Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina usaidizi mdogo wa CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Utangamano katika Internet Explorer). Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Kwa kuwa tete na ina utajiri wa vitu vya kikaboni, asteroidi za aina ya C zinaweza kuwa moja ya vyanzo vikuu vya maji Duniani. Kwa sasa, chondrites zenye kaboni hutoa wazo bora la muundo wao wa kemikali, lakini taarifa kuhusu vimondo zimepotoshwa: ni aina zenye kudumu zaidi pekee ndizo husalia kuingia angahewa na kisha kuingiliana na mazingira ya dunia. Hapa tunawasilisha matokeo ya utafiti wa kina wa ujazo na uchanganuzi mdogo wa chembe ya msingi ya Ryugu iliyoletwa Duniani na chombo cha anga cha Hayabusa-2. Chembe za Ryugu zinaonyesha ulinganifu wa karibu katika muundo na chondrites za CI (aina ya Iwuna) ambazo hazina sehemu za kemikali lakini zimebadilishwa maji, ambazo hutumika sana kama kiashiria cha muundo wa jumla wa mfumo wa jua. Sampuli hii inaonyesha uhusiano tata wa anga kati ya viumbe hai vya alifatiki na silikati zenye tabaka na inaonyesha halijoto ya juu ya karibu 30 °C wakati wa mmomonyoko wa maji. Tulipata wingi wa deuterium na diazonium unaoendana na asili ya nje ya jua. Chembe za Ryugu ndizo nyenzo za kigeni ambazo hazijachafuliwa na zisizotenganishwa kuwahi kusomwa na zinafaa zaidi muundo wa jumla wa mfumo wa jua.
Kuanzia Juni 2018 hadi Novemba 2019, chombo cha anga cha Hayabusa2 cha Shirika la Uchunguzi wa Anga la Japani (JAXA) kilifanya utafiti wa kina wa mbali wa Ryugu ya asteroidi. Data kutoka kwa Spectrometer ya Karibu ya Infrared (NIRS3) huko Hayabusa-2 zinaonyesha kwamba Ryugu inaweza kuwa imeundwa na nyenzo inayofanana na chondrites za kaboni zenye metamorphic ya joto na/au mshtuko. Sambamba ya karibu zaidi ni CY chondrite (aina ya Yamato) 2. Albedo ya chini ya Ryugu inaweza kuelezewa na uwepo wa idadi kubwa ya vipengele vyenye kaboni nyingi, pamoja na ukubwa wa chembe, unyeyukaji, na athari za hali ya hewa ya anga. Chombo cha anga cha Hayabusa-2 kilitua mara mbili na kukusanya sampuli huko Ryuga. Wakati wa kutua kwa kwanza mnamo Februari 21, 2019, nyenzo za uso zilipatikana, ambazo zilihifadhiwa katika sehemu A ya kidonge cha kurudi, na wakati wa kutua kwa pili mnamo Julai 11, 2019, nyenzo zilikusanywa karibu na kreta bandia iliyoundwa na kigugumizi kidogo kinachobebeka. Sampuli hizi huhifadhiwa katika Kata C. Uainishaji wa awali usioharibu wa chembe katika Hatua ya 1 katika vyumba maalum, visivyochafuliwa na vilivyojaa nitrojeni safi katika vituo vinavyosimamiwa na JAXA ulionyesha kuwa chembe za Ryugu zilikuwa sawa zaidi na chondrites za CI4 na zilionyesha "viwango mbalimbali vya tofauti"3. Uainishaji unaoonekana kupingana wa Ryugu, sawa na chondrites za CY au CI, unaweza tu kutatuliwa kwa uainishaji wa kina wa isotopiki, elementi, na madini wa chembe za Ryugu. Matokeo yaliyowasilishwa hapa yanatoa msingi thabiti wa kubaini ni maelezo gani kati ya haya mawili ya awali kwa muundo wa jumla wa Ryugu ya asteroidi yanayowezekana zaidi.
Vidonge nane vya Ryugu (takriban 60mg kwa jumla), vinne kutoka Chumba A na vinne kutoka Chumba C, viliwekwa katika Awamu ya 2 ili kusimamia timu ya Kochi. Lengo kuu la utafiti ni kufafanua asili, asili na historia ya mageuko ya Ryugu ya asteroidi, na kuorodhesha kufanana na tofauti na sampuli zingine zinazojulikana za nje ya sayari kama vile chondrites, chembe za vumbi za kati ya sayari (IDPs) na nyota zinazorudi. Sampuli zilizokusanywa na misheni ya Stardust ya NASA.
Uchambuzi wa kina wa madini wa chembe tano za Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 na C0068) ulionyesha kuwa zinaundwa zaidi na fizilosiliti zenye chembe ndogo na kubwa (~64–88 vol.%; Mchoro 1a, b, Mchoro wa Nyongeza 1). na jedwali la ziada 1). Filosilititi zenye chembe kubwa hutokea kama mkusanyiko wa pinnate (hadi makumi ya mikroni kwa ukubwa) katika matrices zenye chembe ndogo, zenye chembe nyingi za fizilosiliti (chini ya mikroni chache kwa ukubwa). Chembe za silikati zenye tabaka ni symbionts za serpentine-saponite (Mchoro 1c). Ramani ya (Si + Al)-Mg-Fe pia inaonyesha kuwa matrix ya silikati yenye tabaka kubwa ina muundo wa kati kati ya serpentine na saponite (Mchoro 2a, b). Matrix ya phylosilicate ina madini ya kaboneti (~2–21 vol.%), madini ya sulfidi (~2.4–5.5 vol.%), na magnetite (~3.6–6.8 vol.%). Mojawapo ya chembe zilizochunguzwa katika utafiti huu (C0009) ilikuwa na kiasi kidogo (~0.5 vol.%) cha silikati zisizo na maji (olivine na pyroxene), ambazo zinaweza kusaidia kutambua nyenzo asili iliyounda jiwe ghafi la Ryugu5. Silikati hii isiyo na maji ni nadra katika tembe za Ryugu na ilitambuliwa vyema tu katika tembe za C0009. Kaboneti zipo kwenye tembe kama vipande (chini ya mikroni mia chache), hasa dolomite, zenye kiasi kidogo cha kalsiamu kaboneti na brinell. Magnetite hutokea kama chembe zilizotengwa, framboidi, plaques, au aggregates za duara. Sulfidi zinawakilishwa zaidi na pyrrhotite katika mfumo wa prisms/sahani za hexagonal zisizo za kawaida au laths. Matrix ina kiasi kikubwa cha pentlandite ya submicron au pamoja na pyrrhotite. Awamu zenye utajiri wa kaboni (za ukubwa wa chini ya µm 10) hutokea kila mahali kwenye matrix yenye utajiri wa phylosilicate. Awamu zenye utajiri wa kaboni (za ukubwa wa chini ya µm 10) hutokea kila mahali kwenye matrix yenye utajiri wa phylosilicate. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Awamu zenye utajiri wa kaboni (za ukubwa wa chini ya µm 10) hutokea kila mahali kwenye matrix yenye utajiri wa phylosilicate.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. Awamu zenye utajiri wa kaboni (zaidi ya µm 10) hutawala zaidi kwenye matrix yenye utajiri wa phylosilicate.Madini mengine ya ziada yanaonyeshwa katika Jedwali la Nyongeza 1. Orodha ya madini yaliyobainishwa kutoka kwa muundo wa mtawanyiko wa X-ray wa mchanganyiko wa C0087 na A0029 na A0037 inaendana sana na ile iliyobainishwa katika chondriti ya CI (Orgueil), lakini hutofautiana sana na chondriti za CY na CM (aina ya Mighei) (Mchoro 1 na data iliyopanuliwa na Mchoro wa Nyongeza 2). Jumla ya kiwango cha elementi za chembe za Ryugu (A0098, C0068) pia inaendana na chondriti 6 CI (data iliyopanuliwa, Mchoro 2 na Jedwali la Nyongeza 2). Kwa upande mwingine, chondriti za CM zimepungua katika elementi tete za wastani na zenye nguvu, hasa Mn na Zn, na juu zaidi katika elementi zinazopinga7. Viwango vya baadhi ya elementi hutofautiana sana, ambayo inaweza kuwa kielelezo cha tofauti za asili za sampuli kutokana na ukubwa mdogo wa chembe za kibinafsi na upendeleo unaotokana wa sampuli. Sifa zote za petroli, madini na elementi zinaonyesha kwamba chembe za Ryugu zinafanana sana na chondriti CI8,9,10. Isipokuwa dhahiri ni ukosefu wa ferrihydrite na sulfate katika chembe za Ryugu, ikidokeza kwamba madini haya katika chondriti za CI yaliundwa na hali ya hewa ya ardhini.
