Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com.Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu CSS.Pre najlepší zážitok vám odporúčame použiť aktualizovaný prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v programe Internet Explorer).Medzitým, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, vykreslíme stránku bez štýlov a JavaScriptu.
Prchavé a na organické látky bohaté asteroidy typu C môžu byť jedným z hlavných zdrojov vody na Zemi.V súčasnosti dávajú najlepšiu predstavu o svojom chemickom zložení chondrity obsahujúce uhlík, ale informácie o meteoritoch sú skreslené: iba tie najodolnejšie typy prežijú vstup do atmosféry a potom interakciu so zemským prostredím.Tu uvádzame výsledky podrobnej volumetrickej a mikroanalytickej štúdie primárnej častice Ryugu dodanej na Zem kozmickou loďou Hayabusa-2.Častice Ryugu vykazujú tesnú zhodu v zložení s chemicky nefrakcionovanými, ale vodou pozmenenými chondritmi CI (typ Iwuna), ktoré sú široko používané ako indikátor celkového zloženia slnečnej sústavy.Tento exemplár ukazuje komplexný priestorový vzťah medzi bohatými alifatickými organickými látkami a vrstvenými silikátmi a ukazuje maximálnu teplotu okolo 30 °C počas vodnej erózie.Našli sme množstvo deutéria a diazónia v súlade s extrasolárnym pôvodom.Častice Ryugu sú najviac nekontaminovaným a neoddeliteľným mimozemským materiálom, aký bol kedy študovaný a najlepšie zodpovedajú celkovému zloženiu slnečnej sústavy.
Od júna 2018 do novembra 2019 uskutočnila kozmická loď Hayabusa2 Japonskej vesmírnej agentúry (JAXA) rozsiahly diaľkový prieskum asteroidu Ryugu.Údaje z Near Infrared Spectrometer (NIRS3) na Hayabusa-2 naznačujú, že Ryugu môže byť zložený z materiálu podobného tepelne a/alebo šokovo metamorfným uhlíkatým chondritom.Najbližšia zhoda je CY chondrit (typ Yamato) 2. Nízke albedo Ryugu možno vysvetliť prítomnosťou veľkého počtu komponentov bohatých na uhlík, ako aj veľkosťou častíc, pórovitosťou a efektmi priestorového zvetrávania.Kozmická loď Hayabusa-2 uskutočnila dve pristátia a odber vzoriek na Ryuge.Pri prvom pristátí 21. februára 2019 sa získal povrchový materiál, ktorý bol uložený v oddelení A návratovej kapsuly a pri druhom pristátí 11. júla 2019 sa materiál zozbieral v blízkosti umelého krátera tvoreného malým prenosným impaktorom.Tieto vzorky sú uložené na oddelení C. Počiatočná nedeštruktívna charakterizácia častíc v štádiu 1 v špeciálnych, nekontaminovaných a čistým dusíkom naplnených komorách v zariadeniach riadených JAXA ukázala, že častice Ryugu boli najviac podobné chondritom CI4 a vykazovali „rôzne úrovne variácií“3.Zdanlivo protichodná klasifikácia Ryugu, podobná CY alebo CI chondritom, môže byť vyriešená iba podrobnou izotopovou, elementárnou a mineralogickou charakterizáciou častíc Ryugu.Tu prezentované výsledky poskytujú solídny základ na určenie, ktoré z týchto dvoch predbežných vysvetlení celkového zloženia asteroidu Ryugu je najpravdepodobnejšie.
Osem peliet Ryugu (celkovo približne 60 mg), štyri z komory A a štyri z komory C, bolo pridelených do fázy 2 na riadenie tímu Kochi.Hlavným cieľom štúdie je objasniť povahu, pôvod a evolučnú históriu asteroidu Ryugu a zdokumentovať podobnosti a rozdiely s inými známymi mimozemskými exemplármi, ako sú chondrity, medziplanetárne prachové častice (IDP) a vracajúce sa kométy.Vzorky zozbierané misiou NASA Stardust.
Podrobná mineralogická analýza piatich zŕn Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) ukázala, že sú zložené hlavne z jemnozrnných a hrubozrnných fylosilikátov (~ 64–88 obj. %; obr. 1a, b, doplnkový obr. 1).a doplnková tabuľka 1).Hrubozrnné fylosilikáty sa vyskytujú ako perovité agregáty (veľkosti až desiatky mikrónov) v jemnozrnných matriciach bohatých na fylosilikáty (veľkosti menej ako niekoľko mikrónov).Vrstvené silikátové častice sú hadovité – saponitové symbionty (obr. 1c).Mapa (Si + Al)-Mg-Fe tiež ukazuje, že objemová vrstvená silikátová matrica má medziproduktové zloženie medzi serpentínom a saponitom (obr. 2a, b).Fylosilikátová matrica obsahuje karbonátové minerály (~2–21 obj. %), sulfidové minerály (~2,4–5,5 obj. %) a magnetit (~3,6–6,8 obj. %).Jedna z častíc skúmaných v tejto štúdii (C0009) obsahovala malé množstvo (~ 0,5 % obj.) bezvodých kremičitanov (olivín a pyroxén), ktoré môžu pomôcť identifikovať zdrojový materiál, ktorý tvorí surový kameň Ryugu5.Tento bezvodý kremičitan je v peletách Ryugu zriedkavý a bol pozitívne identifikovaný iba v pelete C0009.Uhličitany sú prítomné v matrici ako fragmenty (menej ako niekoľko stoviek mikrónov), väčšinou dolomit, s malým množstvom uhličitanu vápenatého a brinell.Magnetit sa vyskytuje ako izolované častice, framboidy, plaky alebo sférické agregáty.Sulfidy sú zastúpené najmä pyrhotitom vo forme nepravidelných šesťhranných hranolov/doštičiek alebo líšt.Matrica obsahuje veľké množstvo submikrónového pentlanditu alebo v kombinácii s pyrhotitom. Fázy bohaté na uhlík (veľkosť < 10 µm) sa vyskytujú všadeprítomne v matrici bohatej na fylosilikáty. Fázy bohaté na uhlík (veľkosť < 10 µm) sa vyskytujú všadeprítomne v matrici bohatej na fylosilikáty. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсемемес Svoо вц ме ме ме s. Fázy bohaté na uhlík (veľkosť < 10 µm) sa vyskytujú všadeprítomne v matrici bohatej na fylosilikáty.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 филлосиликатаме V matrici bohatej na fylosilikáty prevládajú fázy bohaté na uhlík (veľkosť < 10 µm).Ďalšie pomocné minerály sú uvedené v doplnkovej tabuľke 1. Zoznam minerálov určený z röntgenového difrakčného vzoru zmesi C0087 a A0029 a A0037 je veľmi konzistentný s tým, ktorý bol určený v chondrite CI (Orgueil), ale značne sa líši od chondritov CY a CM (typ Mighei) a rozšírených údajov (obr. 21).Celkový obsah prvkov v zrnách Ryugu (A0098, C0068) je tiež v súlade s chondritom 6 CI (rozšírené údaje, obr. 2 a doplnková tabuľka 2).Na rozdiel od toho sú CM chondrity ochudobnené o stredne a vysoko prchavé prvky, najmä Mn a Zn, a vyššie o žiaruvzdorné prvky7.Koncentrácie niektorých prvkov sa značne líšia, čo môže byť odrazom prirodzenej heterogenity vzorky v dôsledku malej veľkosti jednotlivých častíc a výsledného skreslenia vzorky.Všetky petrologické, mineralogické a elementárne charakteristiky naznačujú, že zrná Ryugu sú veľmi podobné chondritom CI8,9,10.Pozoruhodnou výnimkou je neprítomnosť ferihydritu a síranu v zrnách Ryugu, čo naznačuje, že tieto minerály v chondritoch CI vznikli pozemským zvetrávaním.
