ขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.comเวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS ที่จำกัดเพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer)ในระหว่างนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
ดาวเคราะห์น้อยประเภท C ระเหยง่ายและอุดมไปด้วยสารอินทรีย์อาจเป็นหนึ่งในแหล่งน้ำหลักบนโลกในปัจจุบัน คอนไดรต์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบให้แนวคิดที่ดีที่สุดเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของพวกมัน แต่ข้อมูลเกี่ยวกับอุกกาบาตนั้นถูกบิดเบือน: เฉพาะประเภทที่ทนทานที่สุดเท่านั้นที่สามารถอยู่รอดได้ในชั้นบรรยากาศและจากนั้นจะมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของโลกในที่นี้ขอนำเสนอผลการศึกษาเชิงปริมาตรและการวิเคราะห์ระดับจุลภาคโดยละเอียดของอนุภาค Ryugu ปฐมภูมิที่ส่งมายังโลกโดยยานอวกาศ Hayabusa-2อนุภาค Ryugu แสดงองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกันกับคอนไดรต์ CI (ชนิด Iwuna) ที่ไม่แตกตัวทางเคมี แต่ถูกดัดแปลงด้วยน้ำ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวบ่งชี้องค์ประกอบโดยรวมของระบบสุริยะตัวอย่างนี้แสดงความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนระหว่างสารอินทรีย์จำพวกอะลิฟาติกที่อุดมสมบูรณ์และชั้นซิลิเกต และบ่งชี้ถึงอุณหภูมิสูงสุดที่ประมาณ 30 °C ระหว่างการกัดเซาะของน้ำเราพบดิวทีเรียมและไดอะโซเนียมจำนวนมากซึ่งสอดคล้องกับแหล่งกำเนิดนอกระบบสุริยะอนุภาคริวงูเป็นวัสดุจากต่างดาวที่ไม่มีการปนเปื้อนและแยกออกจากกันไม่ได้มากที่สุดเท่าที่เคยมีการศึกษามา และเหมาะสมที่สุดกับองค์ประกอบโดยรวมของระบบสุริยะ
ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 2018 ถึงพฤศจิกายน 2019 ยานอวกาศ Hayabusa2 ของ Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ได้ทำการสำรวจระยะไกลอย่างกว้างขวางของดาวเคราะห์น้อย Ryuguข้อมูลจาก Near Infrared Spectrometer (NIRS3) ที่ Hayabusa-2 บ่งชี้ว่า Ryugu อาจประกอบด้วยวัสดุที่คล้ายกับคอนไดรต์คาร์บอนาเชียสที่แปรสภาพด้วยความร้อนและ/หรือแรงกระแทกการจับคู่ที่ใกล้เคียงที่สุดคือ CY chondrite (ประเภท Yamato) 2 อัลเบโดต่ำของ Ryugu สามารถอธิบายได้จากการมีอยู่ของส่วนประกอบที่อุดมด้วยคาร์บอนจำนวนมาก ตลอดจนขนาดอนุภาค ความพรุน และผลกระทบจากสภาพดินฟ้าอากาศเชิงพื้นที่ยานอวกาศ Hayabusa-2 ลงจอดสองครั้งและเก็บตัวอย่างบน Ryugaระหว่างการลงจอดครั้งแรกในวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2019 ได้รับวัสดุพื้นผิวซึ่งเก็บไว้ในช่อง A ของแคปซูลส่งคืน และระหว่างการลงจอดครั้งที่สองในวันที่ 11 กรกฎาคม 2019 