a, Picha ya X-ray ya Mg Kα (nyekundu), Ca Kα (kijani), Fe Kα (bluu), na S Kα (njano) sehemu iliyosuguliwa kavu C0068. Sehemu hiyo ina silikati zenye tabaka (nyekundu: ~88 vol%), kaboneti (dolomite; kijani kibichi: ~1.6 vol%), magnetite (bluu: ~5.3 vol%) na sulfidi (njano: sulfidi = ~2.5% vol. insha. b, picha ya eneo la kontua katika elektroni zilizotawanyika nyuma kwenye a. Bru - haijakomaa; Dole - dolomite; FeS ni sulfidi ya chuma; Mag - magnetite; juisi - jiwe la sabuni; Srp - serpentine. c, picha ya hadubini ya elektroni ya upitishaji wa ubora wa juu (TEM) ya mwingiliano wa kawaida wa saponite-serpentine unaoonyesha bendi za kimiani za serpentine na saponite za 0.7 nm na 1.1 nm, mtawalia.
Muundo wa matrix na silikati zenye tabaka (katika %) ya chembe za Ryugu A0037 (duara nyekundu dhabiti) na C0068 (duara bluu dhabiti) unaonyeshwa katika mfumo wa ternary wa (Si+Al)-Mg-Fe. a, Matokeo ya Electron Probe Microanalysis (EPMA) yaliyopangwa dhidi ya chondrites za CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 yaliyoonyeshwa kwa kijivu kwa kulinganisha. b, Uchambuzi wa Skani ya TEM (STEM) na spektroskopia ya X-ray ya kutawanya nishati (EDS) iliyoonyeshwa kwa kulinganisha na vimondo vya Orgueil9 na Murchison46 na IDP47 yenye maji. Filosilikati zenye chembe chembe ndogo na zenye chembe kubwa zilichambuliwa, kuepuka chembe ndogo za sulfidi ya chuma. Mistari yenye nukta katika a na b inaonyesha mistari ya kuyeyuka ya saponite na serpentine. Muundo wenye utajiri wa chuma katika a unaweza kuwa kutokana na chembe ndogo za sulfidi ya chuma ndani ya chembe za silikati zenye tabaka, ambazo haziwezi kutengwa na azimio la anga la uchanganuzi wa EPMA. Pointi za data zenye kiwango cha juu cha Si kuliko saponite katika b zinaweza kusababishwa na uwepo wa nyenzo zenye umbo la nano zenye utajiri wa silikoni isiyo na umbo katika sehemu za ndani za safu ya phylosilicate. Idadi ya uchambuzi: N=69 kwa A0037, N=68 kwa EPMA, N=68 kwa C0068, N=19 kwa A0037 na N=27 kwa C0068 kwa STEM-EDS. c, ramani ya isotopu ya chembe ya trioksi Ryugu C0014-4 ikilinganishwa na thamani za chondrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) na data ya fasihi (CM na C2-ung)41,48,49. Tumepata data ya vimondo vya Orgueil na Y-82162. CCAM ni mstari wa madini ya chondrite isiyo na maji, TFL ni mstari wa kugawanya ardhi. d, ramani za Δ17O na δ18O za chembe ya Ryugu C0014-4, CI chondriti (Orgueil), na CY chondriti (Y-82162) (utafiti huu). Δ17O_Ryugu: Thamani ya Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Thamani ya wastani ya Δ17O kwa Orgueil. Δ17O_Y-82162: Thamani ya wastani ya Δ17O kwa Y-82162. Data ya CI na CY kutoka kwa fasihi 41, 48, 49 pia imeonyeshwa kwa ajili ya kulinganisha.
Uchambuzi wa isotopu nyingi za oksijeni ulifanywa kwenye sampuli ya miligramu 1.83 ya nyenzo iliyotolewa kutoka kwa C0014 chembechembe kwa kutumia fluorination ya leza (Mbinu). Kwa kulinganisha, tuliendesha nakala saba za Orgueil (CI) (jumla ya uzito = 8.96 mg) na nakala saba za Y-82162 (CY) (jumla ya uzito = 5.11 mg) (Jedwali la Nyongeza 3).
Kwenye mchoro 2d inaonyesha utengano wazi wa Δ17O na δ18O kati ya chembe za wastani za uzito wa Orgueil na Ryugu ikilinganishwa na Y-82162. Δ17O ya chembe ya Ryugu C0014-4 ni kubwa kuliko ile ya chembe ya Orgeil, licha ya mwingiliano katika sekunde 2. Chembe za Ryugu zina thamani kubwa za Δ17O ikilinganishwa na Orgeil, ambayo inaweza kuonyesha uchafuzi wa ardhi wa mwisho tangu kuanguka kwake mwaka wa 1864. Hali ya hewa katika mazingira ya ardhi11 lazima husababisha kuingizwa kwa oksijeni ya angahewa, na kuleta uchambuzi wa jumla karibu na mstari wa ugawaji wa ardhi (TFL). Hitimisho hili linaendana na data ya madini (iliyojadiliwa hapo awali) kwamba chembe za Ryugu hazina hidrati au sulfate, huku Orgeil ikiwa nayo.
Kulingana na data ya madini hapo juu, matokeo haya yanaunga mkono uhusiano kati ya nafaka za Ryugu na kondriti za CI, lakini yanaondoa uhusiano kati ya kondriti za CY. Ukweli kwamba nafaka za Ryugu hazihusiani na kondriti za CY, ambazo zinaonyesha dalili wazi za upungufu wa maji mwilini, ni jambo la kushangaza. Uchunguzi wa obiti wa Ryugu unaonekana kuashiria kwamba imepitia upungufu wa maji mwilini na kwa hivyo ina uwezekano mkubwa inaundwa na nyenzo za CY. Sababu za tofauti hii inayoonekana bado hazijaeleweka. Uchambuzi wa isotopu ya oksijeni ya chembe zingine za Ryugu umewasilishwa katika karatasi sambamba 12. Hata hivyo, matokeo ya seti hii ya data iliyopanuliwa pia yanaendana na uhusiano kati ya chembe za Ryugu na kondriti za CI.