a, Kompozitný röntgenový obraz Mg Kα (červená), Ca Kα (zelená), Fe Kα (modrá) a S Ka (žltá) za sucha lešteného rezu C0068.Frakcia pozostáva z vrstvených kremičitanov (červená: ~88 obj. %), uhličitanov (dolomit; svetlozelená: ~1,6 obj. %), magnetitu (modrá: ~5,3 obj. %) a sulfidov (žltá: sulfid = ~2,5 % obj. esej. b, obraz obrysovej oblasti v spätne rozptýlených elektrónoch; – sulfid železa – šťava – do sulfidu – im Magg. mastenec, Srp – serpentín c, snímka z transmisnej elektrónovej mikroskopie s vysokým rozlíšením (TEM) typického prerastania saponitu a hada, ktorá ukazuje hadovité a saponitové pásy mriežky 0,7 nm a 1,1 nm, v tomto poradí.
Zloženie matrice a vrstveného kremičitanu (v %) častíc Ryugu A0037 (plné červené krúžky) a C0068 (plné modré krúžky) je znázornené v ternárnom systéme (Si+Al)-Mg-Fe.a, Výsledky mikroanalýzy elektrónovou sondou (EPMA) vynesené proti CI chondritom (Ivuna, Orgueil, Alais)16 zobrazené šedou farbou na porovnanie.b, Analýza skenovaním TEM (STEM) a energeticky disperznou röntgenovou spektroskopiou (EDS) ukázaná na porovnanie s meteoritmi Orgueil9 a Murchison46 a hydratovaným IDP47.Analyzovali sa jemnozrnné a hrubozrnné fylosilikáty, pričom sa vyhýbali malým časticiam sulfidu železa.Prerušované čiary v aab znázorňujú čiary rozpúšťania saponitu a serpentínu.Zloženie bohaté na železo v a môže byť spôsobené submikrónovými zrnami sulfidu železa vo vrstvených silikátových zrnách, ktoré nemožno vylúčiť priestorovým rozlíšením analýzy EPMA.Dátové body s vyšším obsahom Si ako saponit v b môžu byť spôsobené prítomnosťou nanorozmerného materiálu bohatého na amorfný kremík v medzerách fylosilikátovej vrstvy.Počet analýz: N=69 pre A0037, N=68 pre EPMA, N=68 pre C0068, N=19 pre A0037 a N=27 pre C0068 pre STEM-EDS.c, mapa izotopov trioxyčastice Ryugu C0014-4 v porovnaní s hodnotami chondritu CI (Orgueil), CY (Y-82162) a údajmi z literatúry (CM a C2-ung)41,48,49.Získali sme údaje pre meteority Orgueil a Y-82162.CCAM je rad bezvodých uhlíkatých chondritových minerálov, TFL je deliaca čiara krajiny.d, A170 a 8180 mapy častice Ryugu C0014-4, CI chondrit (Orgueil) a CY chondrit (Y-82162) (táto štúdia).Δ17O_Ryugu: Hodnota Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Priemerná hodnota Δ17O pre Orgueil.A17O_Y-82162: Priemerná hodnota A17O pre Y-82162.Na porovnanie sú uvedené aj údaje CI a CY z literatúry 41, 48, 49.
Hmotnostná izotopová analýza kyslíka sa uskutočnila na 1,83 mg vzorke materiálu extrahovaného z granulovaného C0014 laserovou fluoráciou (metódy).Na porovnanie sme spustili sedem kópií Orgueil (CI) (celková hmotnosť = 8,96 mg) a sedem kópií Y-82162 (CY) (celková hmotnosť = 5,11 mg) (doplnková tabuľka 3).
Na obr.2d ukazuje jasné oddelenie A170 a 8180 medzi hmotnostne priemernými časticami Orgueil a Ryugu v porovnaní s Y-82162.A17O častice Ryugu C0014-4 je vyššia ako u častice Orgeil, napriek prekrytiu pri 2 sd.Častice Ryugu majú vyššie hodnoty Δ17O v porovnaní s Orgeilom, čo môže odrážať jeho pozemské znečistenie od jeho pádu v roku 1864. Poveternostné podmienky v pozemskom prostredí11 nevyhnutne vedú k inkorporácii atmosférického kyslíka, čím sa celková analýza približuje k pozemskej frakcionačnej línii (TFL).Tento záver je v súlade s mineralogickými údajmi (diskutovanými skôr), že zrná Ryugu neobsahujú hydráty ani sírany, zatiaľ čo Orgeil áno.
Na základe vyššie uvedených mineralogických údajov tieto výsledky podporujú asociáciu medzi zrnami Ryugu a CI chondritmi, ale vylučujú asociáciu CY chondritov.Skutočnosť, že zrná Ryugu nie sú spojené s CY chondritmi, ktoré vykazujú jasné známky dehydratačnej mineralógie, je záhadná.Zdá sa, že orbitálne pozorovania Ryugu naznačujú, že prešiel dehydratáciou, a preto je pravdepodobne zložený z materiálu CY.Dôvody tohto zjavného rozdielu zostávajú nejasné.Analýza izotopov kyslíka iných častíc Ryugu je uvedená v sprievodnom článku 12. Výsledky tohto rozšíreného súboru údajov sú však tiež v súlade s asociáciou medzi časticami Ryugu a CI chondritmi.
