidă pentru a determina care dintre aceste două explicații preliminare pentru compoziția generală a asteroidului Ryugu este cea mai probabilă.
Opt pelete Ryugu (aproximativ 60 mg în total), patru din Camera A și patru din Camera C, au fost alocate fazei 2 pentru a gestiona echipa Kochi.Scopul principal al studiului este de a elucida natura, originea și istoria evolutivă a asteroidului Ryugu și de a documenta asemănările și diferențele cu alte specimene extraterestre cunoscute, cum ar fi condritele, particulele de praf interplanetar (IDP) și cometele care revin.Probe colectate de misiunea Stardust a NASA.
Analiza mineralogică detaliată a cinci boabe Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 și C0068) a arătat că acestea sunt compuse în principal din filosilicați cu granulație fină și grosieră (~ 64-88% vol.; Fig. 1a, b, Fig. Suplimentară).și tabelul suplimentar 1).Filosilicații cu granulație grosieră apar ca agregate pinnate (cu dimensiunea de până la zeci de microni) în matrici cu granulație fină, bogate în filosilicați (dimensiune mai mică de câțiva microni).Particulele de silicat stratificate sunt simbioți serpentină-saponit (Fig. 1c).Harta (Si + Al)-Mg-Fe arată, de asemenea, că matricea de silicat stratificat în vrac are o compoziție intermediară între serpentină și saponit (Fig. 2a, b).Matricea de filosilicat conține minerale carbonatate (~2–21 vol.%), minerale sulfurate (~2,4–5,5 vol.%) și magnetit (~3,6–6,8 vol.%).Una dintre particulele examinate în acest studiu (C0009) conținea o cantitate mică (~0,5 vol.%) de silicați anhidri (olivină și piroxen), care pot ajuta la identificarea materialului sursă care a alcătuit piatra Ryugu brută5.Acest silicat anhidru este rar în pelete Ryugu și a fost identificat numai pozitiv în pelete C0009.Carbonații sunt prezenți în matrice sub formă de fragmente (mai puțin de câteva sute de microni), în principal dolomit, cu cantități mici de carbonat de calciu și brinel.Magnetitul apare sub formă de particule izolate, framboide, plăci sau agregate sferice.Sulfurile sunt reprezentate în principal de pirotită sub formă de prisme/plăci sau șipci hexagonale neregulate.Matricea conține o cantitate mare de pentlandită submicroanică sau în combinație cu pirotită. Fazele bogate în carbon (<10 µm în dimensiune) apar omniprezent în matricea bogată în filosilicat. Fazele bogate în carbon (<10 µm în dimensiune) apar omniprezent în matricea bogată în filosilicat. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосилицататататат. Fazele bogate în carbon (<10 µm în dimensiune) apar omniprezent în matricea bogată în filosilicat.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. Fazele bogate în carbon (<10 µm în dimensiune) predomină în matricea bogată în filosilicat.Alte minerale auxiliare sunt prezentate în Tabelul suplimentar 1. Lista mineralelor determinate din modelul de difracție de raze X al amestecului C0087 și A0029 și A0037 este foarte în concordanță cu cea determinată în condrita CI (Orgueil), dar diferă mult de condritele CY și CM (tip Mighei) și condritele extinse (Figura 21).Conținutul total de elemente din boabele Ryugu (A0098, C0068) este, de asemenea, în concordanță cu condrita 6 CI (date extinse, Fig. 2 și Tabelul suplimentar 2).În schimb, condritele CM sunt epuizate în elementele moderat și foarte volatile, în special Mn și Zn, și mai mari în elementele refractare7.Concentrațiile unor elemente variază foarte mult, ceea ce poate fi o reflectare a eterogenității inerente a eșantionului din cauza dimensiunii mici a particulelor individuale și a prejudiciului de eșantionare rezultat.Toate caracteristicile petrologice, mineralogice și elementare indică faptul că boabele Ryugu sunt foarte asemănătoare cu condritele CI8,9,10.O excepție notabilă este absența ferihidritului și a sulfatului din boabele Ryugu, ceea ce sugerează că aceste minerale din condritele CI au fost formate prin intemperii terestre.
a, Imagine compozită cu raze X a Mg Kα (roșu), Ca Kα (verde), Fe Kα (albastru) și S Kα (galben) secțiunii lustruite uscate C0068.Fracția este formată din silicați stratificati (roșu: ~88 vol%), carbonați (dolomit; verde deschis: ~1,6 vol%), magnetit (albastru: ~5,3 vol%) și sulfuri (galben: sulfură = ~2,5% vol. eseu. b, imaginea regiunii de contur în electroni retroîmprăștiați pe a. Doamna Bru – magnet; apstone; Srp – serpentină.c, imagine de înaltă rezoluție prin microscopie electronică cu transmisie (TEM) a unei intercreșteri tipice saponit-serpentină care arată benzi de rețea serpentină și saponită de 0,7 nm și, respectiv, 1,1 nm.
Compoziția matricei și a silicatului stratificat (la %) a particulelor Ryugu A0037 (cercuri roșii solide) și C0068 (cercuri albastre solide) este prezentată în sistemul ternar (Si+Al)-Mg-Fe.a, Rezultatele Microanalizei Electron Probe (EPMA) reprezentate grafic împotriva condritelor CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 prezentate cu gri pentru comparație.b, Analiza TEM de scanare (STEM) și spectroscopie cu raze X cu dispersie de energie (EDS) prezentată pentru comparație cu meteoriții Orgueil9 și Murchison46 și IDP47 hidratat.S-au analizat filosilicații cu granulație fină și grosieră, evitându-se particulele mici de sulfură de fier.Liniile punctate din a și b arată liniile de dizolvare ale saponitului și serpentinei.Compoziția bogată în fier din a se poate datora granulelor de sulfură de fier submicronică din granulele de silicat stratificate, care nu pot fi excluse de rezoluția spațială a analizei EPMA.Punctele de date cu un conținut de Si mai mare decât saponitul din b pot fi cauzate de prezența materialului bogat în siliciu amorf nanodimensionat în interstițiile stratului de filosilicat.Număr de analize: N=69 pentru A0037, N=68 pentru EPMA, N=68 pentru C0068, N=19 pentru A0037 și N=27 pentru C0068 pentru STEM-EDS.c, harta izotopică a particulei trioxi Ryugu C0014-4 în comparație cu valorile condritei CI (Orgueil), CY (Y-82162) și date din literatură (CM și C2-ung)41,48,49.Am obținut date pentru meteoriții Orgueil și Y-82162.CCAM este o linie de minerale carbonice anhidre condrite, TFL este o linie de divizare a terenului.d, hărți Δ17O și δ18O ale particulei Ryugu C0014-4, condrită CI (Orgueil) și condrită CY (Y-82162) (acest studiu).Δ17O_Ryugu: valoarea lui Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: valoarea medie a Δ17O pentru Orgueil.Δ17O_Y-82162: valoarea medie a Δ17O pentru Y-82162.Datele CI și CY din literatură 41, 48, 49 sunt, de asemenea, prezentate pentru comparație.