Kwa kutumia mbinu za uchanganuzi mdogo zilizoratibiwa (Mchoro wa Nyongeza 3), tulichunguza usambazaji wa anga wa kaboni kikaboni juu ya eneo lote la uso wa sehemu ya miale ya ioni iliyolengwa (FIB) C0068.25 (Michoro 3a–f). Muundo mwembamba wa spektra ya kunyonya kaboni ya X-ray (NEXAFS) karibu na ukingo katika sehemu ya C0068.25 inayoonyesha vikundi kadhaa vya utendaji kazi - aromatic au C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) na C( =O)O (288.8 eV) - muundo wa graphene haupo katika 291.7 eV (Mchoro 3a), ambayo ina maana kiwango cha chini cha tofauti ya joto. Kilele kikali cha CH (287.5 eV) cha sehemu ya kikaboni ya C0068.25 hutofautiana na kikaboni kisichoyeyuka cha chondrites za kaboni zilizosomwa hapo awali na kinafanana zaidi na IDP14 na chembe za kometari zilizopatikana na misheni ya Stardust. Kilele chenye nguvu cha CH katika 287.5 eV na kilele dhaifu sana cha aromatiki au C=C katika 285.2 eV vinaonyesha kuwa misombo ya kikaboni ina utajiri wa misombo ya alifatiki (Mchoro 3a na Mchoro wa Nyongeza 3a). Maeneo yenye utajiri wa misombo ya kikaboni ya alifatiki yanapatikana katika phyllosilicates zenye chembe kubwa, na pia katika maeneo yenye muundo duni wa kaboni yenye aromatiki (au C=C) (Mchoro 3c,d). Kwa upande mwingine, A0037,22 (Mchoro wa Nyongeza 3) ilionyesha kwa kiasi fulani kiwango cha chini cha maeneo yenye kaboni nyingi ya alifatiki. Mineraolojia ya msingi ya nafaka hizi ina utajiri wa kaboneti, sawa na chondrite CI 16, ikidokeza mabadiliko makubwa ya maji ya chanzo (Jedwali la Nyongeza 1). Hali za oksidi zitapendelea viwango vya juu vya vikundi vya utendaji kazi vya kabonili na kaboksili katika misombo ya kikaboni inayohusishwa na kaboneti. Usambazaji wa submicron wa viumbe hai wenye miundo ya kaboni ya alifatiki unaweza kuwa tofauti sana na usambazaji wa silikati zenye chembe kubwa zenye chembe kubwa. Vidokezo vya misombo ya kikaboni ya alifatiki inayohusishwa na phyllosilicate-OH vilipatikana katika kimondo cha Ziwa Tagish. Data ya uchanganuzi mdogo iliyoratibiwa inaonyesha kwamba vitu vya kikaboni vilivyo na misombo ya alifatiki vinaweza kuenea katika asteroidi za aina ya C na kuhusishwa kwa karibu na phyllosilicate. Hitimisho hili linaendana na ripoti za awali za CH za alifatiki/aromatic katika chembe za Ryugu zilizoonyeshwa na MicroOmega, darubini ya hyperspectral iliyo karibu na infrared. Swali muhimu na lisilotatuliwa ni kama sifa za kipekee za misombo ya kikaboni yenye utajiri wa kaboni ya alifatiki inayohusishwa na phyllosilicate zenye chembe kubwa zilizoonekana katika utafiti huu zinapatikana tu kwenye Ryugu ya asteroidi.
a, Spektra ya kaboni ya NEXAFS imerekebishwa hadi 292 eV katika eneo lenye aromatiki (C=C) tajiri (nyekundu), katika eneo lenye aromatiki tajiri (kijani), na katika matrix (bluu). Mstari wa kijivu ni wigo wa kikaboni usioyeyuka wa Murchison 13 kwa kulinganisha. au, kitengo cha usuluhishi. b, Picha ya spektra ya upitishaji wa skanning ya X-ray (STXM) ya ukingo wa kaboni K inayoonyesha kuwa sehemu hiyo inaongozwa na kaboni. c, njama ya mchanganyiko wa RGB yenye maeneo yenye aromatiki tajiri (C=C) (nyekundu), maeneo yenye aromatiki tajiri (kijani), na matrix (bluu). d, vikaboni vilivyo na misombo ya alifatiki iliyojaa vimejilimbikizia katika phyllosilicate yenye chembe kubwa, eneo hilo limekuzwa kutoka kwa visanduku vyeupe vyenye nukta katika b na c. e, nanospheres kubwa (ng-1) katika eneo lililokuzwa kutoka kwa kisanduku cheupe chenye nukta katika b na c. Kwa: pyrrhotite. Pn: nikeli-chromite. f, Spektrometri ya Uzito wa Ioni Sekondari ya Nanoscale (NanoSIMS), Hidrojeni (1H), Kaboni (12C), na picha za elementi za Nitrojeni (12C14N), picha za uwiano wa elementi za 12C/1H, na picha za isotopu za δD, δ13C, na δ15N – Sehemu ya PG-1: grafiti ya kabla ya jua yenye utajiri mkubwa wa 13C (Jedwali la Nyongeza 4).
Uchunguzi wa kinetiki wa uharibifu wa vitu vya kikaboni katika vimondo vya Murchison unaweza kutoa taarifa muhimu kuhusu usambazaji usio wa kawaida wa vitu vya kikaboni vya alifatiki vilivyo na chembe za Ryugu. Utafiti huu unaonyesha kwamba vifungo vya CH vya alifatiki katika vitu vya kikaboni huendelea hadi halijoto ya juu ya takriban 30°C kwa mzazi na/au mabadiliko na uhusiano wa wakati na halijoto (km miaka 200 kwa 100°C na 0°C miaka milioni 100). . Ikiwa mtangulizi hajapashwa joto kwa zaidi ya muda fulani, usambazaji wa awali wa viumbe hai vya alifatiki vilivyo na phylosilicate unaweza kuhifadhiwa. Hata hivyo, mabadiliko ya maji ya miamba chanzo yanaweza kutatanisha tafsiri hii, kwani A0037 yenye utajiri wa kaboneti haionyeshi maeneo yoyote ya alifatiki yenye utajiri wa kaboni yanayohusiana na phylosilicate. Mabadiliko haya ya halijoto ya chini yanalingana na uwepo wa feldspar ya ujazo katika chembe za Ryugu (Jedwali la Nyongeza 1) 20.
Sehemu C0068.25 (ng-1; Michoro 3a–c,e) ina nanosphere kubwa inayoonyesha aromatiki nyingi (au C=C), yenye kiwango cha wastani cha alifatiki, na spektri dhaifu ya C(=O)O na C=O. . Saini ya kaboni ya alifatiki hailingani na sahihi ya viumbe hai visivyoyeyuka kwa wingi na nanosphere za kikaboni zinazohusiana na chondriti (Mchoro 3a) 17,21. Uchambuzi wa spektroskopia wa Raman na infrared wa nanosphere katika Ziwa Tagish ulionyesha kuwa zinajumuisha misombo ya kikaboni ya alifatiki na iliyooksidishwa na misombo ya kikaboni ya policycliki iliyoharibika yenye muundo tata22,23. Kwa sababu matrix inayozunguka ina viumbe hai vilivyo na misombo ya alifatiki, sahihi ya kaboni ya alifatiki katika ng-1 inaweza kuwa artifact ya uchambuzi. Cha kufurahisha ni kwamba, ng-1 ina silikati zisizo na umbo zilizopachikwa (Mchoro 3e), umbile ambalo bado halijaripotiwa kwa viumbe hai vyovyote vya nje ya dunia. Silika zisizo na umbo zinaweza kuwa vipengele asilia vya ng-1 au hutokana na ubadilikaji wa sililika zenye maji/ainhidrasi kwa kutumia ioni na/au boriti ya elektroni wakati wa uchambuzi.
