Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngarender situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Asteroid tipe-C anu gampang nguap sareng beunghar ku bahan organik tiasa janten salah sahiji sumber cai utama di Bumi. Ayeuna, kondrit anu ngandung karbon masihan gambaran anu pangsaéna ngeunaan komposisi kimia na, tapi inpormasi ngeunaan meteorit distorsi: ngan ukur jinis anu paling awét anu salamet lebet ka atmosfir teras berinteraksi sareng lingkungan bumi. Di dieu kami nampilkeun hasil panilitian volumetrik sareng mikroanalitik anu lengkep ngeunaan partikel Ryugu primér anu dikirimkeun ka Bumi ku pesawat ruang angkasa Hayabusa-2. Partikel Ryugu nunjukkeun cocog pisan dina komposisi sareng kondrit CI (tipe Iwuna) anu teu difraksi sacara kimiawi tapi dirobih ku cai, anu seueur dianggo salaku indikator komposisi sakabéh tata surya. Spésimén ieu nunjukkeun hubungan spasial anu rumit antara organik alifatik anu beunghar sareng silikat berlapis sareng nunjukkeun suhu maksimum sakitar 30 °C salami erosi cai. Kami mendakan seueurna deuterium sareng diazonium anu konsisten sareng asal ekstrasolar. Partikel Ryugu mangrupikeun bahan alien anu paling teu tercemar sareng teu tiasa dipisahkeun anu kantos ditalungtik sareng paling cocog sareng komposisi sakabéh tata surya.
Ti Juni 2018 nepi ka Nopémber 2019, pesawat ruang angkasa Hayabusa2 ti Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ngalaksanakeun survéy jarak jauh anu éksténsif ngeunaan astéroid Ryugu. Data ti Spektrométer Infrabeureum Deukeut (NIRS3) di Hayabusa-2 nunjukkeun yén Ryugu tiasa diwangun ku bahan anu sami sareng kondrit karbon sacara termal sareng/atanapi métamorf kejut. Anu paling cocog nyaéta kondrit CY (tipe Yamato) 2. Albedo Ryugu anu handap tiasa dijelaskeun ku ayana sajumlah ageung komponén anu beunghar karbon, ogé ukuran partikel, porositas, sareng épék pelapukan spasial. Pesawat ruang angkasa Hayabusa-2 ngadamel dua pendaratan sareng pangumpulan sampel di Ryuga. Salila pendaratan kahiji dina 21 Pébruari 2019, bahan permukaan diala, anu disimpen dina kompartemen A kapsul balik, sareng salami pendaratan kadua dina 11 Juli 2019, bahan dikumpulkeun caket kawah jieunan anu dibentuk ku impactor portabel leutik. Sampel-sampel ieu disimpen di Bangsal C. Karakterisasi awal partikel non-destruktif dina Tahap 1 dina kamar khusus, anu henteu terkontaminasi sareng dieusi nitrogén murni di fasilitas anu dikelola JAXA nunjukkeun yén partikel Ryugu paling mirip sareng kondrit CI4 sareng nunjukkeun "rupa-rupa tingkat variasi"3. Klasifikasi Ryugu anu sigana kontradiktif, mirip sareng kondrit CY atanapi CI, ngan ukur tiasa direngsekeun ku karakterisasi isotop, unsur, sareng mineralogi anu lengkep tina partikel Ryugu. Hasil anu dipidangkeun di dieu nyayogikeun dasar anu kuat pikeun nangtukeun mana tina dua katerangan awal ieu pikeun komposisi sakabéh astéroid Ryugu anu paling dipikaresep.
Dalapan pelet Ryugu (kira-kira 60mg total), opat ti Kamar A sareng opat ti Kamar C, ditugaskeun ka Fase 2 pikeun ngatur tim Kochi. Tujuan utama panilitian ieu nyaéta pikeun ngajelaskeun sifat, asal-usul, sareng sajarah évolusi astéroid Ryugu, sareng pikeun ngadokumentasikeun kamiripan sareng bédana sareng spésimén luar angkasa anu sanés sapertos kondrit, partikel lebu antarplanét (IDP) sareng komét anu uih deui. Sampel dikumpulkeun ku misi Stardust NASA.
Analisis mineralogi anu lengkep tina lima butiran Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 sareng C0068) nunjukkeun yén éta utamina diwangun ku filosilikat butiran lemes sareng kasar (~64–88 vol.%; Gambar 1a, b, Gambar Tambahan 1). sareng tabel tambahan 1). Filosilikat butiran kasar lumangsung salaku agregat pinnate (ukuranana dugi ka puluhan mikron) dina matriks butiran lemes anu beunghar filosilikat (ukuranana kirang ti sababaraha mikron). Partikel silikat berlapis nyaéta simbion serpentin-saponit (Gambar 1c). Peta (Si + Al)-Mg-Fe ogé nunjukkeun yén matriks silikat berlapis massal ngagaduhan komposisi antara serpentin sareng saponit (Gambar 2a, b). Matriks filosilikat ngandung mineral karbonat (~2–21 vol.%), mineral sulfida (~2,4–5,5 vol.%), sareng magnetit (~3,6–6,8 vol.%). Salah sahiji partikel anu ditalungtik dina panilitian ieu (C0009) ngandung jumlah leutik (~0,5 vol.%) silikat anhidrat (olivin sareng pirokséna), anu tiasa ngabantosan ngaidentipikasi bahan sumber anu ngawangun batu Ryugu atah5. Silikat anhidrat ieu jarang aya dina pelet Ryugu sareng ngan ukur diidentifikasi sacara positif dina pelet C0009. Karbonat aya dina matriks salaku fragmen (kirang ti sababaraha ratus mikron), kalolobaanna dolomit, kalayan jumlah leutik kalsium karbonat sareng brinell. Magnetit aya salaku partikel anu diisolasi, framboid, plak, atanapi agrégat buleud. Sulfida utamina diwakilan ku pirhotit dina bentuk prisma/pelat heksagonal anu henteu teratur atanapi lath. Matriks ngandung jumlah ageung pentlandit submikron atanapi digabungkeun sareng pirhotit. Fase anu beunghar karbon (ukuranana <10 µm) aya di mana-mana dina matriks anu beunghar filosilikat. Fase anu beunghar karbon (ukuranana <10 µm) aya di mana-mana dina matriks anu beunghar filosilikat. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Fase anu beunghar karbon (ukuranana <10 µm) aya di mana-mana dina matriks anu beunghar filosilikat.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. Fase anu beunghar karbon (ukuranana <10 µm) dominan dina matriks anu beunghar filosilikat.Mineral tambahan séjénna dipidangkeun dina Tabel Tambahan 1. Daptar mineral anu ditangtukeun tina pola difraksi sinar-X tina campuran C0087 sareng A0029 sareng A0037 saluyu pisan sareng anu ditangtukeun dina kondrit CI (Orgueil), tapi béda pisan sareng kondrit CY sareng CM (tipe Mighei) (Gambar 1 kalayan data anu dimekarkeun sareng Gambar Tambahan 2). Eusi unsur total tina butiran Ryugu (A0098, C0068) ogé saluyu sareng kondrit 6 CI (data anu dimekarkeun, Gambar 2 sareng Tabel Tambahan 2). Sabalikna, kondrit CM béak dina unsur anu sedeng sareng volatil pisan, khususna Mn sareng Zn, sareng langkung luhur dina unsur refraktori7. Konsentrasi sababaraha unsur béda-béda pisan, anu tiasa janten cerminan tina hétérogénitas anu aya dina sampel kusabab ukuran partikel individu anu alit sareng bias sampling anu dihasilkeun. Sadaya ciri petrologis, mineralogi, sareng unsur nunjukkeun yén butiran Ryugu sami pisan sareng kondrit CI8,9,10. Iwal anu penting nyaéta henteuna ferihidrit sareng sulfat dina butiran Ryugu, anu nunjukkeun yén mineral-mineral ieu dina kondrit CI kabentuk ku pelapukan terestrial.