Analiza izotopilor de masă a oxigenului a fost efectuată pe o probă de 1,83 mg de material extras din C0014 granular prin fluorurare cu laser (Metode).Pentru comparație, am rulat șapte copii ale Orgueil (CI) (masă totală = 8,96 mg) și șapte copii ale Y-82162 (CY) (masă totală = 5,11 mg) (Tabelul suplimentar 3).
Pe fig.2d arată o separare clară a Δ17O și δ18O între particulele medii în greutate ale Orgueil și Ryugu în comparație cu Y-82162.Δ17O al particulei Ryugu C0014-4 este mai mare decât cel al particulei Orgeil, în ciuda suprapunerii la 2 sd.Particulele Ryugu au valori mai mari ale Δ17O în comparație cu Orgeil, ceea ce poate reflecta poluarea terestră a acestuia din urmă de la căderea sa în 1864. Intemperii în mediul terestru11 are ca rezultat în mod necesar încorporarea oxigenului atmosferic, apropiind analiza generală de linia de fracționare terestră (TFL).Această concluzie este în concordanță cu datele mineralogice (discutate mai devreme) că boabele Ryugu nu conțin hidrați sau sulfați, în timp ce Orgeil conține.
Pe baza datelor mineralogice de mai sus, aceste rezultate susțin o asociere între boabele Ryugu și condritele CI, dar exclud o asociere a condritelor CY.Faptul că boabele Ryugu nu sunt asociate cu condritele CY, care prezintă semne clare de mineralogie de deshidratare, este derutant.Observațiile orbitale ale lui Ryugu par să indice că acesta a suferit deshidratare și, prin urmare, este probabil compus din material CY.Motivele acestei diferențe aparente rămân neclare.O analiză a izotopului de oxigen a altor particule Ryugu este prezentată într-o lucrare însoțitoare 12. Cu toate acestea, rezultatele acestui set de date extins sunt, de asemenea, în concordanță cu asocierea dintre particulele Ryugu și condritele CI.
Folosind tehnici coordonate de microanaliza (fig. 3 suplimentară), am examinat distribuția spațială a carbonului organic pe întreaga suprafață a fracției de fascicul ionic focalizat (FIB) C0068.25 (figurile 3a–f).Spectrele de absorbție de raze X cu structură fină ale carbonului (NEXAFS) la marginea apropiată în secțiunea C0068.25 care arată mai multe grupe funcționale – aromatice sau C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) și C( =O)O (288,8 eV) , care este absentă la structura eV 29a. înseamnă un grad scăzut de variație termică.Vârful CH puternic (287,5 eV) al organicelor parțiale ale C0068.25 diferă de organicele insolubile ale condritelor carbonice studiate anterior și este mai asemănător cu IDP14 și particulele cometare obținute de misiunea Stardust.Un vârf de CH puternic la 287,5 eV și un pic aromatic foarte slab sau C=C la 285,2 eV indică faptul că compușii organici sunt bogați în compuși alifatici (Fig. 3a și Fig. 3a suplimentară).Zonele bogate în compuși organici alifatici sunt localizate în filosilicați cu granulație grosieră, precum și în zone cu o structură de carbon aromatică slabă (sau C=C) (Fig. 3c, d).În schimb, A0037,22 (Figura suplimentară 3) a arătat parțial un conținut mai scăzut de regiuni alifatice bogate în carbon.Mineralogia de bază a acestor boabe este bogată în carbonați, similar condritei CI 16, ceea ce sugerează o modificare extinsă a sursei de apă (Tabelul suplimentar 1).Condițiile de oxidare vor favoriza concentrații mai mari de grupări funcționale carbonil și carboxil în compușii organici asociați cu carbonați.Distribuția submicronică a substanțelor organice cu structuri de carbon alifatice poate fi foarte diferită de distribuția silicaților stratificati cu granulație grosieră.Indicii de compuși organici alifatici asociați cu filosilicat-OH au fost găsite în meteoritul lacului Tagish.Datele microanalitice coordonate sugerează că materia organică bogată în compuși alifatici poate fi răspândită în asteroizii de tip C și strâns asociată cu filosilicații.Această concluzie este în concordanță cu rapoartele anterioare despre CH alifatice/aromatice în particulele Ryugu demonstrate de MicroOmega, un microscop hiperspectral în infraroșu apropiat.O întrebare importantă și nerezolvată este dacă proprietățile unice ale compușilor organici alifatici bogați în carbon asociați cu filosilicații cu granulație grosieră observate în acest studiu se găsesc numai pe asteroidul Ryugu.
a, spectre de carbon NEXAFS normalizate la 292 eV în regiunea bogată aromatică (C=C) (roșu), în regiunea bogată în alifatică (verde) și în matrice (albastru).Linia gri este spectrul organic insolubil Murchison 13 pentru comparație.au, unitate de arbitraj.b, Imagine spectrală prin microscopie cu raze X cu transmisie de scanare (STXM) a unei margini K de carbon care arată că secțiunea este dominată de carbon.c, grafic compozit RGB cu regiuni bogate aromatice (C=C) (roșu), regiuni bogate alifatice (verde) și matrice (albastru).d, organicele bogate în compuși alifatici sunt concentrate în filosilicat cu granulație grosieră, zona este mărită din casetele cu puncte albe din b și c.e, nanosfere mari (ng-1) în zona mărită din caseta cu puncte albe din b și c.Pentru: pirotita.Pn: nichel-cromit.f, Spectrometrie de masă a ionilor secundari la scară nanometrică (NanoSIMS), imagini elementare de hidrogen (1H), carbon (12C) și azot (12C14N), imagini cu raportul elementului 12C/1H și imagini izotopice încrucișate δD, δ13C și δ15N – Secțiunea PG-1: grafit presolar extrem de bogat (13C44).