Picha za ioni za NanoSIMS za sehemu ya C0068.25 (Mchoro 3f) zinaonyesha mabadiliko sare katika δ13C na δ15N, isipokuwa nafaka za kabla ya jua zenye utajiri mkubwa wa 13C wa 30,811‰ (PG-1 katika picha ya δ13C katika Mchoro 3f) (Jedwali la Nyongeza 4). Picha za nafaka za msingi za X-ray na picha za TEM zenye ubora wa juu zinaonyesha tu mkusanyiko wa kaboni na umbali kati ya ndege za msingi za 0.3 nm, ambao unalingana na grafiti. Ni muhimu kukumbuka kuwa thamani za δD (841 ± 394‰) na δ15N (169 ± 95‰), zilizojaa vitu hai vya alifatiki vinavyohusishwa na phyllosilicates zenye chembe kubwa, zinageuka kuwa juu kidogo kuliko wastani wa eneo lote C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) katika C0068.25 (Jedwali la Nyongeza 4). Uchunguzi huu unaonyesha kwamba viumbe hai vilivyojaa alifatiki katika phyllosilicates zenye chembe kubwa zinaweza kuwa za kizamani zaidi kuliko viumbe hai vinavyozunguka, kwani vya mwisho vinaweza kuwa vimepitia ubadilishanaji wa isotopiki na maji yanayozunguka katika mwili wa asili. Vinginevyo, mabadiliko haya ya isotopiki yanaweza pia kuhusishwa na mchakato wa awali wa uundaji. Inafasiriwa kwamba silikati zenye chembe ndogo katika chondrites za CI ziliundwa kama matokeo ya mabadiliko endelevu ya makundi ya asili ya silikati yenye chembe kubwa. Vitu vya kikaboni vyenye chembe nyingi za alifatiki vinaweza kuwa vimeundwa kutoka kwa molekuli za awali katika diski ya protoplanetary au kati ya nyota kabla ya uundaji wa mfumo wa jua, na kisha vilibadilishwa kidogo wakati wa mabadiliko ya maji ya mwili mzazi wa Ryugu (mkubwa). Ukubwa (<1.0 km) wa Ryugu ni mdogo sana kuweza kudumisha joto la ndani vya kutosha kwa mabadiliko ya maji ili kuunda madini ya maji25. Ukubwa (<1.0 km) wa Ryugu ni mdogo sana kudumisha joto la ndani la kutosha kwa mabadiliko ya maji ili kuunda madini ya maji25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения с образованием водных. Ukubwa (<1.0 km) Ryugu ni ndogo sana kudumisha joto la ndani la kutosha kwa mabadiliko ya maji kuunda madini ya maji25. 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矿物25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水矿物25. Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с образованием водных минералов25. Ukubwa wa Ryugu (<1.0 km) ni mdogo sana kuhimili joto la ndani kubadilisha maji ili kuunda madini ya maji25.Kwa hivyo, watangulizi wa Ryugu makumi ya kilomita kwa ukubwa wanaweza kuhitajika. Vitu vya kikaboni vyenye misombo ya alifatiki vinaweza kuhifadhi uwiano wao wa asili wa isotopu kutokana na uhusiano na phyllosilicates zenye chembe kubwa. Hata hivyo, asili halisi ya wabebaji vizito wa isotopi bado haijulikani kutokana na mchanganyiko tata na maridadi wa vipengele mbalimbali katika sehemu hizi za FIB. Hizi zinaweza kuwa vitu vya kikaboni vyenye misombo ya alifatiki katika chembe za Ryugu au phyllosilicates zenye chembe kubwa zinazozizunguka. Kumbuka kwamba vitu vya kikaboni katika karibu chondrites zote za kaboni (ikiwa ni pamoja na chondrites za CI) huwa na utajiri zaidi katika D kuliko katika phyllosilicates, isipokuwa CM Paris 24, meteorites 26.
Viwanja vya ujazo δD na δ15N vya vipande vya FIB vilivyopatikana kwa vipande vya A0002.23 na A0002.26, A0037.22 na A0037.23 na C0068.23, C0068.25 na C0068.26 vya FIB (jumla ya vipande saba vya FIB kutoka kwa chembe tatu za Ryugu) Ulinganisho wa NanoSIMS na vitu vingine vya mfumo wa jua unaonyeshwa kwenye mchoro 4 (Jedwali la Nyongeza 4)27,28. Mabadiliko ya ujazo katika δD na δ15N katika wasifu wa A0002, A0037, na C0068 yanaendana na yale yaliyo kwenye IDP, lakini ya juu kuliko katika chondrites za CM na CI (Mchoro 4). Kumbuka kwamba kiwango cha thamani za δD kwa sampuli ya Comet 29 (-240 hadi 1655‰) ni kikubwa kuliko kile cha Ryugu. Kiasi cha δD na δ15N cha wasifu wa Ryukyu, kama sheria, ni kidogo kuliko wastani wa nyotamkia za familia ya Jupiter na wingu la Oort (Mchoro 4). Thamani za chini za δD za chondrites za CI zinaweza kuonyesha ushawishi wa uchafuzi wa ardhini katika sampuli hizi. Kwa kuzingatia kufanana kati ya Bells, Lake Tagish, na IDP, tofauti kubwa katika thamani za δD na δN katika chembe za Ryugu zinaweza kuonyesha mabadiliko katika saini za awali za isotopiki za misombo ya kikaboni na ya maji katika mfumo wa jua wa mapema. Mabadiliko sawa ya isotopiki katika δD na δN katika chembe za Ryugu na IDP yanaonyesha kwamba zote mbili zingeweza kuundwa kutoka kwa nyenzo kutoka chanzo kimoja. Inaaminika kwamba IDP zinatokana na vyanzo vya nyotamkia 14. Kwa hivyo, Ryugu inaweza kuwa na nyenzo kama nyotamkia na/au angalau mfumo wa jua wa nje. Hata hivyo, hii inaweza kuwa ngumu zaidi kuliko tunavyosema hapa kutokana na (1) mchanganyiko wa maji yenye spherulitiki na D-tajiri kwenye mwili mzazi 31 na (2) uwiano wa D/H wa kometi kama kazi ya shughuli ya kometi 32. Hata hivyo, sababu za tofauti zilizoonekana za isotopu za hidrojeni na nitrojeni katika chembe za Ryugu hazieleweki kikamilifu, kwa kiasi fulani kutokana na idadi ndogo ya uchambuzi unaopatikana leo. Matokeo ya mifumo ya isotopu za hidrojeni na nitrojeni bado yanaongeza uwezekano kwamba Ryugu ina nyenzo nyingi kutoka nje ya Mfumo wa Jua na hivyo inaweza kuonyesha kufanana na kometi. Wasifu wa Ryugu haukuonyesha uhusiano wowote dhahiri kati ya δ13C na δ15N (Jedwali la Nyongeza 4).
Muundo wa jumla wa isotopiki ya H na N wa chembe za Ryugu (duara nyekundu: A0002, A0037; duara za bluu: C0068) unahusiana na ukubwa wa jua 27, familia ya wastani ya Jupiter (JFC27), na nyota za wingu za Oort (OCC27), IDP28, na kondrules za kaboni. Ulinganisho wa kimondo 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Muundo wa isotopiki umetolewa katika Jedwali la Ziada 4. Mistari yenye nukta ni thamani za isotopu za ardhini kwa H na N.
Usafirishaji wa tete (km vitu vya kikaboni na maji) hadi Duniani unabaki kuwa jambo la wasiwasi26,27,33. Vitu vya kikaboni vya submicron vinavyohusishwa na phyllosilicates coarse katika chembe za Ryugu zilizotambuliwa katika utafiti huu vinaweza kuwa chanzo muhimu cha tete. Vitu vya kikaboni katika phyllosilicates coarse vinalindwa vyema kutokana na uharibifu16,34 na kuoza35 kuliko vitu vya kikaboni katika matrices zenye chembe ndogo. Muundo mzito wa isotopiki wa hidrojeni katika chembe unamaanisha kuwa haziwezi kuwa chanzo pekee cha tete zilizopelekwa Duniani ya awali. Zinaweza kuchanganywa na vipengele vyenye muundo mwepesi wa isotopiki ya hidrojeni, kama ilivyopendekezwa hivi karibuni katika dhana ya uwepo wa maji yanayoendeshwa na upepo wa jua katika silicates.
Katika utafiti huu, tunaonyesha kwamba vimondo vya CI, licha ya umuhimu wao wa kijiokemikali kama wawakilishi wa muundo mzima wa mfumo wa jua, 6,10 ni sampuli zilizochafuliwa duniani. Pia tunatoa ushahidi wa moja kwa moja wa mwingiliano kati ya vitu hai vya alifatiki vyenye utajiri na madini ya hidrojeni jirani na tunapendekeza kwamba Ryugu inaweza kuwa na nyenzo za nje ya jua37. Matokeo ya utafiti huu yanaonyesha wazi umuhimu wa sampuli za moja kwa moja za protoasteroids na hitaji la kusafirisha sampuli zilizorudishwa chini ya hali isiyo na maji kabisa na tasa. Ushahidi uliowasilishwa hapa unaonyesha kwamba chembe za Ryugu bila shaka ni mojawapo ya vifaa vya mfumo wa jua visivyo na uchafuzi zaidi vinavyopatikana kwa utafiti wa maabara, na utafiti zaidi wa sampuli hizi za thamani bila shaka utapanua uelewa wetu wa michakato ya awali ya mfumo wa jua. Chembe za Ryugu ndizo uwakilishi bora wa muundo mzima wa mfumo wa jua.