a, Gambar sinar-X komposit tina Mg Kα (beureum), Ca Kα (héjo), Fe Kα (biru), sareng S Kα (konéng) bagian poles garing C0068. Fraksi ieu diwangun ku silikat berlapis (beureum: ~88 vol%), karbonat (dolomit; héjo ngora: ~1,6 vol%), magnetit (biru: ~5,3 vol%) sareng sulfida (konéng: sulfida = ~2,5% vol. éséy. b, gambar daérah kontur dina éléktron anu sumebar deui dina a. Bru – teu acan dewasa; Dole – dolomit; FeS nyaéta sulfida beusi; Mag – magnetit; jus – soapstone; Srp – serpentin. c, gambar mikroskop éléktron transmisi résolusi luhur (TEM) tina pertumbuhan saponit-serpentin has anu nunjukkeun pita kisi serpentin sareng saponit masing-masing 0,7 nm sareng 1,1 nm.
Komposisi matriks sareng silikat berlapis (dina %) partikel Ryugu A0037 (bunderan beureum padet) sareng C0068 (bunderan biru padet) dipidangkeun dina sistem terner (Si+Al)-Mg-Fe. a, Hasil Mikroanalisis Probe Éléktron (EPMA) anu diplot ngalawan kondrit CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 dipidangkeun dina warna kulawu pikeun babandingan. b, Analisis TEM scanning (STEM) sareng spéktroskopi sinar-X dispersif énergi (EDS) dipidangkeun pikeun babandingan sareng météorit Orgueil9 sareng Murchison46 sareng IDP47 terhidrasi. Filosilikat berbutir halus sareng berbutir kasar dianalisis, nyingkahan partikel leutik sulfida beusi. Garis putus-putus dina a sareng b nunjukkeun garis disolusi saponit sareng serpentin. Komposisi beunghar beusi dina a tiasa disababkeun ku butiran sulfida beusi submikron dina butiran silikat berlapis, anu teu tiasa dikaluarkeun ku résolusi spasial analisis EPMA. Titik data kalayan eusi Si anu langkung luhur tibatan saponit dina b tiasa disababkeun ku ayana bahan anu beunghar silikon amorf ukuran nano dina sela-sela lapisan filosilikat. Jumlah analisis: N=69 pikeun A0037, N=68 pikeun EPMA, N=68 pikeun C0068, N=19 pikeun A0037 sareng N=27 pikeun C0068 pikeun STEM-EDS. c, peta isotop partikel trioksi Ryugu C0014-4 dibandingkeun sareng nilai kondrit CI (Orgueil), CY (Y-82162) sareng data literatur (CM sareng C2-ung)41,48,49. Kami parantos kéngingkeun data pikeun meteorit Orgueil sareng Y-82162. CCAM mangrupikeun garis mineral kondrit karbon anhidrat, TFL mangrupikeun garis pamisah darat. d, peta Δ17O sareng δ18O partikel Ryugu C0014-4, kondrit CI (Orgueil), sareng kondrit CY (Y-82162) (panilitian ieu). Δ17O_Ryugu: Nilai Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Nilai rata-rata Δ17O pikeun Orgueil. Δ17O_Y-82162: Nilai rata-rata Δ17O pikeun Y-82162. Data CI sareng CY tina literatur 41, 48, 49 ogé dipidangkeun pikeun babandingan.
Analisis isotop massa oksigén dilakukeun kana sampel 1,83 mg bahan anu diekstrak tina granular C0014 ku fluorinasi laser (Métode). Pikeun babandingan, urang ngajalankeun tujuh salinan Orgueil (CI) (total massa = 8,96 mg) sareng tujuh salinan Y-82162 (CY) (total massa = 5,11 mg) (Tabel Tambahan 3).
Dina gambar 2d nunjukkeun pamisahan anu jelas antara Δ17O sareng δ18O antara partikel rata-rata beurat Orgueil sareng Ryugu dibandingkeun sareng Y-82162. Δ17O partikel Ryugu C0014-4 langkung luhur tibatan partikel Orgeil, sanaos tumpang tindih dina 2 sd. Partikel Ryugu gaduh nilai Δ17O anu langkung luhur dibandingkeun sareng Orgeil, anu tiasa ngagambarkeun polusi terestrial anu terakhir saprak runtuhna dina taun 1864. Pelapukan dina lingkungan terestrial11 pasti nyababkeun penggabungan oksigén atmosfir, anu ngajantenkeun analisis sacara umum langkung caket kana garis fraksinasi terestrial (TFL). Kacindekan ieu saluyu sareng data mineralogi (anu dibahas sateuacanna) yén butiran Ryugu henteu ngandung hidrat atanapi sulfat, sedengkeun Orgeil ngandung.
Dumasar kana data mineralogi di luhur, hasil ieu ngadukung hubungan antara butiran Ryugu sareng kondrit CI, tapi ngaluarkeun asosiasi kondrit CY. Kanyataan yén butiran Ryugu henteu aya hubunganana sareng kondrit CY, anu nunjukkeun tanda-tanda mineralogi dehidrasi anu jelas, matak bingung. Observasi orbital Ryugu sigana nunjukkeun yén éta parantos ngalaman dehidrasi sareng ku kituna kamungkinan diwangun ku bahan CY. Alesan pikeun bédana anu katingali ieu tetep teu jelas. Analisis isotop oksigén tina partikel Ryugu anu sanés dipidangkeun dina makalah pendamping 12. Nanging, hasil tina set data anu diperpanjang ieu ogé konsisten sareng hubungan antara partikel Ryugu sareng kondrit CI.