Pomocou koordinovaných techník mikroanalýzy (doplnkový obrázok 3) sme skúmali priestorové rozloženie organického uhlíka po celej ploche povrchu frakcie zaostreného iónového lúča (FIB) C0068.25 (obr. 3a–f).Röntgenové absorpčné spektrá uhlíka s jemnou štruktúrou (NEXAFS) na blízkom okraji v sekcii C0068.25 zobrazujúce niekoľko funkčných skupín – aromatické alebo C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) a C(=O)O (288,8 eV), čo znamená, že chýba štruktúra a19a2 na grafe stupeň tepelnej variácie.Silný vrchol CH (287,5 eV) čiastočných organických látok C0068.25 sa líši od nerozpustných organických látok predtým študovaných uhlíkatých chondritov a je viac podobný IDP14 a kometárnym časticiam získaným misiou Stardust.Silný vrchol CH pri 287,5 eV a veľmi slabý aromatický alebo C=C vrchol pri 285,2 eV naznačujú, že organické zlúčeniny sú bohaté na alifatické zlúčeniny (obr. 3a a doplnkový obrázok 3a).Oblasti bohaté na alifatické organické zlúčeniny sú lokalizované v hrubozrnných fylosilikátoch, ako aj v oblastiach so zlou aromatickou (alebo C=C) uhlíkovou štruktúrou (obr. 3c, d).Na rozdiel od toho A0037,22 (doplnkový obrázok 3) čiastočne vykazoval nižší obsah alifatických oblastí bohatých na uhlík.Podkladová mineralógia týchto zŕn je bohatá na uhličitany, podobne ako chondrit CI 16, čo naznačuje rozsiahlu zmenu zdrojovej vody (doplnková tabuľka 1).Oxidačné podmienky budú uprednostňovať vyššie koncentrácie karbonylových a karboxylových funkčných skupín v organických zlúčeninách spojených s uhličitanmi.Submikrónová distribúcia organických látok s alifatickými uhlíkovými štruktúrami môže byť veľmi odlišná od distribúcie hrubozrnných vrstevnatých silikátov.V meteorite jazera Tagish sa našli náznaky alifatických organických zlúčenín spojených s fylosilikátom-OH.Koordinované mikroanalytické údaje naznačujú, že organická hmota bohatá na alifatické zlúčeniny môže byť rozšírená v asteroidoch typu C a úzko spojená s fylosilikátmi.Tento záver je v súlade s predchádzajúcimi správami o alifatických / aromatických CH v časticiach Ryugu, ktoré demonštroval MicroOmega, hyperspektrálny mikroskop v blízkej infračervenej oblasti.Dôležitou a nevyriešenou otázkou je, či sa jedinečné vlastnosti alifatických organických zlúčenín bohatých na uhlík spojený s hrubozrnnými fylosilikátmi pozorované v tejto štúdii nachádzajú len na asteroide Ryugu.
a, uhlíkové spektrá NEXAFS normalizované na 292 eV v aromatickej (C=C) bohatej oblasti (červená), v alifatickej bohatej oblasti (zelená) a v matrici (modrá).Sivá čiara je na porovnanie nerozpustné organické spektrum Murchison 13.au, rozhodcovská jednotka.b, Spektrálny obraz uhlíkového K-hranu zo skenovacej transmisnej röntgenovej mikroskopie (STXM), ktorý ukazuje, že v reze dominuje uhlík.c, RGB kompozitný graf s aromatickými (C=C) bohatými oblasťami (červená), alifatickými bohatými oblasťami (zelená) a matricou (modrá).d, organické látky bohaté na alifatické zlúčeniny sú koncentrované v hrubozrnnom fylosilikáte, plocha je zväčšená z bielych bodkovaných políčok v b a c.e, veľké nanosféry (ng-1) v oblasti zväčšenej z bieleho bodkovaného rámčeka v b a c.Pre: pyrhotit.Pn: nikel-chromit.f, hmotnostná spektrometria sekundárnych iónov v nanometroch (NanoSIMS), obrázky prvkov vodíka (1H), uhlíka (12C) a dusíka (12C14N), obrázky pomeru prvkov 12C/1H a krížové obrázky izotopov δD, δ13C a δ15N – časť PG-1: extrémna tabuľka predsolárneho grafitu 14C (presolárny grafit pppp).
Kinetické štúdie degradácie organickej hmoty v Murchisonových meteoritoch môžu poskytnúť dôležité informácie o heterogénnej distribúcii alifatickej organickej hmoty bohatej na zrná Ryugu.Táto štúdia ukazuje, že alifatické CH väzby v organickej hmote pretrvávajú až do maximálnej teploty okolo 30 °C na materskej a/alebo sa menia so vzťahmi medzi časom a teplotou (napr. 200 rokov pri 100 °C a 0 °C 100 miliónov rokov)..Ak sa prekurzor nezohrieva na danú teplotu dlhšie ako určitý čas, môže sa zachovať pôvodná distribúcia alifatických organických látok bohatých na fylosilikát.Zmeny zdrojovej horninovej vody však môžu komplikovať túto interpretáciu, pretože A0037 bohatý na uhličitan nevykazuje žiadne alifatické oblasti bohaté na uhlík spojené s fylosilikátmi.Táto nízka teplotná zmena zhruba zodpovedá prítomnosti kubického živca v zrnách Ryugu (doplnková tabuľka 1) 20.
Frakcia C0068.25 (ng-1; obr. 3a–c,e) obsahuje veľkú nanosféru vykazujúcu vysoko aromatické (alebo C=C), mierne alifatické a slabé spektrá C(=O)O a C=O..Podpis alifatického uhlíka sa nezhoduje s podpisom veľkých nerozpustných organických látok a organických nanosfér spojených s chondritmi (obr. 3a) 17,21.Ramanova a infračervená spektroskopická analýza nanosfér v jazere Tagish ukázala, že pozostávajú z alifatických a oxidovaných organických zlúčenín a neusporiadaných polycyklických aromatických organických zlúčenín s komplexnou štruktúrou22,23.Pretože okolitá matrica obsahuje organické látky bohaté na alifatické zlúčeniny, podpis alifatického uhlíka v ng-1 môže byť analytickým artefaktom.Je zaujímavé, že ng-1 obsahuje vložené amorfné kremičitany (obr. 3e), čo je textúra, ktorá ešte nebola hlásená pre žiadne mimozemské organické látky.Amorfné kremičitany môžu byť prírodnými zložkami ng-1 alebo môžu byť výsledkom amorfizácie vodných/bezvodých kremičitanov iónovým a/alebo elektrónovým lúčom počas analýzy.