Ili kubaini muundo tata wa mikroni na sifa za kemikali za sampuli za kipimo cha submicron, tulitumia tomografia iliyokadiriwa inayotokana na mionzi ya synchrotron (SR-XCT) na diffraction ya X-ray ya SR (XRD)-CT, uchambuzi wa FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Hakuna uharibifu, uchafuzi unaosababishwa na angahewa ya dunia, na hakuna uharibifu kutoka kwa chembe ndogo au sampuli za mitambo. Wakati huo huo, tumefanya uchambuzi wa kimfumo wa volumetric kwa kutumia hadubini ya elektroni ya kuchanganua (SEM)-EDS, EPMA, XRD, uchambuzi wa uanzishaji wa neutron wa vifaa (INAA), na vifaa vya fluorination ya isotopu ya oksijeni ya leza. Taratibu za upimaji zinaonyeshwa katika Mchoro wa Ziada 3 na kila jaribio limeelezewa katika sehemu zifuatazo.
Chembe kutoka kwa Ryugu ya asteroidi zilipatikana kutoka kwa moduli ya kuingia tena ya Hayabusa-2 na kupelekwa kwa Kituo cha Kudhibiti cha JAXA huko Sagamihara, Japani, bila kuchafua angahewa ya Dunia4. Baada ya uainishaji wa awali na usioharibu katika kituo kinachosimamiwa na JAXA, tumia vyombo vya kuhamisha vinavyoweza kufungwa kati ya eneo na mifuko ya sampuli ya kapsuli (fuwele ya yakuti yenye kipenyo cha milimita 10 au 15 na chuma cha pua, kulingana na ukubwa wa sampuli) ili kuepuka kuingiliwa kwa mazingira. uchafuzi wa mazingira. na/au ardhini (km mvuke wa maji, hidrokaboni, gesi za angahewa na chembe ndogo) na uchafuzi mtambuka kati ya sampuli wakati wa utayarishaji na usafirishaji wa sampuli kati ya taasisi na vyuo vikuu38. Ili kuepuka uharibifu na uchafuzi wa mazingira kutokana na mwingiliano na angahewa ya dunia (mvuke wa maji na oksijeni), aina zote za maandalizi ya sampuli (ikiwa ni pamoja na kuchimba kwa kutumia patasi ya tantalum, kwa kutumia msumeno wa waya wa almasi uliosawazishwa (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) na kukata epoxy) kwa ajili ya usakinishaji) zilifanywa kwenye kisanduku cha glavu chini ya N2 safi na kavu (sehemu ya umande: -80 hadi -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Vitu vyote vinavyotumika hapa husafishwa kwa mchanganyiko wa maji safi sana na ethanoli kwa kutumia mawimbi ya ultrasonic ya masafa tofauti.
Hapa tunajifunza mkusanyiko wa vimondo vya Taasisi ya Kitaifa ya Utafiti wa Polar (NIPR) wa Kituo cha Utafiti wa Vimondo vya Antaktika (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 na CY: Y 980115).
Kwa ajili ya uhamisho kati ya vifaa vya uchambuzi wa SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS na TEM, tulitumia kishikilia sampuli chembamba sana kilichoelezwa katika tafiti zilizopita.
Uchambuzi wa SR-XCT wa sampuli za Ryugu ulifanywa kwa kutumia mfumo wa CT jumuishi wa BL20XU/SPring-8. Mfumo wa CT jumuishi una aina mbalimbali za vipimo: uwanja mpana wa mtazamo na hali ya azimio la chini (WL) ili kunasa muundo mzima wa sampuli, uwanja mwembamba wa mtazamo na hali ya azimio la juu (NH) kwa ajili ya kipimo sahihi cha eneo la sampuli, riba na radiografia ili kupata muundo wa mtawanyiko wa ujazo wa sampuli, na kufanya XRD-CT ili kupata mchoro wa 2D wa awamu za madini ya mlalo katika sampuli. Kumbuka kwamba vipimo vyote vinaweza kufanywa bila kutumia mfumo uliojengewa ndani ili kuondoa kishikilia sampuli kutoka kwenye msingi, kuruhusu vipimo sahihi vya CT na XRD-CT. Kigunduzi cha X-ray cha hali ya WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) kilikuwa na kamera ya ziada ya metal-oxide-semiconductor (CMOS) ya pikseli 4608 × 4608 (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) yenye scintillator yenye unene wa fuwele moja ya lutetium 10 µm (Lu3Al5O12:Ce) na lenzi ya relay. Ukubwa wa pikseli katika hali ya WL ni takriban 0.848 µm. Hivyo, uwanja wa mtazamo (FOV) katika hali ya WL ni takriban 6 mm katika hali ya CT iliyobadilishwa. Kigunduzi cha X-ray cha hali ya NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) kilikuwa na kifaa cha kupokezana cha gadolinium-aluminium-gallium garnet (Gd3Al2Ga3O12) chenye unene wa µm 20, kamera ya CMOS (C11440-22CU) yenye ubora wa pikseli 2048 × 2048; Hamamatsu Photonics) na lenzi ya ×20. Ukubwa wa pikseli katika hali ya NH ni ~0.25 µm na uwanja wa kutazama ni ~0.5 mm. Kigunduzi cha hali ya XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) kilikuwa na kifaa cha kupokezana chenye skrini ya unga ya P43 (Gd2O2S:Tb) yenye unene wa µm 50, kamera ya CMOS yenye ubora wa pikseli 2304 × 2304 (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) na lenzi ya kupokezana. Kigunduzi kina ukubwa wa pikseli unaofaa wa 19.05 µm na uwanja wa mwonekano wa 43.9 mm2. Ili kuongeza FOV, tulitumia utaratibu wa CT iliyosawazishwa katika hali ya WL. Picha ya mwanga inayopitishwa kwa ajili ya ujenzi upya wa CT ina picha katika kiwango cha 180° hadi 360° inayoakisiwa mlalo kuzunguka mhimili wa mzunguko, na picha katika kiwango cha 0° hadi 180°.
Katika hali ya XRD, boriti ya X-ray huelekezwa na bamba la eneo la Fresnel. Katika hali hii, kigunduzi huwekwa 110 mm nyuma ya sampuli na sehemu ya kusimama kwa boriti iko 3 mm mbele ya kigunduzi. Picha za mtawanyiko katika 2θ huanzia 1.43° hadi 18.00° (pitch ya mkunjo d = 16.6–1.32 Å) zilipatikana kwa doa la X-ray lililoelekezwa chini ya uwanja wa mtazamo wa kigunduzi. Sampuli husogea wima kwa vipindi vya kawaida, huku nusu ya zamu kwa kila hatua ya uchanganuzi wima. Ikiwa chembe za madini zinakidhi hali ya Bragg zinapozungushwa kwa 180°, inawezekana kupata mtawanyiko wa chembe za madini katika ndege ya mlalo. Picha za mtawanyiko kisha ziliunganishwa kuwa picha moja kwa kila hatua ya uchanganuzi wima. Hali za uchanganuzi wa SR-XRD-CT ni sawa na zile za jaribio la SR-XRD. Katika hali ya XRD-CT, kigunduzi huwekwa 69 mm nyuma ya sampuli. Picha za mtawanyiko katika masafa ya 2θ kuanzia 1.2° hadi 17.68° (d = 19.73 hadi 1.35 Å), ambapo boriti ya X-ray na kidhibiti cha boriti vyote viwili vinaendana na katikati ya uwanja wa mwonekano wa kigunduzi. Changanua sampuli kwa mlalo na uzungushe sampuli kwa 180°. Picha za SR-XRD-CT zilijengwa upya kwa nguvu ya kilele cha madini kama thamani za pikseli. Kwa uchanganuzi mlalo, sampuli kwa kawaida huchanganuliwa katika hatua 500–1000.