Ngagunakeun téknik mikroanalisis anu terkoordinasi (Gambar Tambahan 3), urang nalungtik distribusi spasial karbon organik di sakumna daérah permukaan fraksi sinar ion anu difokuskeun (FIB) C0068.25 (Gambar 3a–f). Spéktra serapan sinar-X struktur halus karbon (NEXAFS) di sisi caket dina bagian C0068.25 nunjukkeun sababaraha gugus fungsi – aromatik atanapi C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) sareng C(=O)O (288.8 eV) – struktur graphene teu aya dina 291.7 eV (Gambar 3a), anu hartosna tingkat variasi termal anu handap. Puncak CH anu kuat (287.5 eV) tina organik parsial C0068.25 béda ti organik anu teu leyur tina kondrit karbon anu parantos ditalungtik sateuacanna sareng langkung mirip sareng IDP14 sareng partikel komét anu diala ku misi Stardust. Puncak CH anu kuat dina 287,5 eV sareng puncak aromatik atanapi C=C anu lemah pisan dina 285,2 eV nunjukkeun yén sanyawa organik beunghar ku sanyawa alifatik (Gambar 3a sareng Gambar Tambahan 3a). Daérah anu beunghar ku sanyawa organik alifatik aya dina filosilikat kasar, ogé di daérah anu struktur karbon aromatik (atanapi C=C) anu goréng (Gambar 3c,d). Sabalikna, A0037,22 (Gambar Tambahan 3) sabagian nunjukkeun eusi daérah anu beunghar karbon alifatik anu langkung handap. Mineralogi anu aya dina butir-butir ieu beunghar ku karbonat, sami sareng kondrit CI 16, nunjukkeun parobahan cai sumber anu éksténsif (Tabel Tambahan 1). Kaayaan oksidasi bakal nguntungkeun konsentrasi gugus fungsi karbonil sareng karboksil anu langkung luhur dina sanyawa organik anu aya hubunganana sareng karbonat. Distribusi submikron organik kalayan struktur karbon alifatik tiasa bénten pisan sareng distribusi silikat berlapis kasar. Sinyal sanyawa organik alifatik anu aya hubunganana sareng filosilikat-OH kapanggih dina météorit Tagish Lake. Data mikroanalitik anu dikoordinasikeun nunjukkeun yén bahan organik anu beunghar ku sanyawa alifatik tiasa nyebar dina astéroid tipe-C sareng raket patalina sareng filosilikat. Kacindekan ieu saluyu sareng laporan sateuacana ngeunaan CH alifatik/aromatik dina partikel Ryugu anu dipidangkeun ku MicroOmega, mikroskop hiperspektral caket infrabeureum. Patarosan anu penting sareng teu acan direngsekeun nyaéta naha sipat unik sanyawa organik alifatik anu beunghar karbon anu aya hubunganana sareng filosilikat kasar anu dititénan dina panilitian ieu ngan ukur kapanggih dina astéroid Ryugu.
a, Spéktra karbon NEXAFS dinormalisasi ka 292 eV di daérah beunghar aromatik (C=C) (beureum), di daérah beunghar alifatik (héjo), sareng dina matriks (biru). Garis kulawu nyaéta spéktrum organik anu teu leyur Murchison 13 pikeun babandingan. au, unit arbitrase. b, Gambar spéktral mikroskop sinar-X transmisi scanning (STXM) tina ujung-K karbon anu nunjukkeun yén bagian éta didominasi ku karbon. c, Plot komposit RGB kalayan daérah beunghar aromatik (C=C) (beureum), daérah beunghar alifatik (héjo), sareng matriks (biru). d, organik anu beunghar sanyawa alifatik dikonsentrasikeun dina filosilikat kasar, daérah éta digedekeun tina kotak titik-titik bodas dina b sareng c. e, nanosfir ageung (ng-1) di daérah anu digedekeun tina kotak titik-titik bodas dina b sareng c. Pikeun: pirhotit. Pn: nikel-kromit. f, Gambar unsur Spéktrométri Massa Ion Sekunder Nanoskala (NanoSIMS), Hidrogén (1H), Karbon (12C), sareng Nitrogén (12C14N), gambar babandingan unsur 12C/1H, sareng gambar isotop δD, δ13C, sareng δ15N silang – Bagian PG-1: grafit prasolar kalayan pangayaan 13C ekstrim (Tabel Tambahan 4).
Ulikan kinétik ngeunaan degradasi bahan organik dina météorit Murchison tiasa nyayogikeun inpormasi penting ngeunaan distribusi hétérogén bahan organik alifatik anu beunghar ku butir Ryugu. Ulikan ieu nunjukkeun yén beungkeut CH alifatik dina bahan organik tetep aya dugi ka suhu maksimum sakitar 30°C dina induk sareng/atanapi robih kalayan hubungan waktos-suhu (misalna 200 taun dina 100°C sareng 0°C 100 juta taun). . Upami prékursor henteu dipanaskeun dina suhu anu ditangtukeun langkung ti waktos anu tangtu, distribusi asli organik alifatik anu beunghar ku filosilikat tiasa dijaga. Nanging, parobahan cai batuan sumber tiasa ngahesekeun interpretasi ieu, sabab A0037 anu beunghar karbonat henteu nunjukkeun daérah alifatik anu beunghar karbon anu aya hubunganana sareng filosilikat. Parobihan suhu anu handap ieu sacara kasar pakait sareng ayana feldspar kubik dina butir Ryugu (Tabel Tambahan 1) 20.
Fraksi C0068.25 (ng-1; Gambar 3a–c,e) ngandung nanosfer anu ageung anu nunjukkeun spéktra C(=O)O sareng C=O anu aromatik pisan (atanapi C=C), alifatik sedeng, sareng lemah. . Tanda tangan karbon alifatik henteu cocog sareng tanda tangan organik anu teu leyur sacara massal sareng nanosfer organik anu aya hubunganana sareng kondrit (Gambar 3a) 17,21. Analisis spéktroskopi Raman sareng infrabeureum nanosfer di Danau Tagish nunjukkeun yén éta diwangun ku sanyawa organik alifatik sareng teroksidasi sareng sanyawa organik aromatik polisiklik anu teu teratur kalayan struktur anu rumit 22,23. Kusabab matriks di sakurilingna ngandung organik anu beunghar ku sanyawa alifatik, tanda tangan karbon alifatik dina ng-1 tiasa janten artefak analitis. Anu pikaresepeun, ng-1 ngandung silikat amorf anu dipasang (Gambar 3e), tékstur anu tacan dilaporkeun pikeun organik luar angkasa. Silikat amorf bisa jadi komponén alami ng-1 atawa hasil tina amorfisasi silikat cai/anhidrat ku ion jeung/atawa sinar éléktron nalika analisis.