วัสดุถูกรวบรวมใกล้กับปล่องประดิษฐ์ซึ่งเกิดจากเครื่องกระทบแบบพกพาขนาดเล็กตัวอย่างเหล่านี้ถูกเก็บไว้ใน Ward C ลักษณะเฉพาะแบบไม่ทำลายเริ่มต้นของอนุภาคในขั้นที่ 1 ในห้องพิเศษที่ไม่มีการปนเปื้อนและเติมไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่โรงงานที่จัดการโดย JAXA ระบุว่าอนุภาค Ryugu คล้ายกับ CI4 chondrites มากที่สุด และแสดง “ระดับต่างๆ ของการแปรผัน”3การจำแนกประเภทที่ดูเหมือนขัดแย้งกันของ Ryugu ซึ่งคล้ายกับ CY หรือ CI chondrites สามารถแก้ไขได้โดยการระบุลักษณะเฉพาะของไอโซโทป ธาตุ และแร่ธาตุโดยละเอียดของอนุภาค Ryugu เท่านั้นผลลัพธ์ที่นำเสนอนี้เป็นพื้นฐานที่มั่นคงสำหรับการพิจารณาว่าคำอธิบายเบื้องต้นทั้งสองข้อใดสำหรับองค์ประกอบโดยรวมของดาวเคราะห์น้อย Ryugu ที่เป็นไปได้มากที่สุด
Ryugu pellets แปดเม็ด (รวมประมาณ 60 มก.) สี่เม็ดจาก Chamber A และสี่เม็ดจาก Chamber C ได้รับมอบหมายให้เข้าสู่ระยะที่ 2 เพื่อจัดการทีม Kochiเป้าหมายหลักของการศึกษาคือการอธิบายธรรมชาติ ต้นกำเนิด และประวัติวิวัฒนาการของดาวเคราะห์น้อย Ryugu และบันทึกความเหมือนและความแตกต่างกับตัวอย่างนอกโลกอื่นๆ ที่รู้จัก เช่น chondrites อนุภาคฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์ (IDPs) และดาวหางที่กลับมาตัวอย่างที่เก็บโดยภารกิจ Stardust ของ NASA
การวิเคราะห์แร่วิทยาโดยละเอียดของเมล็ด Ryugu ห้าชนิด (A0029, A0037, C0009, C0014 และ C0068) แสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่ประกอบด้วย phyllosilicates เม็ดละเอียดและหยาบ (~64–88 vol.%; รูปที่ 1a, b, รูปที่ 1 เพิ่มเติม)และตารางเพิ่มเติม 1)ไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบเกิดขึ้นเป็นมวลรวมพินเนท (ขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน) ในเมทริกซ์เนื้อละเอียดที่อุดมด้วยไฟโลซิลิเกต (ขนาดน้อยกว่าสองสามไมครอน)อนุภาคซิลิเกตเป็นชั้นๆ คือ ซิมไบโอตของงู-ซาโปไนต์ (รูปที่ 1c)แผนที่ (Si + Al) -Mg-Fe ยังแสดงให้เห็นว่าเมทริกซ์ซิลิเกตชั้นจำนวนมากมีองค์ประกอบระดับกลางระหว่างคดเคี้ยวและซาโปไนต์ (รูปที่ 2a, b)เมทริกซ์ไฟโลซิลิเกตประกอบด้วยแร่ธาตุคาร์บอเนต (~2–21 vol.%) แร่ธาตุซัลไฟด์ (~2.4–5.5 vol.%) และแมกนีไทต์ (~3.6–6.8 vol.%)หนึ่งในอนุภาคที่ตรวจสอบในการศึกษานี้ (C0009) มีแอนไฮดรัสซิลิเกต (โอลิวีนและไพรอกซีน) จำนวนเล็กน้อย (~0.5 vol.