Studiile cinetice ale degradării materiei organice în meteoriții Murchison pot oferi informații importante despre distribuția eterogenă a materiei organice alifatice bogate în boabe Ryugu.Acest studiu arată că legăturile CH alifatice din materia organică persistă până la o temperatură maximă de aproximativ 30°C la părinte și/sau se modifică cu relațiile timp-temperatură (de exemplu 200 de ani la 100°C și 0°C 100 milioane de ani)..Dacă precursorul nu este încălzit la o temperatură dată pentru mai mult de un anumit timp, distribuția originală a substanțelor organice alifatice bogate în filosilicat poate fi păstrată.Cu toate acestea, schimbările de apă din roca sursă pot complica această interpretare, deoarece A0037 bogat în carbonați nu prezintă regiuni alifatice bogate în carbon asociate cu filosilicați.Această schimbare de temperatură scăzută corespunde aproximativ prezenței feldspatului cubic în boabele Ryugu (Tabelul suplimentar 1) 20.
Fracția C0068.25 (ng-1; Figurile 3a–c,e) conține o nanosferă mare care prezintă spectre foarte aromatice (sau C=C), moderat alifatice și slabe ale C(=O)O și C=O..Semnătura carbonului alifatic nu se potrivește cu semnătura substanțelor organice insolubile în vrac și a nanosferelor organice asociate cu condrite (Fig. 3a) 17,21.Analiza spectroscopică Raman și în infraroșu a nanosferelor din Lacul Tagish a arătat că acestea constau din compuși organici alifatici și oxidați și compuși organici aromatici policiclici dezordonați cu o structură complexă22,23.Deoarece matricea înconjurătoare conține substanțe organice bogate în compuși alifatici, semnătura carbonului alifatic în ng-1 poate fi un artefact analitic.Interesant, ng-1 conține silicați amorfi încorporați (Fig. 3e), o textură care nu a fost încă raportată pentru nicio substanță organică extraterestră.Silicații amorfi pot fi componente naturali ai ng-1 sau pot rezulta din amorfizarea silicaților apoși/anhidri prin fascicul de ioni și/sau electroni în timpul analizei.
Imaginile ionice NanoSIMS ale secțiunii C0068.25 (Fig. 3f) arată modificări uniforme în δ13C și δ15N, cu excepția granulelor presolare cu o îmbogățire mare 13C de 30.811‰ (PG-1 în imaginea δ13C din Fig. 3f) (Tabelul suplimentar 4).Imaginile de cereale elementare cu raze X și imaginile TEM de înaltă rezoluție arată doar concentrația de carbon și distanța dintre planurile bazale de 0,3 nm, care corespunde grafitului.Este de remarcat faptul că valorile δD (841 ± 394‰) și δ15N (169 ± 95‰), îmbogățite în materie organică alifatică asociată cu filosilicați cu granulație grosieră, se dovedesc a fi puțin mai mari decât media pentru întreaga regiune C (δD = 539‰± 539‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) în C0068.25 (Tabelul suplimentar 4).Această observație sugerează că substanțele organice bogate în alifatice din filosilicații cu granulație grosieră pot fi mai primitive decât organicele din jur, deoarece acestea din urmă ar fi putut suferi un schimb izotopic cu apa înconjurătoare din corpul original.Alternativ, aceste modificări izotopice pot fi, de asemenea, legate de procesul de formare inițială.Se interpretează că silicații stratificati cu granulație fină în condritele CI s-au format ca urmare a modificării continue a clusterelor originale de silicat anhidru cu granulație grosieră.Materia organică bogată în alifatice s-ar putea să se fi format din molecule precursoare din discul protoplanetar sau mediul interstelar înainte de formarea sistemului solar și apoi să fi fost ușor modificată în timpul schimbărilor de apă ale corpului părinte (mare) Ryugu. Dimensiunea (<1,0 km) a Ryugu este prea mică pentru a menține suficient căldura internă pentru modificarea apei pentru a forma minerale hidratate25. Dimensiunea (<1,0 km) a Ryugu este prea mică pentru a menține suficientă căldură internă pentru modificarea apei pentru a forma minerale hidratate25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренне тепло не тепло для берживать азованием водных минералов25. Dimensiunea (<1,0 km) Ryugu este prea mic pentru a menține suficientă căldură internă pentru ca apa să se schimbe pentru a forma minerale de apă25. 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25矿炉 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25矿炉 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для измененения водынения водерживать х минералов25. Dimensiunea Ryugu (<1,0 km) este prea mică pentru a suporta căldura internă pentru a schimba apa pentru a forma minerale de apă25.Prin urmare, predecesorii Ryugu au o dimensiune de zeci de kilometri.Materia organică bogată în compuși alifatici își poate păstra raporturile izotopice inițiale datorită asocierii cu filosilicații cu granulație grosieră.Cu toate acestea, natura exactă a purtătorilor grei izotopici rămâne incertă din cauza amestecării complexe și delicate a diferitelor componente din aceste fracții FIB.Acestea pot fi substanțe organice bogate în compuși alifatici în granule Ryugu sau filosilicați grosieri care le înconjoară.Rețineți că materia organică din aproape toate condritele carbonice (inclusiv condritele CI) tinde să fie mai bogată în D decât în ​​filosilicați, cu excepția meteoriților CM Paris 24, 26.