Gambar ion NanoSIMS tina bagian C0068.25 (Gambar 3f) nunjukkeun parobahan seragam dina δ13C sareng δ15N, kecuali pikeun butiran presolar kalayan pengayaan 13C anu ageung nyaéta 30.811‰ (PG-1 dina gambar δ13C dina Gambar 3f) (Tabel Tambahan 4). Gambar butiran dasar sinar-X sareng gambar TEM résolusi luhur ngan ukur nunjukkeun konsentrasi karbon sareng jarak antara bidang basal 0,3 nm, anu pakait sareng grafit. Perlu dicatet yén nilai δD (841 ± 394‰) sareng δ15N (169 ± 95‰), anu diperkaya ku bahan organik alifatik anu aya hubunganana sareng filosilikat butiran kasar, tétéla rada langkung luhur tibatan rata-rata pikeun sakumna daérah C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) dina C0068.25 (Tabel Tambahan 4). Observasi ieu nunjukkeun yén organik anu beunghar alifatik dina filosilikat kasar tiasa langkung primitif tibatan organik di sakurilingna, kumargi anu terakhir tiasa ngalaman pertukaran isotop sareng cai di sakurilingna dina awak aslina. Alternatipna, parobahan isotop ieu ogé tiasa aya hubunganana sareng prosés formasi awal. Diinterpretasikeun yén silikat berlapis halus dina kondrit CI kabentuk salaku hasil tina parobahan kontinyu tina gugusan silikat anhidrat kasar asli. Bahan organik anu beunghar alifatik tiasa kabentuk tina molekul prékursor dina cakram protoplanet atanapi média antarbintang sateuacan formasi tata surya, teras rada robih nalika parobahan cai dina awak induk Ryugu (ageung). Ukuran Ryugu (<1,0 km) leutik teuing pikeun ngajaga panas internal sacara cekap pikeun parobahan cai pikeun ngabentuk mineral hidrous25. Ukuran Ryugu (<1,0 km) leutik teuing pikeun ngajaga panas internal anu cekap pikeun parobahan cai pikeun ngabentuk mineral hidrous25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменобнихра изменобния минералов25. Ukuran (<1,0 km) Ryugu leutik teuing pikeun ngajaga panas internal anu cekap pikeun parobahan cai pikeun ngabentuk mineral cai25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水25物。 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水25物。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с образованием мдравном. Ukuran Ryugu (<1,0 km) leutik teuing pikeun ngadukung panas internal pikeun ngarobah cai jadi mineral cai25.Ku kituna, ukuran miheulaan Ryugu anu ukuranana puluhan kilométer bisa jadi diperlukeun. Bahan organik anu beunghar ku sanyawa alifatik bisa nahan babandingan isotop aslina alatan pakaitna jeung filosilikat kasar. Sanajan kitu, sifat pasti tina pamawa beurat isotop tetep teu pasti alatan campuran anu rumit jeung hipu tina rupa-rupa komponén dina fraksi FIB ieu. Ieu bisa jadi zat organik anu beunghar ku sanyawa alifatik dina granul Ryugu atawa filosilikat kasar anu ngurilinganna. Catet yén bahan organik dina ampir sakabéh kondrit karbon (kaasup kondrit CI) condong leuwih beunghar ku D tibatan dina filosilikat, iwal meteorit CM Paris 24, 26.
Plot volume δD sareng δ15N tina irisan FIB anu diala pikeun A0002.23 sareng A0002.26, A0037.22 sareng A0037.23 sareng C0068.23, C0068.25 sareng C0068.26 irisan FIB (total tujuh irisan FIB tina tilu partikel Ryugu) Babandingan NanoSIMS sareng objék sanés dina tata surya dipidangkeun dina gambar 4 (Tabel Tambahan 4)27,28. Parobihan volume dina δD sareng δ15N dina profil A0002, A0037, sareng C0068 saluyu sareng anu aya dina IDP, tapi langkung luhur tibatan dina kondrit CM sareng CI (Gambar 4). Catet yén rentang nilai δD pikeun sampel Komet 29 (-240 dugi ka 1655‰) langkung ageung tibatan Ryugu. Volume δD sareng δ15N tina profil Ryukyu, sacara umum, langkung alit tibatan rata-rata pikeun komét kulawarga Jupiter sareng awan Oort (Gambar 4). Nilai δD anu langkung handap tina kondrit CI tiasa ngagambarkeun pangaruh kontaminasi terestrial dina sampel ieu. Kusabab aya kamiripan antara Bells, Danau Tagish, sareng IDP, hétérogénitas anu ageung dina nilai δD sareng δN dina partikel Ryugu tiasa ngagambarkeun parobahan dina tanda tangan isotop awal komposisi organik sareng cai dina tata surya awal. Parobihan isotop anu sami dina δD sareng δN dina partikel Ryugu sareng IDP nunjukkeun yén duanana tiasa kabentuk tina bahan tina sumber anu sami. Dipercaya yén IDP asalna tina sumber komét 14. Ku alatan éta, Ryugu tiasa ngandung bahan sapertos komét sareng/atanapi sahenteuna tata surya luar. Nanging, ieu tiasa langkung sesah tibatan anu urang nyatakeun di dieu kusabab (1) campuran cai sferulit sareng cai anu beunghar D dina awak induk 31 sareng (2) babandingan D/H komét salaku fungsi tina aktivitas komét 32. Nanging, alesan pikeun heterogenitas isotop hidrogén sareng nitrogén anu dititénan dina partikel Ryugu henteu acan kahartos sacara lengkep, sabagian kusabab jumlah analisis anu terbatas anu sayogi ayeuna. Hasil sistem isotop hidrogén sareng nitrogén masih nunjukkeun kamungkinan yén Ryugu ngandung kaseueuran bahan ti luar Tata Surya sahingga tiasa nunjukkeun sababaraha kamiripan sareng komét. Profil Ryugu henteu nunjukkeun korélasi anu jelas antara δ13C sareng δ15N (Tabel Tambahan 4).
Komposisi isotop H sareng N sacara umum tina partikel Ryugu (bunderan beureum: A0002, A0037; bunderan biru: C0068) berkorelasi sareng magnitudo surya 27, kulawarga rata-rata Jupiter (JFC27), sareng komét awan Oort (OCC27), IDP28, sareng kondrule karbon. Babandingan météorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Komposisi isotop dibéré dina Tabel Tambahan 4. Garis putus-putus nyaéta nilai isotop terestrial pikeun H sareng N.
Angkutan zat volatil (misalna bahan organik sareng cai) ka Bumi tetep janten perhatian26,27,33. Zat organik submikron anu aya hubunganana sareng filosilikat kasar dina partikel Ryugu anu diidentifikasi dina panilitian ieu tiasa janten sumber zat volatil anu penting. Zat organik dina filosilikat kasar langkung dijaga tina degradasi16,34 sareng buruk35 tibatan zat organik dina matriks halus. Komposisi isotop hidrogén anu langkung beurat dina partikel hartosna éta sigana moal janten hiji-hijina sumber zat volatil anu dibawa ka Bumi purba. Éta tiasa dicampur sareng komponén kalayan komposisi isotop hidrogén anu langkung hampang, sapertos anu nembe diusulkeun dina hipotesis ayana cai anu didorong ku angin surya dina silikat.