Iónové obrázky NanoSIMS sekcie C0068.25 (obr. 3f) ukazujú rovnomerné zmeny v δ13C a δ15N, s výnimkou predsolárnych zŕn s veľkým obohatením 13C 30 811‰ (PG-1 na obrázku δ13C na obrázku 3f) (doplnková tabuľka 4).Röntgenové snímky elementárnych zŕn a TEM snímky s vysokým rozlíšením ukazujú iba koncentráciu uhlíka a vzdialenosť medzi bazálnymi rovinami 0,3 nm, čo zodpovedá grafitu.Je pozoruhodné, že hodnoty δD (841 ± 394‰) a δ15N (169 ± 95‰), obohatené o alifatickú organickú hmotu spojenú s hrubozrnnými fylosilikátmi, sú o niečo vyššie ako priemer pre celú oblasť C (δD = 529 ± 139).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) v C0068.25 (doplnková tabuľka 4).Toto pozorovanie naznačuje, že organické látky bohaté na alifatické látky v hrubozrnných fylosilikátoch môžu byť primitívnejšie ako okolité organické látky, pretože tie mohli prejsť izotopovou výmenou s okolitou vodou v pôvodnom tele.Alternatívne môžu tieto izotopové zmeny súvisieť aj s počiatočným procesom tvorby.Interpretuje sa, že jemnozrnné vrstvené kremičitany v CI chondritoch vznikli ako výsledok kontinuálnej zmeny pôvodných hrubozrnných bezvodých silikátových zhlukov.Organická hmota bohatá na alifatické látky sa mohla vytvoriť z prekurzorových molekúl v protoplanetárnom disku alebo medzihviezdnom médiu pred vytvorením slnečnej sústavy a potom bola mierne zmenená počas zmien vody v materskom tele Ryugu (veľkého). Veľkosť (< 1,0 km) Ryugu je príliš malá na to, aby dostatočne udržala vnútorné teplo na premenu vody na vodnaté minerály25. Veľkosť (menej ako 1,0 km) Ryugu je príliš malá na to, aby si udržala dostatočné vnútorné teplo na to, aby sa vodná látka zmenila na vodnaté minerály25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренолеон внутренонеоне менения с образованием водных минералов25. Veľkosť (<1,0 km) Ryugu je príliš malý na to, aby udržal dostatočné vnútorné teplo na to, aby sa voda zmenila na vodné minerály25. 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吉水525 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吉水525 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тедловзодимынини ованием водных минералов25. Veľkosť Ryugu (<1,0 km) je príliš malá na to, aby podporovala vnútorné teplo na premenu vody na vodné minerály25.Preto môžu byť potrební predchodcovia Ryugu s veľkosťou desiatok kilometrov.Organická hmota bohatá na alifatické zlúčeniny si môže zachovať svoje pôvodné pomery izotopov v dôsledku asociácie s hrubozrnnými fylosilikátmi.Presná povaha izotopových ťažkých nosičov však zostáva neistá v dôsledku zložitého a jemného miešania rôznych zložiek v týchto FIB frakciách.Môžu to byť organické látky bohaté na alifatické zlúčeniny v granulách Ryugu alebo hrubé fylosilikáty, ktoré ich obklopujú.Všimnite si, že organická hmota v takmer všetkých uhlíkatých chondritoch (vrátane CI chondritov) má tendenciu byť bohatšia na D ako vo fylosilikátoch, s výnimkou meteoritov CM Paris 24, 26.
Grafy objemu δD a δ15N FIB rezov získané pre A0002.23 a A0002.26, A0037.22 a A0037.23 a C0068.23, C0068.25 a C0068.26 FIB častice porovnania (celkovo troch rezov FIB zo slnečnej sústavy NaguMS zo siedmich ďalších FIB objektov RyIB s celkom troch rezov FIB zo siedmich iných FIB objektov znázornené na obr.4 (doplnková tabuľka 4)27,28.Objemové zmeny v δD a δ15N v profiloch A0002, A0037 a C0068 sú konzistentné so zmenami v IDP, ale vyššie ako v CM a CI chondritoch (obr. 4).Všimnite si, že rozsah hodnôt δD pre vzorku kométy 29 (-240 až 1655‰) je väčší ako rozsah Ryugu.Objemy δD a δ15N profilov Ryukyu sú spravidla menšie ako priemer pre kométy z rodiny Jupiterov a Oortov oblak (obr. 4).Nižšie hodnoty δD chondritov CI môžu odrážať vplyv suchozemskej kontaminácie v týchto vzorkách.Vzhľadom na podobnosti medzi Bells, Lake Tagish a IDP môže veľká heterogenita hodnôt δD a δN v časticiach Ryugu odrážať zmeny v počiatočných izotopových podpisoch organických a vodných kompozícií v ranej slnečnej sústave.Podobné izotopové zmeny v δD a δN v časticiach Ryugu a IDP naznačujú, že obe mohli vzniknúť z materiálu z rovnakého zdroja.Predpokladá sa, že IDP pochádzajú z kometárnych zdrojov 14 .Preto Ryugu môže obsahovať materiál podobný kométe a/alebo aspoň vonkajšiu slnečnú sústavu.To však môže byť zložitejšie, ako tu uvádzame kvôli (1) zmesi sférolitickej a na D-bohatej vody na materskom telese 31 a (2) pomeru D/H kométy ako funkcie kometárnej aktivity 32 .Dôvody pozorovanej heterogenity izotopov vodíka a dusíka v časticiach Ryugu však nie sú úplne pochopené, čiastočne kvôli obmedzenému počtu dostupných analýz.Výsledky izotopových systémov vodíka a dusíka stále zvyšujú možnosť, že Ryugu obsahuje väčšinu materiálu mimo Slnečnej sústavy, a teda môže vykazovať určitú podobnosť s kométami.Profil Ryugu neukázal žiadnu zjavnú koreláciu medzi 513C a 515N (doplnková tabuľka 4).
Celkové izotopové zloženie H a N častíc Ryugu (červené krúžky: A0002, A0037; modré krúžky: C0068) koreluje so slnečnou magnitúdou 27, strednou rodinou Jupitera (JFC27) a kométami Oortovho oblaku (OCC27), IDP28 a uhlíkovými chondrulami.Porovnanie meteoritu 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Izotopové zloženie je uvedené v doplnkovej tabuľke 4. Prerušované čiary predstavujú hodnoty pozemských izotopov pre H a N.
Transport prchavých látok (napr. organických látok a vody) na Zem zostáva problémom26,27,33.Submikrónová organická hmota spojená s hrubými fylosilikátmi v časticiach Ryugu identifikovaných v tejto štúdii môže byť dôležitým zdrojom prchavých látok.Organická hmota v hrubozrnných fylosilikátoch je lepšie chránená pred degradáciou16,34 a rozpadom35 ako organická hmota v jemnozrnných matriciach.Ťažšie izotopové zloženie vodíka v časticiach znamená, že je nepravdepodobné, že by boli jediným zdrojom prchavých látok prenášaných na ranú Zem.Môžu byť zmiešané so zložkami s ľahším izotopovým zložením vodíka, ako bolo nedávno navrhnuté v hypotéze o prítomnosti vody poháňanej slnečným vetrom v kremičitanoch.