Kwa majaribio yote, nishati ya X-ray ilikuwa imewekwa kwenye 30 keV, kwa kuwa huu ndio kikomo cha chini cha kupenya kwa X-ray ndani ya vimondo vyenye kipenyo cha takriban 6 mm. Idadi ya picha zilizopatikana kwa vipimo vyote vya CT wakati wa mzunguko wa 180° ilikuwa 1800 (3600 kwa programu ya CT ya kukabiliana), na muda wa kufichua picha ulikuwa 100 ms kwa hali ya WL, 300 ms kwa hali ya NH, 500 ms kwa XRD, na 50 ms kwa ms kwa XRD-CT. Muda wa kawaida wa kuchanganua sampuli ni kama dakika 10 katika hali ya WL, dakika 15 katika hali ya NH, saa 3 kwa XRD, na saa 8 kwa SR-XRD-CT.
Picha za CT zilijengwa upya kwa kutumia makadirio ya nyuma ya convolutional na kurekebishwa kwa mgawo wa upunguzaji wa mstari kutoka 0 hadi 80 cm-1. Programu ya Slice ilitumika kuchanganua data ya 3D na programu ya muXRD ilitumika kuchanganua data ya XRD.
Chembe za Ryugu zilizowekwa kwenye epoksi (A0029, A0037, C0009, C0014 na C0068) zilisuguliwa polepole juu ya uso hadi kiwango cha filamu ya almasi ya 0.5 µm (3M) chini ya hali kavu, ikiepuka nyenzo kugusana na uso wakati wa mchakato wa kusuguliwa. Uso uliosuguliwa wa kila sampuli ulichunguzwa kwanza kwa hadubini nyepesi na kisha elektroni zilizotawanyika nyuma ili kupata picha za madini na umbile (BSE) za sampuli na vipengele vya ubora vya NIPR kwa kutumia JEOL JSM-7100F SEM iliyo na picha ya spectromita ya kutawanya nishati (AZtec). Kwa kila sampuli, maudhui ya vipengele vikuu na vidogo yalichambuliwa kwa kutumia microanalyzer ya probe ya elektroni (EPMA, JEOL JXA-8200). Chambua chembe za phylosilati na kaboneti kwa 5 nA, viwango vya asili na vya sintetiki kwa 15 keV, sulfidi, magnetite, olivine, na pyroxene kwa 30 nA. Daraja za modali zilihesabiwa kutoka kwa ramani za elementi na picha za BSE kwa kutumia programu ya ImageJ 1.53 huku vizingiti vinavyofaa vikiwa vimewekwa kiholela kwa kila madini.
Uchambuzi wa isotopu ya oksijeni ulifanywa katika Chuo Kikuu Huria (Milton Keynes, Uingereza) kwa kutumia mfumo wa fluorination wa leza ya infrared. Sampuli za Hayabusa2 ziliwasilishwa kwa Chuo Kikuu Huria 38 katika vyombo vilivyojaa nitrojeni kwa ajili ya kuhamishiwa kati ya vituo.
Upakiaji wa sampuli ulifanywa katika kisanduku cha glavu ya nitrojeni chenye kiwango cha oksijeni kinachofuatiliwa chini ya 0.1%. Kwa kazi ya uchanganuzi ya Hayabusa2, kishikilia sampuli kipya cha Ni kilitengenezwa, kikiwa na mashimo mawili tu ya sampuli (kipenyo cha 2.5 mm, kina cha 5 mm), kimoja cha chembe za Hayabusa2 na kingine cha kiwango cha ndani cha obsidian. Wakati wa uchanganuzi, kisima cha sampuli kilichokuwa na nyenzo za Hayabusa2 kilifunikwa na dirisha la ndani la BaF2 lenye unene wa takriban 1 mm na kipenyo cha 3 mm ili kushikilia sampuli wakati wa mmenyuko wa leza. Mtiririko wa BrF5 hadi kwenye sampuli ulidumishwa na njia ya kuchanganya gesi iliyokatwa kwenye kishikilia sampuli cha Ni. Chumba cha sampuli pia kilirekebishwa upya ili kiweze kuondolewa kutoka kwenye mstari wa fluorination ya utupu na kisha kufunguliwa kwenye kisanduku cha glavu kilichojaa nitrojeni. Chumba cha vipande viwili kilifungwa kwa muhuri wa mgandamizo wa shaba na clamp ya mnyororo wa EVAC Quick Release CeFIX 38. Dirisha la BaF2 lenye unene wa 3 mm juu ya chumba huruhusu uchunguzi wa wakati mmoja wa sampuli na upashaji joto wa leza. Baada ya kupakia sampuli, funga chumba tena na uunganishe tena kwenye laini iliyo na florini. Kabla ya uchambuzi, chumba cha sampuli kilipashwa moto chini ya utupu hadi takriban 95°C usiku kucha ili kuondoa unyevu wowote uliofyonzwa. Baada ya kupashwa joto usiku kucha, chumba kiliruhusiwa kupoa hadi joto la kawaida na kisha sehemu iliyo wazi kwenye angahewa wakati wa uhamisho wa sampuli ilisafishwa kwa aliquoti tatu za BrF5 ili kuondoa unyevu. Taratibu hizi zinahakikisha kwamba sampuli ya Hayabusa 2 haifungwi kwenye angahewa na haijachafuliwa na unyevu kutoka sehemu ya laini iliyo na florini ambayo hutolewa hewani wakati wa upakiaji wa sampuli.
Sampuli za chembe za Ryugu C0014-4 na Orgueil (CI) zilichambuliwa katika hali ya "moja" iliyorekebishwa42, huku uchanganuzi wa Y-82162 (CY) ukifanywa kwenye trei moja yenye visima vingi vya sampuli41. Kutokana na muundo wao usio na maji, si lazima kutumia njia moja kwa chondrites za CY. Sampuli zilipashwa moto kwa kutumia nguvu ya leza ya CO2 ya infrared ya Photon Machines Inc. ya 50 W (10.6 µm) iliyowekwa kwenye gantry ya XYZ mbele ya BrF5. Mfumo wa video uliojengewa ndani hufuatilia mwendo wa mmenyuko. Baada ya fluorination, O2 iliyoondolewa ilisuguliwa kwa kutumia mitego miwili ya nitrojeni ya cryogenic na kitanda cha joto cha KBr ili kuondoa florini yoyote iliyozidi. Muundo wa isotopiki wa oksijeni iliyosafishwa ulichambuliwa kwenye spectromita ya wingi wa njia mbili ya Thermo Fisher MAT 253 yenye azimio la wingi la takriban 200.
Katika baadhi ya matukio, kiasi cha O2 ya gesi kilichotolewa wakati wa mmenyuko wa sampuli kilikuwa chini ya 140 µg, ambayo ni kikomo cha takriban cha kutumia kifaa cha mvukuto kwenye spektromita ya uzito ya MAT 253. Katika visa hivi, tumia mikrovomu kwa ajili ya uchambuzi. Baada ya kuchanganua chembe za Hayabusa2, kiwango cha ndani cha obsidian kilitiwa florini na muundo wake wa isotopu ya oksijeni ulibainishwa.