Dina ieu panilitian, urang nunjukkeun yén météorit CI, sanaos pentingna géokimia salaku wawakil tina komposisi sakabéh tata surya,6,10 mangrupikeun sampel anu kacemar terestrial. Kami ogé nyayogikeun bukti langsung pikeun interaksi antara bahan organik alifatik anu beunghar sareng mineral hidrous tatangga sareng nunjukkeun yén Ryugu tiasa ngandung bahan ekstrasurya37. Hasil panilitian ieu sacara jelas nunjukkeun pentingna sampling langsung protoasteroid sareng kabutuhan pikeun ngangkut sampel anu dipulangkeun dina kaayaan anu teu aktip sareng steril. Bukti anu dipidangkeun di dieu nunjukkeun yén partikel Ryugu teu diragukeun mangrupikeun salah sahiji bahan tata surya anu paling teu kacemar anu sayogi pikeun panilitian laboratorium, sareng panilitian salajengna ngeunaan sampel anu berharga ieu pasti bakal ngalegaan pamahaman urang ngeunaan prosés tata surya awal. Partikel Ryugu mangrupikeun perwakilan anu pangsaéna tina komposisi sakabéh tata surya.
Pikeun nangtukeun mikrostruktur anu kompléks sareng sipat kimia tina sampel skala submikron, kami nganggo tomografi komputer berbasis radiasi sinkrotron (SR-XCT) sareng difraksi sinar-X SR (XRD)-CT, analisis FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Teu aya degradasi, polusi kusabab atmosfir bumi, sareng teu aya karusakan tina partikel leutik atanapi sampel mékanis. Samentawis éta, kami parantos ngalaksanakeun analisis volumetrik sistematis nganggo mikroskop éléktron scanning (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analisis aktivasi neutron instrumental (INAA), sareng alat fluorinasi isotop oksigén laser. Prosedur uji coba dipidangkeun dina Gambar Tambahan 3 sareng unggal uji coba dijelaskeun dina bagian-bagian ieu.
Partikel tina astéroid Ryugu dicandak tina modul reentry Hayabusa-2 sareng dikirimkeun ka Pusat Kontrol JAXA di Sagamihara, Jepang, tanpa ngotoran atmosfir Bumi4. Saatos karakterisasi awal sareng non-destruktif di fasilitas anu dikelola JAXA, anggo wadah transfer antar-situs anu tiasa disegel sareng kantong kapsul sampel (kristal safir diaméter 10 atanapi 15 mm sareng stainless steel, gumantung kana ukuran sampel) pikeun nyingkahan gangguan lingkungan. lingkungan. kontaminan y sareng/atanapi taneuh (contona uap cai, hidrokarbon, gas atmosfir sareng partikel leutik) sareng kontaminasi silang antara sampel salami persiapan sampel sareng transportasi antara institut sareng universitas38. Pikeun nyingkahan degradasi sareng polusi kusabab interaksi sareng atmosfir bumi (uap cai sareng oksigén), sadaya jinis persiapan sampel (kalebet chipping nganggo pahat tantalum, nganggo gergaji kawat inten anu saimbang (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) sareng motong epoksi) persiapan pikeun pamasangan) dilaksanakeun dina kotak sarung tangan di handapeun N2 anu bersih sareng garing (titik embun: -80 dugi ka -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Sadaya barang anu dianggo di dieu dibersihkeun ku kombinasi cai ultra murni sareng étanol nganggo gelombang ultrasonik kalayan frékuénsi anu béda-béda.
Di dieu urang nalungtik koleksi météorit Institut Panalungtikan Kutub Nasional (NIPR) ti Pusat Panalungtikan Météorit Antartika (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 sareng CY: Y 980115).
Pikeun transfer antara instrumen pikeun analisis SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS sareng TEM, kami nganggo wadah sampel ultra-ipis universal anu dijelaskeun dina panilitian sateuacana38.
Analisis SR-XCT tina sampel Ryugu dilakukeun nganggo sistem CT terpadu BL20XU/SPring-8. Sistem CT terpadu ieu diwangun ku rupa-rupa modeu pangukuran: modeu widang pandang lega sareng modeu résolusi handap (WL) pikeun néwak sakabéh struktur sampel, widang pandang sempit sareng modeu résolusi luhur (NH) pikeun pangukuran anu akurat tina daérah sampel. minat sareng radiografi pikeun kéngingkeun pola difraksi volume sampel, sareng ngalaksanakeun XRD-CT pikeun kéngingkeun diagram 2D ​​tina fase mineral bidang horizontal dina sampel. Catet yén sadaya pangukuran tiasa dilakukeun tanpa nganggo sistem bawaan pikeun miceun wadah sampel tina dasar, anu ngamungkinkeun pangukuran CT sareng XRD-CT anu akurat. Detektor sinar-X modeu WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) dilengkepan kaméra logam-oksida-semikonduktor (CMOS) 4608 × 4608 piksel tambahan (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) kalayan sintilator anu diwangun ku 10 lutetium aluminium garnet ketebalan kristal tunggal µm (Lu3Al5O12:Ce) sareng lénsa relay. Ukuran piksel dina modeu WL sakitar 0,848 µm. Ku kituna, widang pandang (FOV) dina modeu WL sakitar 6 mm dina modeu CT offset. Detektor sinar-X mode NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) dilengkepan ku sintilator gadolinium-aluminium-galium garnet (Gd3Al2Ga3O12) kandel 20 µm, kaméra CMOS (C11440-22CU) kalayan résolusi 2048 × 2048 piksel; Hamamatsu Photonics) sareng lénsa ×20. Ukuran piksel dina mode NH nyaéta ~0,25 µm sareng widang pandang nyaéta ~0,5 mm. Detektor pikeun mode XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) dilengkepan ku sintilator anu diwangun ku layar bubuk P43 (Gd2O2S:Tb) kandel 50 µm, kaméra CMOS résolusi 2304 × 2304 piksel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) sareng lénsa relay. Detektor ieu gaduh ukuran piksel efektif 19,05 µm sareng widang pandang 43,9 mm2. Pikeun ningkatkeun FOV, kami nerapkeun prosedur CT offset dina modeu WL. Gambar cahaya anu dikirimkeun pikeun rekonstruksi CT diwangun ku gambar dina kisaran 180° dugi ka 360° anu dipantulkeun sacara horizontal di sakitar sumbu rotasi, sareng gambar dina kisaran 0° dugi ka 180°.
Dina modeu XRD, sinar-X difokuskeun ku pelat zona Fresnel. Dina modeu ieu, detektor ditempatkeun 110 mm di tukangeun sampel sareng eureun sinar aya 3 mm di payuneun detektor. Gambar difraksi dina rentang 2θ ti 1,43° dugi ka 18,00° (grating pitch d = 16,6–1,32 Å) diala kalayan titik sinar-X difokuskeun di handapeun widang pandang detektor. Sampel gerak sacara vertikal dina interval anu teratur, kalayan satengah puteran pikeun unggal léngkah scan vertikal. Upami partikel mineral nyumponan kaayaan Bragg nalika diputer ku 180°, dimungkinkeun pikeun kéngingkeun difraksi partikel mineral dina bidang horizontal. Gambar difraksi teras digabungkeun kana hiji gambar pikeun unggal léngkah scan vertikal. Kaayaan uji SR-XRD-CT ampir sami sareng pikeun uji SR-XRD. Dina modeu XRD-CT, detektor diposisikan 69 mm di tukangeun sampel. Gambar difraksi dina rentang 2θ aya dina rentang ti 1,2° nepi ka 17,68° (d = 19,73 nepi ka 1,35 Å), dimana duanana sinar-X sareng pambates sinar aya dina garis tengah widang pandang detektor. Pindai sampel sacara horizontal sareng puterkeun sampel 180°. Gambar SR-XRD-CT diwangun deui kalayan intensitas mineral puncak salaku nilai piksel. Kalayan pamindaian horizontal, sampel biasana dipindai dina 500–1000 léngkah.