V tejto štúdii ukazujeme, že meteority CI, napriek ich geochemickej dôležitosti ako reprezentantov celkového zloženia slnečnej sústavy,6,10 sú suchozemsky kontaminované vzorky.Poskytujeme tiež priamy dôkaz interakcií medzi bohatou alifatickou organickou hmotou a susednými vodnými minerálmi a naznačujeme, že Ryugu môže obsahovať extrasolárny materiál37.Výsledky tejto štúdie jasne demonštrujú dôležitosť priameho odberu vzoriek protoasteroidov a potrebu transportu vrátených vzoriek za úplne inertných a sterilných podmienok.Tu prezentované dôkazy ukazujú, že častice Ryugu sú nepochybne jedným z najviac nekontaminovaných materiálov slnečnej sústavy, ktoré sú k dispozícii pre laboratórny výskum, a ďalšie štúdium týchto vzácnych vzoriek nepochybne rozšíri naše chápanie skorých procesov slnečnej sústavy.Častice Ryugu najlepšie reprezentujú celkové zloženie slnečnej sústavy.
Na stanovenie komplexnej mikroštruktúry a chemických vlastností vzoriek v submikrónovom meradle sme použili počítačovú tomografiu na báze synchrotrónového žiarenia (SR-XCT) a SR röntgenovú difrakciu (XRD)-CT, analýzu FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM.Žiadna degradácia, znečistenie v dôsledku zemskej atmosféry a žiadne poškodenie jemnými časticami alebo mechanickými vzorkami.Medzitým sme vykonali systematickú volumetrickú analýzu pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM)-EDS, EPMA, XRD, inštrumentálnej neutrónovej aktivačnej analýzy (INAA) a laserového zariadenia na fluoráciu izotopov kyslíka.Testovacie postupy sú znázornené na doplnkovom obrázku 3 a každý test je opísaný v nasledujúcich častiach.
Častice z asteroidu Ryugu boli získané z modulu návratu Hayabusa-2 a doručené do riadiaceho centra JAXA v Sagamihara v Japonsku bez toho, aby znečistili zemskú atmosféru4.Po počiatočnej a nedeštruktívnej charakterizácii v zariadení riadenom spoločnosťou JAXA použite uzatvárateľné nádoby na prenos medzi jednotlivými miestami a vrecká na kapsuly na vzorky (zafírové sklíčko s priemerom 10 alebo 15 mm a nehrdzavejúca oceľ, v závislosti od veľkosti vzorky), aby ste predišli interferencii s prostredím.životné prostredie.y a/alebo pôdne kontaminanty (napr. vodná para, uhľovodíky, atmosférické plyny a jemné častice) a krížová kontaminácia medzi vzorkami počas prípravy vzorky a prepravy medzi ústavmi a univerzitami38.Aby sa predišlo degradácii a znečisteniu v dôsledku interakcie so zemskou atmosférou (vodná para a kyslík), všetky typy prípravy vzoriek (vrátane sekania tantalovým dlátom, použitím vyváženej diamantovej drôtovej píly (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) a rezanie epoxidu) príprava na inštaláciu) sa vykonali v odkladacej skrinke pod čistým suchým N2 (rosný bod: -80 až -260 °C, 0 ppm, -150 °C).Všetky predmety, ktoré sa tu používajú, sú čistené kombináciou ultračistej vody a etanolu pomocou ultrazvukových vĺn rôznych frekvencií.
Tu študujeme zbierku meteoritov National Polar Research Institute (NIPR) Centra pre výskum meteoritov v Antarktíde (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 a CY: Y 980115).
Na prenos medzi prístrojmi na analýzu SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS a TEM sme použili univerzálny ultratenký držiak vzorky opísaný v predchádzajúcich štúdiách38.
SR-XCT analýza vzoriek Ryugu sa uskutočnila pomocou integrovaného CT systému BL20XU/SPring-8.Integrovaný CT systém pozostáva z rôznych meracích režimov: široké zorné pole a režim s nízkym rozlíšením (WL) na zachytenie celej štruktúry vzorky, úzke zorné pole a režim s vysokým rozlíšením (NH) pre presné meranie plochy vzorky.záujmu a röntgenových snímok, aby sa získal difrakčný obrazec objemu vzorky, a vykonajte XRD-CT na získanie 2D diagramu minerálnych fáz v horizontálnej rovine vo vzorke.Upozorňujeme, že všetky merania možno vykonať bez použitia vstavaného systému na odstránenie držiaka vzoriek zo základne, čo umožňuje presné merania CT a XRD-CT.Röntgenový detektor v režime WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) bol vybavený ďalšou 4608 × 4608 pixelovou kovovo-oxidovo-polovodičovou (CMOS) kamerou (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) so scintilátorom pozostávajúcim z 10µC Algarnet O kryštálu hliníka lenu12 hrúbky s.Veľkosť pixelov v režime WL je približne 0,848 µm.Zorné pole (FOV) v režime WL je teda približne 6 mm v režime offsetového CT.Röntgenový detektor v režime NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) bol vybavený 20 µm hrubým gadolínium-hliník-gálium granátovým (Gd3Al2Ga3O12) scintilátorom, CMOS kamerou (C11440-22CU) s rozlíšením 2048 pixelov;Hamamatsu Photonics) a objektívom ×20.Veľkosť pixelov v režime NH je ~0,25 µm a zorné pole je ~0,5 mm.Detektor pre režim XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) bol vybavený scintilátorom pozostávajúcim z práškovej obrazovky P43 (Gd2O2S:Tb) s hrúbkou 50 µm, CMOS kamery s rozlíšením 2304 × 2304 pixelov (C15440-20UP; Hamamatsu) a šošovky Photo Lennic.Detektor má efektívnu veľkosť pixelov 19,05 µm a zorné pole 43,9 mm2.Na zvýšenie FOV sme v režime WL použili postup offsetového CT.Obraz v prechádzajúcom svetle pre CT rekonštrukciu pozostáva z obrazu v rozsahu 180° až 360° odrazeného horizontálne okolo osi rotácie a obrazu v rozsahu 0° až 180°.
V XRD režime je röntgenový lúč zaostrený pomocou Fresnelovej zónovej platne.V tomto režime je detektor umiestnený 110 mm za vzorkou a zarážka lúča je 3 mm pred detektorom.Difrakčné snímky v rozsahu 29 od 1,43° do 18,00° (rozstup mriežky d = 16,6–1,32 Á) sa získali s röntgenovým bodom zaostreným na spodok zorného poľa detektora.Vzorka sa pohybuje vertikálne v pravidelných intervaloch, s polovičnou otáčkou pre každý krok vertikálneho skenovania.Ak minerálne častice spĺňajú Braggovu podmienku pri otočení o 180°, je možné získať difrakciu minerálnych častíc v horizontálnej rovine.Difrakčné obrazy sa potom spojili do jedného obrazu pre každý krok vertikálneho skenovania.Podmienky testu SR-XRD-CT sú takmer rovnaké ako podmienky testu SR-XRD.V režime XRD-CT je detektor umiestnený 69 mm za vzorkou.Difrakčné obrazy v rozsahu 29 sa pohybujú od 1,2° do 17,68° (d = 19,73 až 1,35 Á), kde lúč röntgenového žiarenia aj obmedzovač lúča sú v súlade so stredom zorného poľa detektora.Naskenujte vzorku horizontálne a otočte vzorku o 180°.Snímky SR-XRD-CT boli rekonštruované s maximálnymi intenzitami minerálov ako hodnotami pixelov.Pri horizontálnom skenovaní sa vzorka zvyčajne skenuje v 500 až 1000 krokoch.