Ioni za kipande cha NF+ NF3+ huingiliana na boriti yenye uzito wa 33 (16O17O). Ili kuondoa tatizo hili linalowezekana, sampuli nyingi husindikwa kwa kutumia taratibu za utenganishaji wa cryogenic. Hii inaweza kufanywa kwa mwelekeo wa mbele kabla ya uchambuzi wa MAT 253 au kama uchambuzi wa pili kwa kurudisha gesi iliyochambuliwa kwenye ungo maalum wa molekuli na kuipitisha tena baada ya utenganishaji wa cryogenic. Utenganishaji wa cryogenic unahusisha kusambaza gesi kwenye ungo wa molekuli kwenye joto la nitrojeni kioevu na kisha kuitupa kwenye ungo wa molekuli wa msingi kwa joto la -130°C. Upimaji wa kina umeonyesha kuwa NF+ inabaki kwenye ungo wa kwanza wa molekuli na hakuna mgawanyiko mkubwa unaotokea kwa kutumia njia hii.
Kulingana na uchambuzi unaorudiwa wa viwango vyetu vya ndani vya obsidian, usahihi wa jumla wa mfumo katika hali ya bellows ni: ±0.053‰ kwa δ17O, ±0.095‰ kwa δ18O, ±0.018‰ kwa Δ17O (sd 2). Uchambuzi wa isotopu ya oksijeni hutolewa katika nukuu ya kawaida ya delta, ambapo delta18O huhesabiwa kama:
Pia tumia uwiano wa 17O/16O kwa δ17O. VSMOW ni kiwango cha kimataifa cha Kiwango cha Maji ya Bahari ya Kati cha Vienna. Δ17O inawakilisha kupotoka kutoka kwa mstari wa ugawaji wa ardhi, na fomula ya hesabu ni: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. Data zote zilizowasilishwa katika Jedwali la Ziada 3 zimerekebishwa kwa pengo.
Sehemu zenye unene wa takriban nanomita 150 hadi 200 zilitolewa kutoka kwa chembe za Ryugu kwa kutumia kifaa cha Hitachi High Tech SMI4050 FIB katika JAMSTEC, Taasisi ya Sampuli ya Kochi Core. Kumbuka kwamba sehemu zote za FIB zilipatikana kutoka kwa vipande ambavyo havijasindikwa vya chembe ambazo hazijasindikwa baada ya kuondolewa kutoka kwa vyombo vilivyojazwa gesi N2 kwa ajili ya uhamisho wa vitu. Vipande hivi havikupimwa na SR-CT, lakini vilisindikwa kwa kiwango kidogo cha mfiduo kwenye angahewa ya dunia ili kuepuka uharibifu na uchafuzi unaoweza kuathiri wigo wa kaboni K-edge. Baada ya kuwekwa kwa safu ya kinga ya tungsten, eneo la kuvutia (hadi 25 × 25 μm2) lilikatwa na kupunguzwa kwa boriti ya ioni ya Ga+ kwa voltage ya kasi ya 30 kV, kisha kwa 5 kV na mkondo wa uchunguzi wa 40 pA ili kupunguza uharibifu wa uso. Sehemu nyembamba sana kisha ziliwekwa kwenye matundu ya shaba yaliyopanuliwa (matundu ya Kochi) 39 kwa kutumia kifaa cha kuchezea chenye FIB.
Vidonge vya Ryugu A0098 (1.6303mg) na C0068 (0.6483mg) vilifungwa mara mbili katika karatasi safi za polyethilini safi sana katika sanduku safi la glavu lililojazwa na nitrojeni kwenye SPring-8 bila mwingiliano wowote na angahewa ya dunia. Maandalizi ya sampuli ya JB-1 (mwamba wa marejeleo ya kijiolojia uliotolewa na Utafiti wa Jiolojia wa Japani) yalifanyika katika Chuo Kikuu cha Tokyo Metropolitan.
INAA inafanyika katika Taasisi ya Mionzi Jumuishi na Sayansi ya Nyuklia, Chuo Kikuu cha Kyoto. Sampuli zilimwagiliwa mara mbili kwa mizunguko tofauti ya mionzi iliyochaguliwa kulingana na nusu ya maisha ya nuclide iliyotumika kwa upimaji wa elementi. Kwanza, sampuli ilimwagiliwa katika bomba la mionzi ya nyumatiki kwa sekunde 30. Fluxes za neutroni za joto na za kasi katika mchoro 3 ni 4.6 × 1012 na 9.6 × 1011 cm-2 s-1, mtawalia, kwa ajili ya kubaini yaliyomo katika Mg, Al, Ca, Ti, V na Mn. Kemikali kama vile MgO (usafi wa 99.99%, Soekawa Chemical), Al (usafi wa 99.9%, Soekawa Chemical), na Si metal (usafi wa 99.999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) pia zilimwagiliwa ili kurekebisha athari za nyuklia zinazoingiliana kama vile (n, n). Sampuli pia ilimwagiliwa na kloridi ya sodiamu (usafi wa 99.99%; MANAC) ili kurekebisha mabadiliko katika mtiririko wa neutroni.
Baada ya miale ya neutroni, karatasi ya nje ya polyethilini ilibadilishwa na mpya, na mionzi ya gamma iliyotolewa na sampuli na marejeleo ilipimwa mara moja kwa kutumia kigunduzi cha Ge. Sampuli hizo hizo zilimwagiliwa tena kwa saa 4 kwenye bomba la miale ya nyumatiki. 2 ina mtiririko wa neutroni wa joto na wa haraka wa 5.6 1012 na 1.2 1012 cm-2 s-1, mtawalia, kwa ajili ya kubaini Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Content Se, Sb, Os, Ir na Au. Sampuli za udhibiti za Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, na Au zilimwagiliwa kwa kutumia kiasi kinachofaa (kutoka 10 hadi 50 μg) cha myeyusho wa kawaida wa viwango vinavyojulikana vya elementi hizi kwenye vipande viwili vya karatasi ya chujio, ikifuatiwa na miale ya sampuli. Hesabu ya miale ya gamma ilifanywa katika Taasisi ya Mionzi Jumuishi na Sayansi ya Nyuklia, Chuo Kikuu cha Kyoto na Kituo cha Utafiti cha RI, Chuo Kikuu cha Tokyo Metropolitan. Taratibu za uchanganuzi na nyenzo za marejeleo kwa ajili ya uamuzi wa kiasi wa vipengele vya INAA ni sawa na zile zilizoelezwa katika kazi yetu ya awali.
Kipima-mwanga cha X-ray (Rigaku SmartLab) kilitumika kukusanya mifumo ya mtawanyiko wa sampuli za Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) na C0087 (<1 mg) katika NIPR. Kipima-mwanga cha X-ray (Rigaku SmartLab) kilitumika kukusanya mifumo ya mtawanyiko wa sampuli za Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) na C0087 (<1 mg) katika NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≥700m1) NIPR. Kipima mwangaza cha X-ray (Rigaku SmartLab) kilitumika kukusanya mifumo ya mwangaza wa sampuli za Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), na C0087 (<1 mg) katika 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) 的衍射图案.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) 的衍射图案. Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) na C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использованием рентгеноврактор рентгеновская область в NIPR с использованием рентгеновгенов рентгеновгений рентгеновгенов ренгеновгенгей рентгеновгенг. Sampuli za Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) na C0087 (<1 mg) zilipatikana katika NIPR kwa kutumia kipima-ufafanuzi cha X-ray (Rigaku SmartLab).Sampuli zote zilisagwa na kuwa unga laini kwenye wafer isiyoakisi ya silikoni kwa kutumia bamba la kioo la yakuti na kisha kusambazwa sawasawa kwenye wafer isiyoakisi ya silikoni bila kioevu chochote (maji au pombe). Masharti ya kipimo ni kama ifuatavyo: Mionzi ya X-ray ya Cu Kα huzalishwa kwa volteji ya mirija ya 40 kV na mkondo wa mirija wa 40 mA, urefu wa mpasuko unaopunguza ni 10 mm, pembe ya tofauti ni (1/6)°, kasi ya mzunguko wa ndani ni 20 rpm, na masafa ni 2θ (pembe mbili ya Bragg) ni 3-100° na huchukua kama saa 28 kuchanganua. Optiki za Bragg Brentano zilitumika. Kigunduzi ni kigunduzi cha semiconductor cha silikoni chenye mwelekeo mmoja (D/teX Ultra 250). Mionzi ya X-ray ya Cu Kβ iliondolewa kwa kutumia kichujio cha Ni. Kwa kutumia sampuli zinazopatikana, vipimo vya saponite ya magnesiani ya sintetiki (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentine (serpentine ya majani, Miyazu, Nikka) na pyrrhotite (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) vililinganishwa ili kutambua vilele na matumizi ya data ya uenezaji wa faili ya unga kutoka Kituo cha Kimataifa cha Data ya Uenezaji, dolomite (PDF 01-071-1662) na magnetite (PDF 00-019-0629). Data ya uenezaji kutoka Ryugu pia ililinganishwa na data kwenye chondrites za kaboni zilizobadilishwa maji, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, na Y 980115 CY (hatua ya kupasha joto III, 500–750°C). Ulinganisho ulionyesha kufanana na Orgueil, lakini si na Y-791198 na Y 980115.