Pikeun sadaya ékspérimén, énergi sinar-X ditetepkeun dina 30 keV, sabab ieu mangrupikeun wates handap tina penetrasi sinar-X kana météorit kalayan diaméter sakitar 6 mm. Jumlah gambar anu diala pikeun sadaya pangukuran CT salami rotasi 180° nyaéta 1800 (3600 pikeun program CT offset), sareng waktos paparan pikeun gambar nyaéta 100 ms pikeun modeu WL, 300 ms pikeun modeu NH, 500 ms pikeun XRD, sareng 50 ms. ms pikeun XRD-CT ms. Waktos scan sampel has nyaéta sakitar 10 menit dina modeu WL, 15 menit dina modeu NH, 3 jam pikeun XRD, sareng 8 jam pikeun SR-XRD-CT.
Gambar CT direkonstruksi ku proyéksi balik konvolusional sareng dinormalisasi pikeun koefisien atenuasi linier ti 0 dugi ka 80 cm-1. Parangkat lunak Slice dianggo pikeun nganalisis data 3D sareng parangkat lunak muXRD dianggo pikeun nganalisis data XRD.
Partikel Ryugu anu difiksasi ku époksi (A0029, A0037, C0009, C0014 sareng C0068) laun-laun dipoles dina permukaan dugi ka tingkat pilem lapping inten 0,5 µm (3M) dina kaayaan garing, nyingkahan bahan anu kontak sareng permukaan salami prosés polesan. Permukaan anu dipoles tina unggal sampel mimitina dipariksa ku mikroskop cahaya teras éléktron anu sumebar deui pikeun kéngingkeun gambar mineralogi sareng tékstur (BSE) tina sampel sareng unsur NIPR kualitatif nganggo SEM JEOL JSM-7100F anu dilengkepan ku spéktrométer dispersif énergi (AZtec). gambar énergi). Pikeun unggal sampel, eusi unsur utama sareng minor dianalisis nganggo mikroanalisis probe éléktron (EPMA, JEOL JXA-8200). Analisis partikel filosilikat sareng karbonat dina 5 nA, standar alami sareng sintétis dina 15 keV, sulfida, magnetit, olivin, sareng pirokséna dina 30 nA. Kadar modal diitung tina peta unsur sareng gambar BSE nganggo parangkat lunak ImageJ 1.53 kalayan ambang batas anu pas anu ditetepkeun sacara acak pikeun unggal mineral.
Analisis isotop oksigén dilaksanakeun di Open University (Milton Keynes, Inggris) nganggo sistem fluorinasi laser infrabeureum. Sampel Hayabusa2 dikirimkeun ka Open University 38 dina wadah anu dieusi nitrogén pikeun dipindahkeun antara fasilitas.
Pamuatan sampel dilakukeun dina kotak sarung tangan nitrogén kalayan tingkat oksigén anu diawaskeun di handap 0,1%. Pikeun padamelan analitis Hayabusa2, wadah sampel Ni anyar didamel, anu ngan ukur diwangun ku dua liang sampel (diaméter 2,5 mm, jerona 5 mm), hiji pikeun partikel Hayabusa2 sareng anu sanésna pikeun standar internal obsidian. Salila analisis, sumur sampel anu ngandung bahan Hayabusa2 ditutupan ku jandela BaF2 internal anu kandelna sakitar 1 mm sareng diaméterna 3 mm pikeun nahan sampel salami réaksi laser. Aliran BrF5 ka sampel dijaga ku saluran campuran gas anu dipotong dina wadah sampel Ni. Ruang sampel ogé dikonfigurasi ulang supados tiasa dipiceun tina jalur fluorinasi vakum teras dibuka dina kotak sarung tangan anu dieusi nitrogén. Ruang dua bagian disegel ku segel komprési gasket tambaga sareng klem ranté EVAC Quick Release CeFIX 38. Jandéla BaF2 kandelna 3 mm di luhur ruang ngamungkinkeun pikeun observasi sampel sareng pemanasan laser sacara simultan. Saatos ngeusian sampel, jepit ruang deui sareng sambungkeun deui kana jalur fluorinasi. Sateuacan dianalisis, rohangan sampel dipanaskeun dina vakum dugi ka sakitar 95°C sapeuting pikeun miceun Uap anu kaserep. Saatos dipanaskeun sapeuting, rohangan éta diantos dugi ka suhu kamar teras bagian anu kakeunaan atmosfir nalika mindahkeun sampel dibersihkeun ku tilu aliquot BrF5 pikeun miceun Uap. Prosedur ieu mastikeun yén sampel Hayabusa 2 henteu kakeunaan atmosfir sareng henteu kacemar ku Uap tina bagian jalur fluorinasi anu dialirkeun ka atmosfir nalika ngeusian sampel.
Sampel partikel Ryugu C0014-4 sareng Orgueil (CI) dianalisis dina modeu "tunggal" anu dimodifikasi42, sedengkeun analisis Y-82162 (CY) dilakukeun dina baki tunggal kalayan sababaraha sumur sampel41. Kusabab komposisi anhidratna, teu kedah nganggo hiji metode pikeun kondrit CY. Sampel dipanaskeun nganggo laser CO2 infra red Photon Machines Inc. kakuatan 50 W (10,6 µm) anu dipasang dina gantry XYZ kalayan ayana BrF5. Sistem vidéo anu diwangun ngawaskeun jalanna réaksi. Saatos fluorinasi, O2 anu dibébaskeun digosok nganggo dua jebakan nitrogén kriogenik sareng ranjang KBr anu dipanaskeun pikeun miceun kaleuwihan fluorin. Komposisi isotop oksigén anu dimurnikeun dianalisis dina spéktrométer massa dual-channel Thermo Fisher MAT 253 kalayan résolusi massa sakitar 200.
Dina sababaraha kasus, jumlah gas O2 anu dileupaskeun nalika réaksi sampel kirang ti 140 µg, nyaéta wates perkiraan pikeun ngagunakeun alat bellow dina spéktrométer massa MAT 253. Dina kasus ieu, anggo mikrovolume pikeun analisis. Saatos nganalisis partikel Hayabusa2, standar internal obsidian difluorinasi sareng komposisi isotop oksigénna ditangtukeun.