%) ซึ่งอาจช่วยระบุแหล่งที่มาของหินริวกูดิบได้5แอนไฮดรัสซิลิเกตนี้พบได้ยากใน Ryugu pellets และตรวจพบได้ใน C0009 pellet เท่านั้นคาร์บอเนตมีอยู่ในเมทริกซ์เป็นเศษเล็กเศษน้อย (น้อยกว่าสองสามร้อยไมครอน) ส่วนใหญ่เป็นโดโลไมต์ โดยมีแคลเซียมคาร์บอเนตและบริเนลล์จำนวนเล็กน้อยแมกนีไทต์เกิดขึ้นในรูปของอนุภาคเดี่ยว แฟรมบอยด์ แผ่นโลหะ หรือมวลรวมทรงกลมซัลไฟด์ส่วนใหญ่แสดงโดยไพร์โรไทต์ในรูปของปริซึม/แผ่นหรือแผ่นระแนงหกเหลี่ยมที่ไม่สม่ำเสมอเมทริกซ์ประกอบด้วยเพนแลนไดต์ซับไมครอนจำนวนมากหรือรวมกับไพร์โรไทต์ เฟสที่อุดมด้วยคาร์บอน (ขนาด <10 µm) เกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยไฟโลซิลิเกต เฟสที่อุดมด้วยคาร์บอน (ขนาด <10 µm) เกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยไฟโลซิลิเกต Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. เฟสที่อุดมด้วยคาร์บอน (ขนาด <10 µm) เกิดขึ้นอย่างแพร่หลายในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยไฟโลซิลิเกต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. เฟสที่อุดมด้วยคาร์บอน (ขนาด <10 µm) มีอิทธิพลเหนือกว่าในเมทริกซ์ที่อุดมด้วยไฟโลซิลิเกตแร่ธาตุเสริมอื่น ๆ แสดงไว้ในตารางเสริม 1 รายการแร่ธาตุที่กำหนดจากรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของส่วนผสม C0087 และ A0029 และ A0037 นั้นสอดคล้องอย่างมากกับที่กำหนดใน CI (Orgueil) chondrite แต่แตกต่างอย่างมากจาก CY และ CM (Mighei type) chondrites (รูปที่ 1 พร้อมข้อมูลที่ขยายและรูปที่ 2 เพิ่มเติม)เนื้อหาองค์ประกอบทั้งหมดของเมล็ด Ryugu (A0098, C0068) ยังสอดคล้องกับ chondrite 6 CI (ข้อมูลที่ขยาย, รูปที่ 2 และตารางเสริม 2)ในทางตรงกันข้าม CM chondrites จะหมดลงในธาตุที่มีความผันผวนปานกลางและสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Mn และ Zn และธาตุที่ทนไฟมีมากขึ้น7ความเข้มข้นขององค์ประกอบบางอย่างแตกต่างกันมาก ซึ่งอาจสะท้อนถึงความแตกต่างโดยธรรมชาติของตัวอย่างเนื่องจากอนุภาคแต่ละชนิดมีขนาดเล็กและอคติในการสุ่มตัวอย่างลักษณะทางปิโตรวิทยา แร่วิทยา และองค์ประกอบทั้งหมดบ่งชี้ว่าธัญพืช Ryugu มีความคล้ายคลึงกับ chondrites CI8,9,10ข้อยกเว้นที่น่าสังเกตคือการไม่มีเฟอร์ริไฮไดรต์และซัลเฟตในธัญพืช Ryugu ซึ่งบ่งชี้ว่าแร่ธาตุเหล่านี้ใน CI chondrites เกิดขึ้นจากสภาพดินฟ้าอากาศ
a, ภาพเอกซเรย์คอมโพสิตของ Mg Kα (สีแดง), Ca Kα (สีเขียว), Fe Kα (สีน้ำเงิน) และ S Kα (สีเหลือง) ส่วนขัดแห้ง C0068เศษส่วนประกอบด้วยชั้นซิลิเกต (สีแดง: ~88 vol%) คาร์บอเนต (โดโลไมต์ สีเขียวอ่อน: ~1.6 vol%) แมกนีไทต์ (สีน้ำเงิน: ~5.3 vol%) และซัลไฟด์ (สีเหลือง: ซัลไฟด์ = ~2.5% vol. essay b ภาพของบริเวณรูปร่างในการสะท้อนกลับของอิเล็กตรอนบน a บรู – ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ โดล – โดโลไมต์ FeS คือเหล็กซัลไฟด์ แม็ก – แมกนีไทต์ ; น้ำ – หินสบู่; Srp – งู. c, ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านความละเอียดสูง (TEM) ของการเจริญร่วมกันของซาโปไนต์-เซอร์เพนไทน์โดยทั่วไปซึ่งแสดงแถบตาข่ายของงูและซาโปไนต์ขนาด 0.7 นาโนเมตรและ 1.1 นาโนเมตรตามลำดับ