Spektra za NEXAFS zenye ukingo wa kaboni K wa sehemu nyembamba sana za sampuli zilizotengenezwa kutoka FIB zilipimwa kwa kutumia chaneli ya STXM BL4U katika kituo cha synchrotron cha UVSOR katika Taasisi ya Sayansi ya Masi (Okazaki, Japani). Ukubwa wa doa la boriti inayolenga kwa macho na bamba la eneo la Fresnel ni takriban 50 nm. Hatua ya nishati ni 0.1 eV kwa muundo mzuri wa eneo la ukingo wa karibu (283.6–292.0 eV) na 0.5 eV (280.0–283.5 eV na 292.5–300.0 eV) kwa maeneo ya mbele na nyuma. Muda wa kila pikseli ya picha uliwekwa kuwa 2 ms. Baada ya kuhamishwa, chumba cha uchambuzi cha STXM kilijazwa heliamu kwa shinikizo la takriban 20 mbar. Hii husaidia kupunguza mkondo wa joto wa vifaa vya optiki vya X-ray kwenye chumba na kishikilia sampuli, na pia kupunguza uharibifu wa sampuli na/au oxidation. Spektra za kaboni za NEXAFS K-edge zilizalishwa kutoka kwa data iliyorundikwa kwa kutumia programu ya aXis2000 na programu ya usindikaji wa data ya STXM. Kumbuka kwamba kisanduku cha uhamishaji wa sampuli na kisanduku cha kinga hutumika kuzuia oxidation na uchafuzi wa sampuli.
Kufuatia uchambuzi wa STXM-NEXAFS, muundo wa isotopiki wa hidrojeni, kaboni, na nitrojeni ya vipande vya Ryugu FIB ulichambuliwa kwa kutumia upigaji picha wa isotopu kwa kutumia JAMSTEC NanoSIMS 50L. Mwangaza wa msingi wa Cs+ uliolenga takriban pA 2 kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu ya kaboni na nitrojeni na takriban pA 13 kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu ya hidrojeni huwekwa kwenye rasta juu ya eneo la takriban 24 × 24 µm2 hadi 30 × 30 µm2 kwenye sampuli. Baada ya kunyunyizia dawa kwa dakika 3 kwa mkondo wa mwangaza wa msingi wenye nguvu kiasi, kila uchanganuzi ulianza baada ya utulivu wa kiwango cha mwangaza wa pili. Kwa uchanganuzi wa isotopu za kaboni na nitrojeni, picha za 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– na 12C15N– zilipatikana kwa wakati mmoja kwa kutumia ugunduzi wa multiplex saba za elektroni zenye azimio la wingi la takriban 9000, ambalo linatosha kutenganisha misombo yote husika ya isotopiki. Kuingiliwa (yaani 12C1H kwenye 13C na 13C14N kwenye 12C15N). Kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu za hidrojeni, picha za 1H-, 2D- na 12C- zilipatikana zikiwa na azimio la uzito la takriban 3000 kwa kugundua mara nyingi kwa kutumia vizidishi vitatu vya elektroni. Kila uchambuzi una picha 30 zilizochanganuliwa za eneo moja, huku picha moja ikiwa na pikseli 256 × 256 kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu za kaboni na nitrojeni na pikseli 128 × 128 kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu za hidrojeni. Muda wa kuchelewa ni µs 3000 kwa pikseli kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu za kaboni na nitrojeni na µs 5000 kwa pikseli kwa ajili ya uchambuzi wa isotopu za hidrojeni. Tumetumia hidroksibenzotriazole hidrati 1 kama viwango vya isotopu za hidrojeni, kaboni na nitrojeni ili kurekebisha mgawanyiko wa uzito wa ala 45.
Ili kubaini muundo wa isotopiki ya silicon ya grafiti ya kabla ya jua katika wasifu wa FIB C0068-25, tulitumia vizidishi sita vya elektroni vyenye azimio la uzito la takriban 9000. Picha zinajumuisha pikseli 256 × 256 zenye muda wa kuchelewesha wa µs 3000 kwa pikseli. Tulirekebisha kifaa cha kugawanya uzito kwa kutumia wafer za silicon kama viwango vya isotopu ya hidrojeni, kaboni, na silicon.
Picha za isotopu zilichakatwa kwa kutumia programu ya upigaji picha ya NanoSIMS45 ya NASA. Data ilirekebishwa kwa ajili ya muda usiofaa wa kuzidisha elektroni (44 ns) na athari za kuwasili kwa wakati mmoja. Mpangilio tofauti wa utambazaji kwa kila picha ili kusahihisha utelezi wa picha wakati wa upataji. Picha ya isotopu ya mwisho huundwa kwa kuongeza ioni za sekondari kutoka kwa kila picha kwa kila pikseli ya utambazaji.
Baada ya uchambuzi wa STXM-NEXAFS na NanoSIMS, sehemu zile zile za FIB zilichunguzwa kwa kutumia darubini ya elektroni ya upitishaji (JEOL JEM-ARM200F) kwa volteji ya kasi ya 200 kV huko Kochi, JAMSTEC. Muundo mdogo ulizingatiwa kwa kutumia TEM ya uwanja angavu na TEM ya kuchanganua ya pembe ya juu katika uwanja mweusi. Awamu za madini zilitambuliwa kwa kutumia mtawanyiko wa elektroni ya doa na upigaji picha wa bendi ya kimiani, na uchambuzi wa kemikali ulifanywa na EDS kwa kutumia kigunduzi cha kuteleza cha silikoni cha mm2 100 na programu ya Kituo cha Uchambuzi cha JEOL 4.30. Kwa uchambuzi wa kiasi, nguvu ya X-ray ya sifa kwa kila kipengele ilipimwa katika hali ya kuchanganua ya TEM yenye muda maalum wa kupata data wa 30 s, eneo la kuchanganua boriti la ~100 × 100 nm2, na mkondo wa boriti wa 50 pA. Uwiano (Si + Al)-Mg-Fe katika silikati zenye tabaka ulibainishwa kwa kutumia mgawo wa majaribio k, uliorekebishwa kwa unene, uliopatikana kutoka kwa kiwango cha pyropagarnet asilia.
Picha na uchambuzi wote uliotumika katika utafiti huu unapatikana kwenye Mfumo wa Kuhifadhi na Mawasiliano wa JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Makala haya yanatoa data asili.
Kitari, K. et al. Muundo wa uso wa asteroidi 162173 Ryugu kama inavyoonekana na kifaa cha Hayabusa2 NIRS3. Sayansi 364, 272–275.
Kim, AJ Kondriti za kaboneti aina ya Yamato (CY): analojia za uso wa asteroidi wa Ryugu? Jiokemia 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Uchambuzi wa kwanza wa utunzi wa sampuli za Ryugu ulifanywa kwa kutumia darubini ya MicroOmega hyperspectral. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Uchambuzi wa awali wa sampuli ya Hyabusa2 iliyorejeshwa kutoka kwa asteroidi aina ya C Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).