Ion tina fragmen NF+ NF3+ ngaganggu sinar kalayan massa 33 (16O17O). Pikeun ngaleungitkeun masalah poténsial ieu, kaseueuran sampel diprosés nganggo prosedur pamisahan kriogenik. Ieu tiasa dilakukeun dina arah maju sateuacan analisis MAT 253 atanapi salaku analisis kadua ku cara mulangkeun gas anu dianalisis deui ka ayakan molekuler khusus sareng ngaliwatkeun deui saatos pamisahan kriogenik. Pamisahan kriogenik ngalibatkeun nyayogikeun gas ka ayakan molekuler dina suhu nitrogén cair teras ngaleupaskeun kana ayakan molekuler primér dina suhu -130°C. Uji coba éksténsif nunjukkeun yén NF+ tetep dina ayakan molekuler munggaran sareng teu aya fraksinasi anu signifikan anu lumangsung nganggo metode ieu.
Dumasar kana analisis anu diulang-ulang tina standar obsidian internal urang, akurasi sakabéh sistem dina modeu bellows nyaéta: ±0,053‰ pikeun δ17O, ±0,095‰ pikeun δ18O, ±0,018‰ pikeun Δ17O (2 sd). Analisis isotop oksigén dibikeun dina notasi delta standar, dimana delta18O diitung salaku:
Ogé anggo babandingan 17O/16O pikeun δ17O. VSMOW nyaéta standar internasional pikeun Standar Cai Laut Rata-rata Wina. Δ17O ngagambarkeun simpangan tina garis fraksinasi bumi, sareng rumus itunganna nyaéta: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. Sadaya data anu dipidangkeun dina Tabel Tambahan 3 parantos disaluyukeun celahna.
Bagian-bagian anu kandelna sakitar 150 dugi ka 200 nm diekstrak tina partikel Ryugu nganggo instrumen Hitachi High Tech SMI4050 FIB di JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Catet yén sadaya bagian FIB dicandak tina fragmen partikel anu teu acan diolah saatos dipiceun tina wadah anu dieusi gas N2 pikeun transfer antar objék. Fragmen-fragmen ieu henteu diukur ku SR-CT, tapi diolah kalayan paparan minimal kana atmosfir bumi pikeun nyingkahan poténsi karusakan sareng kontaminasi anu tiasa mangaruhan spéktrum karbon K-edge. Saatos déposisi lapisan pelindung tungsten, daérah anu dipikaresep (dugi ka 25 × 25 μm2) dipotong sareng diipiskeun ku sinar ion Ga+ dina tegangan akselerasi 30 kV, teras dina 5 kV sareng arus probe 40 pA pikeun ngaminimalkeun karusakan permukaan. Bagian anu ultra ipis teras disimpen dina bolong tambaga anu digedekeun (bolong Kochi) 39 nganggo mikromanipulator anu dilengkepan FIB.
Pélét Ryugu A0098 (1.6303mg) sareng C0068 (0.6483mg) disegel dua kali dina lambaran polietilen murni murni dina kotak sarung tangan anu dieusi nitrogén murni dina SPring-8 tanpa aya interaksi sareng atmosfir bumi. Persiapan sampel pikeun JB-1 (batuan rujukan géologis anu dikaluarkeun ku Survei Géologi Jepang) dilaksanakeun di Universitas Metropolitan Tokyo.
INAA diayakeun di Institut Radiasi Terpadu sareng Élmu Nuklir, Universitas Kyoto. Sampel-sampelna diiradiasi dua kali kalayan siklus iradiasi anu béda-béda anu dipilih dumasar kana satengah umur nuklida anu dianggo pikeun kuantifikasi unsur. Mimitina, sampel diiradiasi dina tabung iradiasi pneumatik salami 30 detik. Fluks neutron termal sareng gancang dina gambar 3 nyaéta 4,6 × 1012 sareng 9,6 × 1011 cm-2 s-1, masing-masing, pikeun nangtukeun eusi Mg, Al, Ca, Ti, V sareng Mn. Bahan kimia sapertos MgO (murni 99,99%, Kimia Soekawa), Al (murni 99,9%, Kimia Soekawa), sareng logam Si (murni 99,999%, Kimia Murni FUJIFILM Wako) ogé diiradiasi pikeun ngabenerkeun réaksi nuklir anu ngaganggu sapertos (n, n). Sampel éta ogé diiradiasi ku natrium klorida (kamurnian 99,99%; MANAC) pikeun ngoréksi parobahan dina fluks neutron.
Saatos iradiasi neutron, lambaran polietilén luar diganti ku anu énggal, sareng radiasi gamma anu dipancarkeun ku sampel sareng rujukan langsung diukur nganggo detektor Ge. Sampel anu sami diiradiasi deui salami 4 jam dina tabung iradiasi pneumatik. 2 ngagaduhan fluks neutron termal sareng gancang 5,6 1012 sareng 1,2 1012 cm-2 s-1, masing-masing, pikeun nangtukeun Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Eusi Se, Sb, Os, Ir sareng Au. Sampel kontrol Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, sareng Au diiradiasi ku cara nerapkeun jumlah anu pas (ti 10 dugi ka 50 μg) larutan standar kalayan konsentrasi anu dipikanyaho tina unsur-unsur ieu kana dua lambar kertas saring, dituturkeun ku iradiasi sampel. Cacah sinar gamma dilakukeun di Institut Radiasi Terpadu sareng Élmu Nuklir, Universitas Kyoto sareng Pusat Panalungtikan RI, Universitas Metropolitan Tokyo. Prosedur analitik sareng bahan rujukan pikeun nangtukeun kuantitatif unsur INAA sami sareng anu dijelaskeun dina panilitian kami sateuacanna.
Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) dianggo pikeun ngumpulkeun pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) sareng C0087 (<1 mg) di NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) dianggo pikeun ngumpulkeun pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) sareng C0087 (<1 mg) di NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг (≈ 7 мг), A003 C мг) dina NIPR. Difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab) dianggo pikeun ngumpulkeun pola difraksi sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), sareng C0087 (<1 mg) dina 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) 的衍使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集 Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的衍 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) atanapi получены в NIPR с использованием ренткрат (Rigaku SmartLab). Pola difraksi sinar-X tina sampel Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) sareng C0087 (<1 mg) diala di NIPR nganggo difraktometer sinar-X (Rigaku SmartLab).Sadaya sampel digiling jadi bubuk lemes dina wafer silikon non-reflektif nganggo pelat kaca safir teras disebarkeun sacara rata dina wafer silikon non-reflektif tanpa cairan (cai atanapi alkohol). Kaayaan pangukuran sapertos kieu: Radiasi sinar-X Cu Kα dihasilkeun dina tegangan tabung 40 kV sareng arus tabung 40 mA, panjang celah pangwates nyaéta 10 mm, sudut divergensi nyaéta (1/6)°, kecepatan rotasi dina pesawat nyaéta 20 rpm, sareng rentangna nyaéta 2θ (sudut Bragg ganda) nyaéta 3-100° sareng peryogi sakitar 28 jam kanggo dianalisis. Optik Bragg Brentano anu dianggo. Detektorna nyaéta detektor semikonduktor silikon hiji diménsi (D/teX Ultra 250). Sinar-X Cu Kβ dipiceun nganggo filter Ni. Ngagunakeun sampel anu sayogi, pangukuran saponit magnésium sintétis (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentin (serpentin daun, Miyazu, Nikka) sareng pirhotit (monoklinik 4C, Chihua, Mexico Watts) dibandingkeun pikeun ngaidentipikasi puncak sareng nganggo data difraksi data file bubuk ti Pusat Internasional pikeun Data Difraksi, dolomit (PDF 01-071-1662) sareng magnetit (PDF 00-019-0629). Data difraksi ti Ryugu ogé dibandingkeun sareng data ngeunaan kondrit karbon anu dihidrolisis, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, sareng Y 980115 CY (tahap pemanasan III, 500–750°C). Babandingan éta nunjukkeun kamiripan sareng Orgueil, tapi henteu sareng Y-791198 sareng Y 980115.