Pre všetky experimenty bola energia röntgenového žiarenia stanovená na 30 keV, pretože toto je spodná hranica prieniku röntgenového žiarenia do meteoritov s priemerom asi 6 mm.Počet snímok získaných pre všetky CT merania počas 180° rotácie bol 1800 (3600 pre offsetový CT program) a expozičný čas pre snímky bol 100 ms pre WL režim, 300 ms pre NH režim, 500 ms pre XRD a 50 ms .ms pre XRD-CT ms.Typický čas skenovania vzorky je približne 10 minút v režime WL, 15 minút v režime NH, 3 hodiny pre XRD a 8 hodín pre SR-XRD-CT.
CT snímky boli rekonštruované konvolučnou spätnou projekciou a normalizované na lineárny koeficient útlmu od 0 do 80 cm-1.Na analýzu 3D údajov sa použil softvér Slice a na analýzu XRD údajov sa použil softvér muXRD.
Častice Ryugu fixované epoxidom (A0029, A0037, C0009, C0014 a C0068) sa postupne vyleštili na povrchu na úroveň 0,5 µm (3M) diamantového lapovacieho filmu za sucha, pričom sa zabránilo kontaktu materiálu s povrchom počas procesu leštenia.Vyleštený povrch každej vzorky bol najprv skúmaný svetelnou mikroskopiou a potom spätne rozptýlenými elektrónmi, aby sa získali mineralogické a textúrne obrázky (BSE) vzoriek a kvalitatívnych prvkov NIPR pomocou JEOL JSM-7100F SEM vybaveného energeticky disperzným spektrometrom (AZtec).energie) obrázok.Pre každú vzorku sa analyzoval obsah hlavných a vedľajších prvkov pomocou mikroanalyzátora s elektrónovou sondou (EPMA, JEOL JXA-8200).Analyzujte častice fylosilikátu a uhličitanu pri 5 nA, prírodné a syntetické štandardy pri 15 keV, sulfidy, magnetit, olivín a pyroxén pri 30 nA.Modálne stupne sa vypočítali z máp prvkov a obrazov BSE pomocou softvéru ImageJ 1.53 s vhodnými prahmi ľubovoľne nastavenými pre každý minerál.
Analýza izotopov kyslíka sa uskutočnila na Open University (Milton Keynes, UK) pomocou infračerveného laserového fluoračného systému.Vzorky Hayabusa2 boli dodané na Open University 38 v nádobách naplnených dusíkom na prenos medzi zariadeniami.
Nakladanie vzoriek sa uskutočňovalo v dusíkovej rukavicovej skrinke s monitorovanou hladinou kyslíka pod 0,1 %.Pre analytickú prácu Hayabusa2 bol vyrobený nový držiak vzorky Ni, ktorý pozostával iba z dvoch otvorov pre vzorky (priemer 2,5 mm, hĺbka 5 mm), jeden pre častice Hayabusa2 a druhý pre vnútorný štandard obsidiánu.Počas analýzy bola vzorková jamka obsahujúca materiál Hayabusa2 pokrytá vnútorným BaF2 okienkom s hrúbkou približne 1 mm a priemerom 3 mm, aby sa vzorka udržala počas laserovej reakcie.Prietok BrF5 do vzorky bol udržiavaný kanálom na zmiešavanie plynu vyrezaným v držiaku vzorky Ni.Vzorková komora bola tiež prekonfigurovaná tak, aby mohla byť odstránená z vákuovej fluoračnej linky a potom otvorená v rukavicovej skrinke naplnenej dusíkom.Dvojdielna komora bola utesnená medeným kompresným tesnením a reťazovou svorkou EVAC Quick Release CeFIX 38.Okienko BaF2 s hrúbkou 3 mm v hornej časti komory umožňuje súčasné pozorovanie vzorky a ohrev laserom.Po naložení vzorky komoru opäť upnite a znova pripojte k fluórovanej linke.Pred analýzou sa vzorková komora zahrievala vo vákuu na približne 95 °C cez noc, aby sa odstránila všetka adsorbovaná vlhkosť.Po zahrievaní cez noc sa komora nechala ochladiť na teplotu miestnosti a potom sa časť vystavená atmosfére počas prenosu vzorky prepláchla tromi alikvótami BrF5, aby sa odstránila vlhkosť.Tieto postupy zaisťujú, že vzorka Hayabusa 2 nie je vystavená atmosfére a nie je kontaminovaná vlhkosťou z časti fluórovaného potrubia, ktorá je odvetrávaná do atmosféry počas nakladania vzorky.
Vzorky častíc Ryugu C0014-4 a Orgueil (CI) sa analyzovali v modifikovanom „jednotnom“ režime42, zatiaľ čo analýza Y-82162 (CY) sa uskutočnila na jednej tácke s viacerými jamkami na vzorky41.Vzhľadom na ich bezvodé zloženie nie je potrebné pre CY chondrity použiť jednu metódu.Vzorky sa zahrievali pomocou infračerveného CO2 lasera Photon Machines Inc.výkon 50 W (10,6 um) namontovaný na portáli XYZ v prítomnosti BrF5.Zabudovaný videosystém sleduje priebeh reakcie.Po fluorácii sa uvoľnený 02 vyčistil pomocou dvoch kryogénnych lapačov dusíka a vyhrievaného lôžka KBr, aby sa odstránil všetok nadbytok fluóru.Izotopové zloženie čisteného kyslíka sa analyzovalo na dvojkanálovom hmotnostnom spektrometri Thermo Fisher MAT 253 s hmotnostným rozlíšením približne 200.
V niektorých prípadoch bolo množstvo plynného O2 uvoľneného počas reakcie vzorky menšie ako 140 µg, čo je približná hranica použitia vlnovcového zariadenia na hmotnostnom spektrometri MAT 253.V týchto prípadoch použite na analýzu mikroobjemy.Po analýze častíc Hayabusa2 bol vnútorný štandard obsidiánu fluórovaný a bolo stanovené jeho izotopové zloženie kyslíka.