Grafice ale volumului δD și δ15N ale feliilor FIB obținute pentru A0002.23 și A0002.26, A0037.22 și A0037.23 și C0068.23, C0068.25 și C0068.26 felii FIB (un total de trei particule FIB din alte particule FIB, comparație cu alte particule FIB de șapte particule) s ale sistemului solar este prezentată în fig.4 (Tabelul suplimentar 4)27,28.Modificările de volum în δD și δ15N în profilurile A0002, A0037 și C0068 sunt în concordanță cu cele din IDP, dar mai mari decât în ​​condritele CM și CI (Fig. 4).Rețineți că intervalul valorilor δD pentru eșantionul Cometa 29 (de la -240 la 1655‰) este mai mare decât cel al lui Ryugu.Volumele δD și δ15N ale profilelor Ryukyu sunt, de regulă, mai mici decât media pentru cometele din familia Jupiter și norul Oort (Fig. 4).Valorile δD mai mici ale condritelor CI pot reflecta influența contaminării terestre în aceste probe.Având în vedere asemănările dintre Bells, Lake Tagish și IDP, eterogenitatea mare a valorilor δD și δN în particulele Ryugu poate reflecta modificări ale semnăturilor izotopice inițiale ale compozițiilor organice și apoase din sistemul solar timpuriu.Schimbările izotopice similare în δD și δN în particulele Ryugu și IDP sugerează că ambele s-ar fi putut forma din material din aceeași sursă.Se crede că IDP-urile provin din surse cometare 14 .Prin urmare, Ryugu poate conține material asemănător cometei și/sau cel puțin sistemul solar exterior.Totuși, acest lucru poate fi mai dificil decât afirmăm aici din cauza (1) amestecului de apă sferulitică și bogată în D de pe corpul părinte 31 și (2) raportului D/H al cometei în funcție de activitatea cometei 32 .Cu toate acestea, motivele eterogenității observate a izotopilor de hidrogen și azot din particulele Ryugu nu sunt pe deplin înțelese, parțial din cauza numărului limitat de analize disponibile astăzi.Rezultatele sistemelor de izotopi de hidrogen și azot ridică încă posibilitatea ca Ryugu să conțină cea mai mare parte a materialului din afara Sistemului Solar și, prin urmare, poate prezenta o oarecare similitudine cu cometele.Profilul Ryugu nu a arătat nicio corelație aparentă între δ13C și δ15N (Tabelul suplimentar 4).
Compoziția izotopică generală H și N a particulelor Ryugu (cercuri roșii: A0002, A0037; cercuri albastre: C0068) se corelează cu magnitudinea solară 27, familia medie Jupiter (JFC27) și cometele norului Oort (OCC27), IDP28 și condrule carbonice.Comparația meteoritului 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Compoziția izotopică este dată în tabelul suplimentar 4. Liniile punctate sunt valorile izotopilor terestre pentru H și N.
Transportul substanțelor volatile (de exemplu, materie organică și apă) pe Pământ rămâne o preocupare26,27,33.Materia organică submicronică asociată cu filosilicații grosieri din particulele Ryugu identificate în acest studiu poate fi o sursă importantă de substanțe volatile.Materia organică din filosilicații cu granulație grosieră este mai bine protejată de degradare16,34 și degradare35 decât materia organică din matricele cu granulație fină.Compoziția izotopică mai grea a hidrogenului din particule înseamnă că este puțin probabil ca acestea să fie singura sursă de substanțe volatile transportate pe Pământul timpuriu.Ele pot fi amestecate cu componente cu o compoziție izotopică a hidrogenului mai ușoară, așa cum a fost propus recent în ipoteza prezenței apei conduse de vântul solar în silicați.
În acest studiu, arătăm că meteoriții CI, în ciuda importanței lor geochimice ca reprezentanți ai compoziției generale a sistemului solar,6,10 sunt probe terestre contaminate.De asemenea, oferim dovezi directe pentru interacțiunile dintre materia organică alifatică bogată și mineralele hidroase învecinate și sugerăm că Ryugu poate conține material extrasolar37.Rezultatele acestui studiu demonstrează în mod clar importanța prelevării directe a protoasteroizilor și necesitatea transportului probelor returnate în condiții complet inerte și sterile.Dovezile prezentate aici arată că particulele Ryugu sunt, fără îndoială, unul dintre cele mai necontaminate materiale ale sistemului solar disponibile pentru cercetările de laborator, iar studiile suplimentare ale acestor mostre prețioase ne vor extinde, fără îndoială, înțelegerea proceselor timpurii ale sistemului solar.Particulele Ryugu sunt cea mai bună reprezentare a compoziției generale a sistemului solar.
Pentru a determina microstructura complexă și proprietățile chimice ale eșantioanelor la scară submicronica, am folosit tomografie computerizată bazată pe radiații sincrotron (SR-XCT) și analiză SR X-ray difraction (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Fără degradare, poluare din cauza atmosferei pământului și fără daune din cauza particulelor fine sau a probelor mecanice.Între timp, am efectuat o analiză volumetrică sistematică utilizând microscopie electronică cu scanare (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analiza instrumentală de activare a neutronilor (INAA) și echipamente de fluorurare a izotopilor de oxigen cu laser.Procedurile de testare sunt prezentate în Figura suplimentară 3 și fiecare test este descris în următoarele secțiuni.
Particulele de la asteroidul Ryugu au fost recuperate din modulul de reintrare Hayabusa-2 și livrate Centrului de control JAXA din Sagamihara, Japonia, fără a polua atmosfera Pământului4.După caracterizarea inițială și nedistructivă într-o unitate administrată de JAXA, utilizați containere de transfer inter-site sigilabile și pungi pentru capsule de mostre (cristal de safir cu diametrul de 10 sau 15 mm și oțel inoxidabil, în funcție de dimensiunea probei) pentru a evita interferența mediului.mediu inconjurator.y/sau contaminanți ai solului (de exemplu vapori de apă, hidrocarburi, gaze atmosferice și particule fine) și contaminarea încrucișată între probe în timpul pregătirii probelor și transportului între institute și universități38.Pentru a evita degradarea și poluarea datorată interacțiunii cu atmosfera terestră (vapori de apă și oxigen), toate tipurile de pregătire a probelor (inclusiv ciobirea cu daltă de tantal, folosind un ferăstrău cu sârmă diamantată echilibrată (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) și pregătirea epoxidice de tăiere pentru instalare) s-au efectuat în torpedo sub curat uscat N2, -200°C, -200°C.Toate articolele folosite aici sunt curățate cu o combinație de apă ultrapură și etanol folosind unde ultrasonice de diferite frecvențe.