องค์ประกอบของเมทริกซ์และชั้นซิลิเกต (ที่ %) ของอนุภาค Ryugu A0037 (วงกลมทึบสีแดง) และ C0068 (วงกลมสีน้ำเงินทึบ) แสดงอยู่ในระบบไตรภาค (Si+Al)-Mg-Fea, ผลการวิเคราะห์อิเล็กตรอนโพรบไมโคร (EPMA) ที่พล็อตเทียบกับ CI chondrites (Ivuna, Orgueil, Alais)16 แสดงเป็นสีเทาสำหรับการเปรียบเทียบb, Scanning TEM (STEM) และการวิเคราะห์ X-ray spectroscopy แบบกระจายพลังงาน (EDS) ที่แสดงเพื่อเปรียบเทียบกับอุกกาบาต Orgueil9 และ Murchison46 และ IDP47 ที่ให้ความชุ่มชื้นวิเคราะห์ไฟโลซิลิเกตแบบละเอียดและแบบหยาบ หลีกเลี่ยงอนุภาคขนาดเล็กของไอรอนซัลไฟด์เส้นประใน a และ b แสดงเส้นการละลายของซาโปไนต์และเซอร์เพนไทน์องค์ประกอบที่อุดมด้วยธาตุเหล็กใน a อาจเป็นเพราะเม็ดไอรอนซัลไฟด์ที่มีขนาดเล็กกว่าไมครอนภายในชั้นซิลิเกตเกรน ซึ่งไม่สามารถแยกออกได้ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ของการวิเคราะห์ EPMAจุดข้อมูลที่มีปริมาณ Si สูงกว่าซาโปไนต์ใน b อาจเกิดจากการมีอยู่ของวัสดุที่อุดมด้วยซิลิกอนอสัณฐานขนาดนาโนในรอยต่อของชั้นไฟโลซิลิเกตจำนวนการวิเคราะห์: N=69 สำหรับ A0037, N=68 สำหรับ EPMA, N=68 สำหรับ C0068, N=19 สำหรับ A0037 และ N=27 สำหรับ C0068 สำหรับ STEM-EDSc, แผนที่ไอโซโทปของอนุภาคไตรออกซี Ryugu C0014-4 เทียบกับค่า chondrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) และข้อมูลวรรณกรรม (CM และ C2-ung)41,48,49เราได้รับข้อมูลของอุกกาบาต Orgueil และ Y-82162CCAM เป็นเส้นของแร่ธาตุคาร์บอนาเซียสคอนไดรต์ที่ปราศจากน้ำ TFL เป็นเส้นแบ่งที่ดินแผนที่ d, Δ17O และ δ18O ของอนุภาค Ryugu C0014-4, CI chondrite (Orgueil) และ CY chondrite (Y-82162) (การศึกษานี้)Δ17O_Ryugu: ค่าของ Δ17O C0014-1Δ17O_Orgueil: ค่า Δ17O เฉลี่ยสำหรับ OrgueilΔ17O_Y-82162: ค่า Δ17O เฉลี่ยสำหรับ Y-82162ข้อมูล CI และ CY จากเอกสาร 41, 48, 49 ยังแสดงไว้สำหรับการเปรียบเทียบอีกด้วย
การวิเคราะห์มวลไอโซโทปของออกซิเจนดำเนินการกับตัวอย่าง 1.83 มก. ของวัสดุที่สกัดจากเม็ด C0014 โดยเลเซอร์ฟลูออริเนชัน (วิธีการ)สำหรับการเปรียบเทียบ เราเรียกใช้ Orgueil (CI) เจ็ดชุด (มวลรวม = 8.96 มก.) และสำเนา Y-82162 (CY) เจ็ดชุด (มวลรวม = 5.11 มก.) (ตารางเสริม 3)
บนมะเดื่อ2d แสดงการแยกที่ชัดเจนของ Δ17O และ δ18O ระหว่างอนุภาคน้ำหนักเฉลี่ยของ Orgueil และ Ryugu เมื่อเทียบกับ Y-82162Δ17O ของอนุภาค Ryugu C0014-4 นั้นสูงกว่าของอนุภาค Orgeil แม้ว่าจะมีการทับซ้อนกันที่ 2 sdอนุภาค Ryugu มีค่า Δ17O สูงกว่าเมื่อเทียบกับ Orgeil ซึ่งอาจสะท้อนถึงมลพิษทางบกในยุคหลังนับตั้งแต่การตกในปี 2407 การผุกร่อนในสภาพแวดล้อมภาคพื้นดินจำเป็นต้องส่งผลให้เกิดการรวมตัวกันของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ทำให้การวิเคราะห์โดยรวมเข้าใกล้เส้นการแยกส่วนภาคพื้นดิน (TFL) มากขึ้นข้อสรุปนี้สอดคล้องกับข้อมูลแร่วิทยา (ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้) ว่าธัญพืช Ryugu ไม่มีไฮเดรตหรือซัลเฟต ในขณะที่ Orgeil มี