Ióny fragmentu NF+ NF3+ interferujú s lúčom s hmotnosťou 33 (16O17O).Na odstránenie tohto potenciálneho problému sa väčšina vzoriek spracováva pomocou kryogénnych separačných postupov.Toto sa môže uskutočniť v smere dopredu pred analýzou MAT 253 alebo ako druhá analýza vrátením analyzovaného plynu späť do špeciálneho molekulového sita a jeho opätovným prechodom po kryogénnej separácii.Kryogénna separácia zahŕňa privádzanie plynu do molekulového sita pri teplote kvapalného dusíka a jeho následné vypúšťanie do primárneho molekulového sita pri teplote -130 °C.Rozsiahle testovanie ukázalo, že NF+ zostáva na prvom molekulovom site a pri použití tejto metódy nedochádza k žiadnej významnej frakcionácii.
Na základe opakovaných analýz našich vnútorných obsidiánových štandardov je celková presnosť systému v vlnovom režime: ±0,053‰ pre δ17O, ±0,095‰ pre δ18O, ±0,018‰ pre Δ17O (2 sd).Analýza izotopov kyslíka je uvedená v štandardnej delta notácii, kde delta18O sa vypočíta ako:
Pre δ17O použite aj pomer 17O/16O.VSMOW je medzinárodný štandard pre Viedenskú strednú morskú vodu.Δ17O predstavuje odchýlku od zemskej frakcionačnej línie a vzorec pre výpočet je: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Všetky údaje uvedené v doplnkovej tabuľke 3 boli upravené o medzery.
Rezy s hrúbkou približne 150 až 200 nm sa extrahovali z častíc Ryugu pomocou prístroja Hitachi High Tech SMI4050 FIB v JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Všimnite si, že všetky rezy FIB boli získané z nespracovaných fragmentov nespracovaných častíc po odstránení z nádob naplnených plynom N2 na medziobjektový prenos.Tieto fragmenty neboli merané pomocou SR-CT, ale boli spracované s minimálnym vystavením zemskej atmosfére, aby sa predišlo potenciálnemu poškodeniu a kontaminácii, ktorá by mohla ovplyvniť uhlíkové spektrum K-hrana.Po nanesení ochrannej vrstvy volfrámu bola oblasť záujmu (do 25 × 25 μm2) vyrezaná a stenčená iónovým lúčom Ga+ pri urýchľujúcom napätí 30 kV, potom pri 5 kV a prúde sondy 40 pA, aby sa minimalizovalo poškodenie povrchu.Ultratenké rezy sa potom umiestnili na zväčšenú medenú sieť (Kochi mesh) 39 pomocou mikromanipulátora vybaveného FIB.
Pelety Ryugu A0098 (1,6303 mg) a C0068 (0,6483 mg) boli dvakrát uzavreté v čistých polyetylénových fóliách s vysokou čistotou v rukavicovej skrinke naplnenej čistým dusíkom na SPring-8 bez akejkoľvek interakcie so zemskou atmosférou.Príprava vzorky pre JB-1 (geologická referenčná hornina vydaná Geological Survey of Japan) bola vykonaná na Tokijskej metropolitnej univerzite.
INAA sa koná v Inštitúte pre integrované radiačné a jadrové vedy na Kjótskej univerzite.Vzorky boli dvakrát ožiarené rôznymi cyklami ožarovania zvolenými podľa polčasu rozpadu nuklidu použitého na kvantifikáciu prvku.Najprv sa vzorka ožarovala v pneumatickej ožarovacej trubici počas 30 sekúnd.Toky tepelných a rýchlych neutrónov na obr.3 sú 4,6 x 1012 a 9,6 x 1011 cm-2 s-1, v tomto poradí, na stanovenie obsahov Mg, Al, Ca, Ti, V a Mn.Chemikálie ako MgO (99,99% čistota, Soekawa Chemical), Al (99,9% čistota, Soekawa Chemical) a Si kov (99,999% čistota, FUJIFILM Wako Pure Chemical) boli tiež ožiarené, aby sa korigovali rušivé jadrové reakcie ako (n, n).Vzorka bola tiež ožiarená chloridom sodným (99,99% čistota; MANAC), aby sa korigovali zmeny toku neutrónov.
Po ožiarení neutrónmi bola vonkajšia polyetylénová fólia nahradená novou a gama žiarenie emitované vzorkou a referenciou bolo okamžite merané Ge detektorom.Rovnaké vzorky boli opätovne ožarované počas 4 hodín v pneumatickej ožarovacej trubici.2 má tepelné a rýchle neutrónové toky 5,6 1012 a 1,2 1012 cm-2 s-1 na stanovenie Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, obsahu Se, Sb, Os, Ir a Au.Kontrolné vzorky Ga, As, Se, Sb, Os, Ir a Au boli ožiarené nanesením vhodných množstiev (od 10 do 50 μg) štandardných roztokov známych koncentrácií týchto prvkov na dva kusy filtračného papiera s následným ožiarením vzoriek.Počítanie gama lúčov sa uskutočnilo v Inštitúte integrovaných radiačných a jadrových vied, Kyoto University a RI Research Center, Tokyo Metropolitan University.Analytické postupy a referenčné materiály na kvantitatívne stanovenie prvkov INAA sú rovnaké ako tie, ktoré sú opísané v našej predchádzajúcej práci.
Röntgenový difraktometer (Rigaku SmartLab) sa použil na zber difrakčných záznamov vzoriek Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) v NIPR. Röntgenový difraktometer (Rigaku SmartLab) sa použil na zber difrakčných záznamov vzoriek Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) v NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картинных картин 9gu<0вартин оІо10ра0 037 (≪1 мг) a C0087 (<1 мг) v NIPR. Röntgenový difraktometer (Rigaku SmartLab) sa použil na zber difrakčných záznamov vzoriek Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) v 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) 焚塰塰儚衰儚收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)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) 焚塰塰儚衰儚收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg) Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) a C0087 (<1 мг) были получезцова в на нтгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). Röntgenové difraktogramy vzoriek Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) a C0087 (<1 mg) sa získali na NIPR pomocou rôntgenového difraktometra (Rigaku SmartLab).Všetky vzorky boli rozomleté ​​na jemný prášok na kremíkovej nereflexnej doštičke s použitím doštičky zo zafírového skla a potom rovnomerne rozložené na kremíkovej nereflexnej doštičke bez akejkoľvek tekutiny (voda alebo alkohol).Podmienky merania sú nasledovné: Cu Ka röntgenové žiarenie sa generuje pri napätí trubice 40 kV a prúde trubice 40 mA, medzná dĺžka štrbiny je 10 mm, uhol divergencie je (1/6)°, rýchlosť rotácie v rovine je 20 ot./min. a rozsah je 2θ (dvojitý Braggov uhol 100) trvá približne 3 hodiny.Bola použitá optika Bragg Brentano.Detektor je jednorozmerný kremíkový polovodičový detektor (D/teX Ultra 250).Röntgenové lúče Cu Kp boli odstránené pomocou Ni filtra.Pomocou dostupných vzoriek sa porovnávali merania syntetického magnéziového saponitu (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentínu (listový serpentín, Miyazu, Nikka) a pyrhotitu (monoklinika 4C, Chihua, Mexiko Watts), aby sa identifikovali píky a použili sa údaje práškového súboru z údajov o difrakcii International-P10D z medzinárodného centra pre difrakciu, D10R. 662) a magnetitu (PDF 00-019-0629).Difrakčné údaje z Ryugu sa tiež porovnali s údajmi o hydroalterovaných uhlíkatých chondritoch, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 a Y 980115 CY (štádium zahrievania III, 500–750 °C).Porovnanie ukázalo podobnosti s Orgueil, ale nie s Y-791198 a Y 980115.