Aici studiem colecția de meteoriți a Institutului Național de Cercetare Polară (NIPR) a Centrului de Cercetare a Meteoriților Antarctici (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 și CY: Y 980115).
Pentru transferul între instrumente pentru analiza SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS și TEM, am folosit suportul universal de probă ultrasubțire descris în studiile anterioare38.
Analiza SR-XCT a probelor Ryugu a fost efectuată utilizând sistemul CT integrat BL20XU/SPring-8.Sistemul CT integrat constă din diferite moduri de măsurare: câmp vizual larg și mod de rezoluție joasă (WL) pentru a capta întreaga structură a probei, câmp vizual îngust și mod de înaltă rezoluție (NH) pentru măsurarea precisă a zonei probei.interes și radiografii pentru a obține un model de difracție al volumului probei și efectuați XRD-CT pentru a obține o diagramă 2D a fazelor minerale în plan orizontal din eșantion.Rețineți că toate măsurătorile pot fi efectuate fără a utiliza sistemul încorporat pentru a scoate suportul de probă de la bază, permițând măsurători precise CT și XRD-CT.Detectorul de raze X în modul WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) a fost echipat cu o cameră suplimentară de 4608 × 4608 pixeli cu semiconductor de oxid de metal (CMOS) (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) cu un scintilator constând din 10 rele lutețiu aluminiu și releu lutețiu aluminiu unic grosime l5O: grosime l51 s.Dimensiunea pixelului în modul WL este de aproximativ 0,848 µm.Astfel, câmpul vizual (FOV) în modul WL este de aproximativ 6 mm în modul CT offset.Detectorul de raze X în modul NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) a fost echipat cu un scintilator gadoliniu-aluminiu-galiu (Gd3Al2Ga3O12) de 20 µm grosime, o cameră CMOS (C11440-22CU) cu o rezoluție de 2048 × 2048 pixeli;Hamamatsu Photonics) și un obiectiv ×20.Dimensiunea pixelului în modul NH este de ~0,25 µm, iar câmpul vizual este de ~0,5 mm.Detectorul pentru modul XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) a fost echipat cu un scintilator format dintr-un ecran cu pulbere P43 (Gd2O2S:Tb) de 50 µm grosime, o cameră CMOS cu rezoluție de 2304 × 2304 pixeli (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) și un relay len.Detectorul are o dimensiune efectivă a pixelilor de 19,05 µm și un câmp vizual de 43,9 mm2.Pentru a crește FOV, am aplicat o procedură CT offset în modul WL.Imaginea cu lumină transmisă pentru reconstrucția CT constă dintr-o imagine în intervalul 180° până la 360° reflectată orizontal în jurul axei de rotație și o imagine în intervalul 0° până la 180°.
În modul XRD, fasciculul de raze X este focalizat de o placă cu zonă Fresnel.În acest mod, detectorul este plasat la 110 mm în spatele eșantionului, iar opritorul fasciculului este cu 3 mm înaintea detectorului.Imaginile de difracție în intervalul 2θ de la 1,43 ° la 18,00 ° (pasul rețelei d = 16,6–1,32 Å) au fost obținute cu punctul de raze X focalizat în partea de jos a câmpului vizual al detectorului.Eșantionul se mișcă vertical la intervale regulate, cu o jumătate de tură pentru fiecare pas de scanare verticală.Dacă particulele minerale satisfac condiția Bragg atunci când sunt rotite cu 180°, este posibil să se obțină difracția particulelor minerale în plan orizontal.Imaginile de difracție au fost apoi combinate într-o singură imagine pentru fiecare pas de scanare verticală.Condițiile testului SR-XRD-CT sunt aproape aceleași cu cele ale testului SR-XRD.În modul XRD-CT, detectorul este poziționat la 69 mm în spatele probei.Imaginile de difracție din intervalul 2θ variază de la 1,2° la 17,68° (d = 19,73 la 1,35 Å), unde atât fasciculul de raze X, cât și limitatorul de fascicul sunt în linie cu centrul câmpului vizual al detectorului.Scanați proba pe orizontală și rotiți proba cu 180°.Imaginile SR-XRD-CT au fost reconstruite cu intensități minerale de vârf ca valori pixeli.În cazul scanării orizontale, eșantionul este de obicei scanat în 500-1000 de pași.
Pentru toate experimentele, energia razelor X a fost fixată la 30 keV, deoarece aceasta este limita inferioară a pătrunderii razelor X în meteoriți cu un diametru de aproximativ 6 mm.Numărul de imagini achiziționate pentru toate măsurătorile CT în timpul rotației de 180° a fost 1800 (3600 pentru programul CT offset), iar timpul de expunere pentru imagini a fost de 100 ms pentru modul WL, 300 ms pentru modul NH, 500 ms pentru XRD și 50 ms.ms pentru XRD-CT ms.Timpul tipic de scanare a probei este de aproximativ 10 minute în modul WL, 15 minute în modul NH, 3 ore pentru XRD și 8 ore pentru SR-XRD-CT.
Imaginile CT au fost reconstruite prin proiecție convoluțională din spate și normalizate pentru un coeficient de atenuare liniar de la 0 la 80 cm-1.Software-ul Slice a fost folosit pentru a analiza datele 3D și software-ul muXRD a fost folosit pentru a analiza datele XRD.