จากข้อมูลแร่วิทยาข้างต้น ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่าง Ryugu grains และ CI chondrites แต่ตัดความเชื่อมโยงของ CY chondrites ออกข้อเท็จจริงที่ว่า Ryugu grains ไม่เกี่ยวข้องกับ CY chondrites ซึ่งแสดงสัญญาณที่ชัดเจนของแร่ธาตุวิทยาที่ขาดน้ำ เป็นเรื่องที่น่าฉงนสนเท่ห์การสังเกตวงโคจรของ Ryugu ดูเหมือนจะบ่งชี้ว่ามันผ่านภาวะขาดน้ำและน่าจะประกอบด้วยวัสดุ CYสาเหตุของความแตกต่างที่ชัดเจนนี้ยังไม่ชัดเจนการวิเคราะห์ไอโซโทปออกซิเจนของอนุภาค Ryugu อื่นๆ นำเสนอในกระดาษที่ใช้ร่วมกัน 12 อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ของชุดข้อมูลที่ขยายนี้ยังสอดคล้องกับความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาค Ryugu และ CI chondrites
การใช้เทคนิคการวิเคราะห์จุลภาคแบบประสานงาน (รูปที่ 3 เพิ่มเติม) เราตรวจสอบการกระจายเชิงพื้นที่ของคาร์บอนอินทรีย์ทั่วพื้นที่ผิวทั้งหมดของเศษส่วนลำแสงไอออนที่โฟกัส (FIB) C0068.25 (รูปที่ 3a–f)สเปกตรัมการดูดกลืนรังสีเอกซ์โครงสร้างละเอียดของคาร์บอน (NEXAFS) ที่ขอบใกล้ในส่วน C0068.25 แสดงกลุ่มการทำงานหลายกลุ่ม – อะโรมาติกหรือ C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) และ C( =O)O (288.8 eV) – ไม่มีโครงสร้างกราฟีนที่ 291.7 eV (รูปที่ 3a) ซึ่งหมายถึงระดับความแปรปรวนทางความร้อนต่ำ .ค่าสูงสุดของ CH ที่แข็งแกร่ง (287.5 eV) ของสารอินทรีย์บางส่วนของ C0068.25 แตกต่างจากสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำของ carbonaceous chondrites ที่ศึกษาก่อนหน้านี้ และมีความคล้ายคลึงกับ IDP14 และอนุภาคดาวหางที่ได้จากภารกิจ Stardust มากกว่าค่าสูงสุดของ CH ที่แข็งแกร่งที่ 287.5 eV และอะโรมาติกหรือ C = C ที่อ่อนแอมากที่ 285.2 eV บ่งชี้ว่าสารประกอบอินทรีย์นั้นอุดมไปด้วยสารประกอบอะลิฟาติก (รูปที่ 3a และรูปที่ 3a เพิ่มเติม)พื้นที่ที่อุดมด้วยสารประกอบอินทรีย์อะลิฟาติกจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบ เช่นเดียวกับในพื้นที่ที่มีโครงสร้างคาร์บอนอะโรมาติกไม่ดี (หรือ C=C) (รูปที่ 3c,d)ในทางตรงกันข้าม A0037,22 (รูปที่ 3 เพิ่มเติม) แสดงเนื้อหาบางส่วนที่ต่ำกว่าของภูมิภาคที่อุดมด้วยคาร์บอนอะลิฟาติกวิทยาแร่พื้นฐานของธัญพืชเหล่านี้อุดมไปด้วยคาร์บอเนต คล้ายกับคอนไดรต์ CI 16 