Spéktra NEXAFS kalayan ujung karbon K tina bagian ultra-ipis sampel anu didamel tina FIB diukur nganggo saluran STXM BL4U di fasilitas sinkrotron UVSOR di Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Jepang). Ukuran titik sinar anu difokuskeun sacara optik kalayan pelat zona Fresnel nyaéta sakitar 50 nm. Léngkah énergi nyaéta 0,1 eV pikeun struktur anu saé tina daérah ujung caket (283,6–292,0 eV) sareng 0,5 eV (280,0–283,5 eV sareng 292,5–300,0 eV) pikeun daérah payun sareng payun tukang. waktos pikeun unggal piksel gambar disetel ka 2 ms. Saatos dievakuasi, rohangan analitis STXM dieusi ku hélium dina tekanan sakitar 20 mbar. Ieu ngabantosan pikeun ngaminimalkeun hanyutan termal tina alat optik sinar-X dina rohangan sareng wadah sampel, ogé pikeun ngirangan karusakan sampel sareng/atanapi oksidasi. Spéktra karbon NEXAFS K-edge dihasilkeun tina data anu ditumpuk nganggo parangkat lunak aXis2000 sareng parangkat lunak pamrosésan data STXM anu dipatenkeun. Catet yén wadah transfer sampel sareng kotak sarung tangan dianggo pikeun nyingkahan oksidasi sareng kontaminasi sampel.
Saatos analisis STXM-NEXAFS, komposisi isotop hidrogén, karbon, sareng nitrogén tina irisan Ryugu FIB dianalisis nganggo pencitraan isotop nganggo JAMSTEC NanoSIMS 50L. Sinar primér Cs+ anu fokus sakitar 2 pA pikeun analisis isotop karbon sareng nitrogén sareng sakitar 13 pA pikeun analisis isotop hidrogén dirasterisasi dina daérah sakitar 24 × 24 µm2 dugi ka 30 × 30 µm2 dina sampel. Saatos prespray 3 menit dina arus sinar primér anu relatif kuat, unggal analisis dimimitian saatos stabilisasi inténsitas sinar sekundér. Pikeun analisis isotop karbon sareng nitrogén, gambar 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– sareng 12C15N– sacara simultan diala nganggo deteksi multipleks pengali tujuh éléktron kalayan résolusi massa sakitar 9000, anu cekap pikeun misahkeun sadaya sanyawa isotop anu relevan. gangguan (nyaéta 12C1H dina 13C sareng 13C14N dina 12C15N). Pikeun analisis isotop hidrogén, gambar 1H-, 2D- sareng 12C- diala kalayan résolusi massa sakitar 3000 kalayan deteksi sababaraha kali nganggo tilu pangali éléktron. Unggal analisis diwangun ku 30 gambar anu discan tina daérah anu sami, kalayan hiji gambar anu diwangun ku 256 × 256 piksel pikeun analisis isotop karbon sareng nitrogén sareng 128 × 128 piksel pikeun analisis isotop hidrogén. Waktos reureuh nyaéta 3000 µs per piksel pikeun analisis isotop karbon sareng nitrogén sareng 5000 µs per piksel pikeun analisis isotop hidrogén. Kami parantos nganggo 1-hidroksibenzotriazol hidrat salaku standar isotop hidrogén, karbon sareng nitrogén pikeun ngalibrasi fraksinasi massa instrumental45.
Pikeun nangtukeun komposisi isotop silikon tina grafit presolar dina profil FIB C0068-25, kami nganggo genep pangali éléktron kalayan résolusi massa sakitar 9000. Gambar-gambar éta diwangun ku 256 × 256 piksel kalayan waktos reureuh 3000 µs per piksel. Kami ngalibrasi instrumen fraksinasi massa nganggo wafer silikon salaku standar hidrogén, karbon, sareng isotop silikon.
Gambar isotop diolah nganggo perangkat lunak pencitraan NanoSIMS45 NASA. Data dikoréksi pikeun waktos maot pangali éléktron (44 ns) sareng épék datangna kuasi-simultan. Alignment scan anu béda pikeun unggal gambar pikeun ngoréksi hanyutan gambar nalika akuisisi. Gambar isotop ahir didamel ku cara nambihan ion sekundér tina unggal gambar pikeun unggal piksel scan.
Saatos analisis STXM-NEXAFS sareng NanoSIMS, bagian FIB anu sami dipariksa nganggo mikroskop éléktron transmisi (JEOL JEM-ARM200F) dina tegangan akselerasi 200 kV di Kochi, JAMSTEC. Mikrostrukturna dititénan nganggo TEM medan caang sareng TEM scanning sudut luhur dina medan poék. Fase mineral diidéntifikasi ku difraksi éléktron titik sareng pencitraan pita kisi, sareng analisis kimia dilakukeun ku EDS nganggo detektor hanyutan silikon 100 mm2 sareng parangkat lunak JEOL Analysis Station 4.30. Pikeun analisis kuantitatif, inténsitas sinar-X karakteristik pikeun unggal unsur diukur dina mode scanning TEM kalayan waktos akuisisi data tetep 30 detik, daérah scanning sinar ~100 × 100 nm2, sareng arus sinar 50 pA. Babandingan (Si + Al)-Mg-Fe dina silikat berlapis ditangtukeun nganggo koefisien ékspériméntal k, dikoréksi pikeun ketebalan, anu diala tina standar pyropagarnet alami.
Sadaya gambar sareng analisis anu dianggo dina panilitian ieu sayogi dina JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Artikel ieu nyayogikeun data asli.
Kitari, K. et al. Komposisi beungeut astéroid 162173 Ryugu sakumaha anu dititénan ku instrumen Hayabusa2 NIRS3. Élmu 364, 272–275.
Kim, AJ Kondrit karbon tipe Yamato (CY): analog tina permukaan astéroid Ryugu? Geokimia 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Analisis komposisi munggaran sampel Ryugu dilakukeun nganggo mikroskop hiperspektral MicroOmega. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Analisis awal sampel Hyabusa2 anu dipulangkeun ti astéroid tipe-C Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).