Particulele Ryugu fixate cu epoxi (A0029, A0037, C0009, C0014 și C0068) au fost lustruite treptat pe suprafață până la nivelul unei pelicule diamantate de 0,5 µm (3M) în condiții uscate, evitând ca materialul să intre în contact cu suprafața în timpul procesului de lustruire.Suprafața lustruită a fiecărei probe a fost examinată mai întâi prin microscopie luminoasă și apoi electronii retroîmprăștiați pentru a obține imagini de mineralogie și textură (BSE) ale probelor și elemente calitative NIPR folosind un JEOL JSM-7100F SEM echipat cu un spectrometru cu dispersie de energie (AZtec).energie) imagine.Pentru fiecare probă, conținutul de elemente majore și minore a fost analizat folosind un microanalizator cu sondă de electroni (EPMA, JEOL JXA-8200).Analizați particulele de filosilicat și carbonat la 5 nA, standarde naturale și sintetice la 15 keV, sulfuri, magnetit, olivină și piroxen la 30 nA.Notele modale au fost calculate din hărțile elementelor și imaginile ESB folosind software-ul ImageJ 1.53 cu praguri corespunzătoare stabilite în mod arbitrar pentru fiecare mineral.
Analiza izotopilor de oxigen a fost efectuată la Open University (Milton Keynes, Marea Britanie) folosind un sistem de fluorurare cu laser în infraroșu.Probele de Hayabusa2 au fost livrate la Open University 38 în recipiente umplute cu azot pentru transfer între facilități.
Încărcarea probei a fost efectuată într-o cutie de mănuși cu azot cu un nivel de oxigen monitorizat sub 0,1%.Pentru lucrările analitice Hayabusa2, a fost fabricat un nou suport de probă de Ni, constând din doar două găuri de probă (diametru 2,5 mm, adâncime 5 mm), unul pentru particulele Hayabusa2 și celălalt pentru standardul intern obsidian.În timpul analizei, godeul de probă care conține materialul Hayabusa2 a fost acoperit cu o fereastră internă BaF2 de aproximativ 1 mm grosime și 3 mm în diametru pentru a reține proba în timpul reacției laser.Debitul de BrF5 către probă a fost menținut printr-un canal de amestec de gaz tăiat în suportul pentru probă de Ni.Camera de probă a fost, de asemenea, reconfigurată astfel încât să poată fi îndepărtată din linia de fluorurare în vid și apoi deschisă într-o cutie de torpedo umplută cu azot.Camera din două piese a fost etanșată cu o garnitură de compresie cu garnitură de cupru și o clemă de lanț EVAC Quick Release CeFIX 38.O fereastră BaF2 de 3 mm grosime în partea de sus a camerei permite observarea simultană a probei și încălzirea cu laser.După încărcarea probei, prindeți din nou camera și reconectați-o la linia fluorurată.Înainte de analiză, camera de probă a fost încălzită sub vid la aproximativ 95°C peste noapte pentru a îndepărta orice umiditate adsorbită.După încălzire peste noapte, camera a fost lăsată să se răcească la temperatura camerei și apoi porțiunea expusă la atmosferă în timpul transferului probei a fost purjată cu trei părți alicote de BrF5 pentru a îndepărta umezeala.Aceste proceduri asigură că proba Hayabusa 2 nu este expusă la atmosferă și nu este contaminată de umiditatea din porțiunea liniei fluorurate care este evacuată în atmosferă în timpul încărcării probei.
Probele de particule Ryugu C0014-4 și Orgueil (CI) au fost analizate într-un mod „unic” modificat42, în timp ce analiza Y-82162 (CY) a fost efectuată pe o singură tavă cu mai multe godeuri de probă41.Datorită compoziției lor anhidre, nu este necesară utilizarea unei singure metode pentru condritele CY.Probele au fost încălzite utilizând un laser CO2 cu infraroșu Photon Machines Inc.putere de 50 W (10,6 µm) montat pe portalul XYZ în prezența BrF5.Sistemul video încorporat monitorizează cursul reacției.După fluorurare, O2 eliberat a fost spălat folosind două capcane criogenice de azot și un pat încălzit de KBr pentru a îndepărta orice exces de fluor.Compoziția izotopică a oxigenului purificat a fost analizată pe un spectrometru de masă cu două canale Thermo Fisher MAT 253 cu o rezoluție de masă de aproximativ 200.
În unele cazuri, cantitatea de O2 gazos eliberată în timpul reacției probei a fost mai mică de 140 µg, care este limita aproximativă de utilizare a dispozitivului de burduf pe spectrometrul de masă MAT 253.În aceste cazuri, utilizați microvolume pentru analiză.După analiza particulelor de Hayabusa2, standardul intern de obsidian a fost fluorurat și a fost determinată compoziția sa de izotop de oxigen.
Ionii fragmentului NF+ NF3+ interferează cu fasciculul cu masa 33 (16O17O).Pentru a elimina această problemă potențială, majoritatea probelor sunt procesate folosind proceduri de separare criogenică.Acest lucru se poate face în direcția înainte înainte de analiza MAT 253 sau ca o a doua analiză prin returnarea gazului analizat înapoi la sita moleculară specială și retrecerea acestuia după separarea criogenică.Separarea criogenică implică furnizarea de gaz la o sită moleculară la temperatura azotului lichid și apoi descărcarea acestuia într-o sită moleculară primară la o temperatură de -130°C.Testele ample au arătat că NF+ rămâne pe prima sită moleculară și nu are loc o fracționare semnificativă folosind această metodă.
Pe baza analizelor repetate ale standardelor noastre interne de obsidian, precizia generală a sistemului în modul burduf este: ±0,053‰ pentru δ17O, ±0,095‰ pentru δ18O, ±0,018‰ pentru Δ17O (2 sd).Analiza izotopilor de oxigen este dată în notația standard delta, unde delta18O este calculată ca:
Utilizați, de asemenea, raportul 17O/16O pentru δ17O.VSMOW este standardul internațional pentru standardul apei maritime medii din Viena.Δ17O reprezintă abaterea de la linia de fracţionare a pământului, iar formula de calcul este: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Toate datele prezentate în Tabelul suplimentar 3 au fost ajustate în funcție de decalaj.