Spektrá NEXAFS s uhlíkovou hranou K ultratenkých rezov vzoriek vyrobených z FIB boli merané pomocou kanála STXM BL4U v synchrotrónovom zariadení UVSOR v Inštitúte molekulárnych vied (Okazaki, Japonsko).Veľkosť bodu lúča opticky zaostreného pomocou Fresnelovej zónovej platne je približne 50 nm.Energetický krok je 0,1 eV pre jemnú štruktúru oblasti blízkeho okraja (283,6–292,0 eV) a 0,5 eV (280,0–283,5 eV a 292,5–300,0 eV) pre predné a zadné predné oblasti.čas pre každý obrazový pixel bol nastavený na 2 ms.Po evakuácii sa analytická komora STXM naplnila héliom pri tlaku asi 20 mbar.To pomáha minimalizovať tepelný drift zariadenia röntgenovej optiky v komore a držiaku vzorky, ako aj znižovať poškodenie a/alebo oxidáciu vzorky.Spektrá uhlíka NEXAFS K-edge boli vygenerované zo skladaných údajov pomocou softvéru aXis2000 a proprietárneho softvéru na spracovanie údajov STXM.Všimnite si, že puzdro na prenos vzoriek a odkladacia skrinka sa používajú na zabránenie oxidácii a kontaminácii vzorky.
Po analýze STXM-NEXAFS sa izotopové zloženie vodíka, uhlíka a dusíka rezov Ryugu FIB analyzovalo pomocou izotopového zobrazovania pomocou JAMSTEC NanoSIMS 50L.Sústredený primárny lúč Cs+ s veľkosťou približne 2 pA pre analýzu izotopov uhlíka a dusíka a približne 13 pA pre analýzu izotopov vodíka je rastrovaný na ploche približne 24 × 24 µm2 až 30 × 30 µm2 na vzorke.Po 3-minútovom predbežnom nástreku pri relatívne silnom prúde primárneho lúča sa každá analýza začala po stabilizácii intenzity sekundárneho lúča.Na analýzu izotopov uhlíka a dusíka sa súčasne získali obrazy 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– a 12C15N– pomocou multiplexnej detekcie siedmeho elektrónového multiplikátora s hmotnostným rozlíšením približne 9 000, čo je dostatočné na oddelenie všetkých relevantných izotopových zlúčenín.interferencia (tj 12C1H na 13C a 13C14N na 12C15N).Na analýzu izotopov vodíka sa získali 1H-, 2D- a 12C- obrazy s hmotnostným rozlíšením približne 3000 s viacnásobnou detekciou pomocou troch elektrónových multiplikátorov.Každá analýza pozostáva z 30 naskenovaných obrázkov rovnakej oblasti, pričom jeden obrázok pozostáva z 256 × 256 pixelov pre analýzu izotopov uhlíka a dusíka a 128 × 128 pixelov pre analýzu izotopov vodíka.Čas oneskorenia je 3000 µs na pixel pre analýzu izotopov uhlíka a dusíka a 5000 µs na pixel pre analýzu izotopov vodíka.Použili sme hydrát 1-hydroxybenzotriazolu ako štandardy izotopov vodíka, uhlíka a dusíka na kalibráciu inštrumentálnej hmotnostnej frakcionácie45.
Na určenie izotopového zloženia kremíka presolárneho grafitu v profile FIB C0068-25 sme použili šesť elektrónových multiplikátorov s hmotnostným rozlíšením asi 9000. Snímky pozostávajú z 256 × 256 pixelov s oneskorením 3000 µs na pixel.Kalibrovali sme prístroj na hmotnostnú frakcionáciu pomocou kremíkových doštičiek ako štandardov vodíka, uhlíka a izotopov kremíka.
Izotopové snímky boli spracované pomocou zobrazovacieho softvéru NASA NanoSIMS45.Údaje boli korigované na mŕtvy čas elektrónového multiplikátora (44 ns) a kvázi-simultánne efekty príchodu.Rôzne zarovnanie skenovania pre každý obrázok na korekciu posunu obrazu počas snímania.Konečný izotopový obraz sa vytvorí pridaním sekundárnych iónov z každého obrazu pre každý skenovací pixel.
Po analýze STXM-NEXAFS a NanoSIMS boli rovnaké rezy FIB skúmané pomocou transmisného elektrónového mikroskopu (JEOL JEM-ARM200F) pri urýchľovacom napätí 200 kV v Kochi, JAMSTEC.Mikroštruktúra bola pozorovaná pomocou TEM v jasnom poli a TEM s vysokým uhlom skenovania v tmavom poli.Minerálne fázy boli identifikované bodovou elektrónovou difrakciou a mriežkovým pásovým zobrazovaním a chemická analýza bola vykonaná pomocou EDS so 100 mm2 kremíkovým driftovým detektorom a softvérom JEOL Analysis Station 4.30.Pre kvantitatívnu analýzu sa charakteristická intenzita röntgenového žiarenia pre každý prvok merala v režime skenovania TEM s pevným časom získavania údajov 30 s, oblasťou skenovania lúča ~ 100 × 100 nm2 a prúdom lúča 50 pA.Pomer (Si + Al)-Mg-Fe vo vrstvených kremičitanoch bol stanovený pomocou experimentálneho koeficientu k, korigovaného na hrúbku, získaného zo štandardu prírodného pyropagarnetu.
Všetky obrázky a analýzy použité v tejto štúdii sú dostupné na JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2.Tento článok poskytuje pôvodné údaje.
Kitari, K. a kol.Zloženie povrchu asteroidu 162173 Ryugu pozorované prístrojom Hayabusa2 NIRS3.Science 364, 272–275.
Kim, AJ Uhlíkové chondrity typu Yamato (CY): analógy povrchu asteroidu Ryugu?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. a kol.Prvá kompozičná analýza vzoriek Ryugu sa uskutočnila pomocou hyperspektrálneho mikroskopu MicroOmega.Národný Astron.6, 221 – 225 (2021).
Yada, T. a kol.Predbežná analýza vzorky Hyabusa2 vrátenej z asteroidu typu C Ryugu.Národný Astron.6, 214 – 220 (2021).