Secțiunile de aproximativ 150 până la 200 nm grosime au fost extrase din particule Ryugu folosind un instrument Hitachi High Tech SMI4050 FIB la JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Rețineți că toate secțiunile FIB au fost recuperate din fragmente neprocesate de particule neprocesate după ce au fost îndepărtate din vasele umplute cu gaz N2 pentru transferul între obiecte.Aceste fragmente nu au fost măsurate prin SR-CT, ci au fost procesate cu expunere minimă la atmosfera pământului pentru a evita potențialele daune și contaminare care ar putea afecta spectrul K-edge de carbon.După depunerea unui strat protector de wolfram, regiunea de interes (până la 25 × 25 μm2) a fost tăiată și subțiată cu un fascicul de ioni Ga+ la o tensiune de accelerare de 30 kV, apoi la 5 kV și un curent al sondei de 40 pA pentru a minimiza deteriorarea suprafeței.Secțiunile ultrasubțiri au fost apoi plasate pe o plasă de cupru mărită (Kochi mesh) 39 folosind un micromanipulator echipat cu FIB.
Pelete Ryugu A0098 (1,6303mg) și C0068 (0,6483mg) au fost sigilate de două ori în foi de polietilenă pură de înaltă puritate într-o cutie de torpedo umplută cu azot pur pe SPring-8, fără nicio interacțiune cu atmosfera pământului.Pregătirea probei pentru JB-1 (o rocă de referință geologică emisă de Geological Survey of Japan) a fost efectuată la Universitatea Metropolitană din Tokyo.
INAA se desfășoară la Institutul pentru Radiații Integrate și Științe Nucleare, Universitatea din Kyoto.Probele au fost iradiate de două ori cu cicluri de iradiere diferite alese în funcție de timpul de înjumătățire al nuclidului utilizat pentru cuantificarea elementului.Mai întâi, proba a fost iradiată într-un tub de iradiere pneumatic timp de 30 de secunde.Fluxurile de neutroni termici și rapizi din fig.3 sunt 4,6 × 1012 și, respectiv, 9,6 × 1011 cm-2 s-1, pentru determinarea conținutului de Mg, Al, Ca, Ti, V și Mn.Produse chimice precum MgO (puritate 99,99%, Soekawa Chemical), Al (puritate 99,9%, Soekawa Chemical) și metal Si (puritate 99,999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) au fost, de asemenea, iradiate pentru a corecta reacțiile nucleare interferente, cum ar fi (n, n).Proba a fost, de asemenea, iradiată cu clorură de sodiu (puritate 99,99%; MANAC) pentru a corecta modificările fluxului de neutroni.
După iradierea cu neutroni, foaia exterioară de polietilenă a fost înlocuită cu una nouă, iar radiația gamma emisă de probă și de referință a fost măsurată imediat cu un detector Ge.Aceleași probe au fost re-iradiate timp de 4 ore într-un tub de iradiere pneumatic.2 are fluxuri termice și rapide de neutroni de 5,6 1012 și respectiv 1,2 1012 cm-2 s-1, pentru determinarea Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Conținut Se, Sb, Os, Ir și Au.Probele de control de Ga, As, Se, Sb, Os, Ir și Au au fost iradiate prin aplicarea unor cantități adecvate (de la 10 la 50 μg) de soluții standard cu concentrații cunoscute ale acestor elemente pe două bucăți de hârtie de filtru, urmată de iradierea probelor.Numărarea razelor gamma a fost efectuată la Institutul de Radiații Integrate și Științe Nucleare, Universitatea Kyoto și Centrul de Cercetare RI, Universitatea Metropolitană din Tokyo.Procedurile analitice și materialele de referință pentru determinarea cantitativă a elementelor INAA sunt aceleași cu cele descrise în lucrarea noastră anterioară.
Un difractometru cu raze X (Rigaku SmartLab) a fost utilizat pentru a colecta modelele de difracție ale probelor Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) și C0087 (<1 mg) la NIPR. Un difractometru cu raze X (Rigaku SmartLab) a fost utilizat pentru a colecta modelele de difracție ale probelor Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) și C0087 (<1 mg) la NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин обо02маз0, (A0020) ≪1 мг) și C0087 (<1 мг) în NIPR. Un difractometru cu raze X (Rigaku SmartLab) a fost utilizat pentru a colecta modele de difracție ale probelor Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) și C0087 (<1 mg) în 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) și C0087 (<1 мг) го дифрактометра (Rigaku SmartLab). Modelele de difracție de raze X ale probelor Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) și C0087 (<1 mg) au fost obținute la NIPR utilizând un difractometru cu raze X (Rigaku SmartLab).Toate probele au fost măcinate într-o pulbere fină pe o napolitană nereflectorizantă de siliciu folosind o placă de sticlă de safir și apoi s-au răspândit uniform pe napolitana de siliciu nereflectorizantă fără niciun lichid (apă sau alcool).Condițiile de măsurare sunt următoarele: radiația cu raze X Cu Kα este generată la o tensiune a tubului de 40 kV și un curent al tubului de 40 mA, lungimea limită a fantei este de 10 mm, unghiul de divergență este (1/6)°, viteza de rotație în plan este de 20 rpm, iar intervalul este de 2θ și durează aproximativ 2 θ 2 10 0° și unghiul Bragg este dublu de 3-10 ore.S-a folosit optica Bragg Brentano.Detectorul este un detector cu semiconductor de siliciu unidimensional (D/teX Ultra 250).Razele X ale Cu Kβ au fost îndepărtate folosind un filtru Ni.Folosind mostre disponibile, măsurătorile de saponit de magneziu sintetic (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentină (serpentă de frunze, Miyazu, Nikka) și pirotită (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) au fost comparate pentru a identifica vârfurile și a utiliza fișierele de pulbere pentru datele de difracție a datelor de la Centrul internațional de difracție (PDF, domite) și magnetită (PDF 00-019-0629).Datele de difracție de la Ryugu au fost, de asemenea, comparate cu datele privind condritele carbonice hidroalterate, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 și Y 980115 CY (etapa de încălzire III, 500–750 ° C).Comparația a arătat asemănări cu Orgueil, dar nu cu Y-791198 și Y 980115.
Spectrele NEXAFS cu marginea de carbon K a secțiunilor ultrasubțiri ale probelor realizate din FIB au fost măsurate folosind canalul STXM BL4U la instalația de sincrotron UVSOR de la Institutul de Științe Moleculare (Okazaki, Japonia).Dimensiunea spotului unui fascicul focalizat optic cu o placă de zonă Fresnel este de aproximativ 50 nm.Treapta de energie este de 0,1 eV pentru structura fină a regiunii de margine apropiată (283,6–292,0 eV) și 0,5 eV (280,0–283,5 eV și 292,5–300,0 eV) pentru regiunile din față și din spate.timpul pentru fiecare pixel de imagine a fost setat la 2 ms.După evacuare, camera analitică STXM a fost umplută cu heliu la o presiune de aproximativ 20 mbar.Acest lucru ajută la minimizarea derivei termice a echipamentelor optice cu raze X în cameră și suportul probei, precum și la reducerea deteriorării și/sau oxidarea probei.Spectrele de carbon NEXAFS K-edge au fost generate din date stivuite folosind software-ul aXis2000 și software-ul proprietar de procesare a datelor STXM.Rețineți că cutia de transfer a probei și torpedoul sunt folosite pentru a evita oxidarea și contaminarea probei.
În urma analizei STXM-NEXAFS, compoziția izotopică a hidrogenului, carbonului și azotului a feliilor Ryugu FIB a fost analizată utilizând imagini izotopice cu un JAMSTEC NanoSIMS 50L.Un fascicul primar focalizat de Cs+ de aproximativ 2 pA pentru analiza izotopilor de carbon și azot și aproximativ 13 pA pentru analiza izotopilor de hidrogen este rasterizat pe o suprafață de aproximativ 24 × 24 µm2 până la 30 × 30 µm2 pe probă.După o prespray de 3 minute la un curent de fascicul primar relativ puternic, fiecare analiză a fost începută după stabilizarea intensității fasciculului secundar.Pentru analiza izotopilor de carbon și azot, imaginile 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– și 12C15N– au fost obținute simultan folosind detectarea multiplex cu șapte electroni multiplicatori cu o rezoluție de masă de aproximativ 9000, ceea ce este suficient pentru a separa toți compușii izotopici relevanți.interferență (adică 12C1H pe 13C și 13C14N pe 12C15N).Pentru analiza izotopilor de hidrogen, s-au obținut imagini 1H-, 2D- și 12C- cu o rezoluție de masă de aproximativ 3000 cu detectie multiplă folosind trei multiplicatori de electroni.Fiecare analiză constă din 30 de imagini scanate din aceeași zonă, cu o imagine constând din 256 × 256 pixeli pentru analiza izotopilor de carbon și azot și 128 × 128 pixeli pentru analiza izotopilor de hidrogen.Timpul de întârziere este de 3000 µs per pixel pentru analiza izotopilor de carbon și azot și 5000 µs per pixel pentru analiza izotopilor de hidrogen.Am folosit hidratul de 1-hidroxibenzotriazol ca standarde de izotopi de hidrogen, carbon și azot pentru a calibra fracționarea instrumentală a masei45.
Pentru a determina compoziția izotopică de siliciu a grafitului presolar în profilul FIB C0068-25, am folosit șase multiplicatori de electroni cu o rezoluție de masă de aproximativ 9000. Imaginile constau din 256 × 256 pixeli cu un timp de întârziere de 3000 µs per pixel.Am calibrat un instrument de fracționare în masă utilizând plachete de siliciu ca standarde de izotopi de hidrogen, carbon și siliciu.
Imaginile izotopice au fost procesate folosind software-ul de imagistică NanoSIMS45 de la NASA.Datele au fost corectate pentru timpul mort al multiplicatorului de electroni (44 ns) și efectele de sosire cvasi-simultane.Aliniere de scanare diferită pentru fiecare imagine pentru a corecta deviația imaginii în timpul achiziției.Imaginea izotopică finală este creată prin adăugarea de ioni secundari din fiecare imagine pentru fiecare pixel de scanare.
După analiza STXM-NEXAFS și NanoSIMS, aceleași secțiuni FIB au fost examinate folosind un microscop electronic cu transmisie (JEOL JEM-ARM200F) la o tensiune de accelerare de 200 kV la Kochi, JAMSTEC.Microstructura a fost observată folosind un TEM cu câmp luminos și un TEM de scanare cu unghi înalt într-un câmp întunecat.Fazele minerale au fost identificate prin difracția electronilor la fața locului și imagistica în bandă de rețea, iar analiza chimică a fost efectuată de EDS cu un detector de deriva de siliciu de 100 mm2 și software-ul JEOL Analysis Station 4.30.Pentru analiza cantitativă, intensitatea caracteristică a razelor X pentru fiecare element a fost măsurată în modul de scanare TEM cu un timp fix de achiziție a datelor de 30 s, o zonă de scanare a fasciculului de ~ 100 × 100 nm2 și un curent al fasciculului de 50 pA.Raportul (Si + Al)-Mg-Fe în silicații stratificati a fost determinat folosind coeficientul experimental k, corectat pentru grosime, obținut dintr-un standard de piropagarnet natural.
Toate imaginile și analizele utilizate în acest studiu sunt disponibile pe sistemul JAXA de arhivare și comunicare a datelor (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Acest articol oferă datele originale.
Kitari, K. şi colab.Compoziția suprafeței asteroidului 162173 Ryugu observată de instrumentul Hayabusa2 NIRS3.Știința 364, 272–275.
Kim, AJ Condrite carbonice de tip Yamato (CY): analogi ai suprafeței asteroidului Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. şi colab.Prima analiză compozițională a probelor Ryugu a fost efectuată folosind un microscop hiperspectral MicroOmega.National Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. şi colab.Analiza preliminară a probei Hyabusa2 returnate de la asteroidul de tip C Ryugu.National Astron.6, 214–220 (2021).