ซึ่งบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำอย่างกว้างขวาง (ตารางเสริม 1)สภาวะออกซิไดซ์จะช่วยให้หมู่ฟังก์ชันคาร์บอนิลและคาร์บอกซิลมีความเข้มข้นสูงขึ้นในสารประกอบอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับคาร์บอเนตการกระจายตัวของสารอินทรีย์ในระดับอนุไมครอนที่มีโครงสร้างคาร์บอนแบบอะลิฟาติกอาจแตกต่างอย่างมากจากการกระจายตัวของชั้นซิลิเกตที่มีเนื้อหยาบพบคำใบ้ของสารประกอบอินทรีย์อะลิฟาติกที่เกี่ยวข้องกับไฟโลซิลิเกต-OH ในอุกกาบาตทะเลสาบทากิชข้อมูลการวิเคราะห์เชิงจุลภาคที่ประสานกันบ่งชี้ว่าสารอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยสารประกอบอะลิฟาติกอาจแพร่หลายในดาวเคราะห์น้อยประเภท C และมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับไฟโลซิลิเกตข้อสรุปนี้สอดคล้องกับรายงานก่อนหน้าของอะลิฟาติก/อะโรมาติก CHs ในอนุภาค Ryugu ที่แสดงโดย MicroOmega ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ไฮเปอร์สเปกตรัมอินฟราเรดใกล้คำถามที่สำคัญและไม่ได้รับการแก้ไขคือคุณสมบัติเฉพาะของสารประกอบอินทรีย์ที่อุดมด้วยคาร์บอนอะลิฟาติกที่เกี่ยวข้องกับไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบที่สังเกตในการศึกษานี้พบเฉพาะบนดาวเคราะห์น้อยริวกูหรือไม่
a, สเปกตรัมคาร์บอนของ NEXAFS ปรับให้เป็นมาตรฐานที่ 292 eV ในบริเวณที่มีอะโรมาติก (C=C) (สีแดง) ในบริเวณที่มีแอลิฟาติก (สีเขียว) และในเมทริกซ์ (สีน้ำเงิน)เส้นสีเทาคือสเปกตรัมสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำของ Murchison 13 สำหรับการเปรียบเทียบau, หน่วยอนุญาโตตุลาการ.b, ภาพสเปกตรัมสเปกตรัมเอ็กซเรย์สแกนแบบส่องผ่าน (STXM) ของขอบคาร์บอน K-edge ซึ่งแสดงว่าส่วนนั้นถูกครอบงำด้วยคาร์บอนc, พล็อตคอมโพสิต RGB ที่มีขอบเขตที่อุดมไปด้วยอะโรมาติก (C=C) (สีแดง), บริเวณที่อุดมไปด้วยอะลิฟาติก (สีเขียว) และเมทริกซ์ (สีน้ำเงิน)d, สารอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยสารประกอบอะลิฟาติกมีความเข้มข้นในไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบ, พื้นที่ถูกขยายจากกล่องประสีขาวใน b และ ce, นาโนสเฟียร์ขนาดใหญ่ (ng-1) ในพื้นที่ที่ขยายจากกล่องประสีขาวใน b และ cสำหรับ: pyrrhotite.Pn: นิกเกิล-โครไมต์.f, สเปกโตรเมตรีมวลไอออนทุติยภูมิระดับนาโน (NanoSIMS), ไฮโดรเจน (1H), คาร์บอน (12C) และไนโตรเจน (12C14N) รูปภาพธาตุ, รูปภาพอัตราส่วนองค์ประกอบ 12C/1H และภาพไอโซโทปข้าม δD, δ13C และ δ15N – ส่วน PG-1: กราไฟต์ก่อนแสงอาทิตย์ที่มีการเสริมสมรรถนะ 13C มาก (ตารางเสริม 4)
การศึกษาจลนพลศาสตร์ของการย่อยสลายอินทรียวัตถุในอุกกาบาตเมอร์ชิสันสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับการกระจายตัวของสารอินทรีย์อะลิฟาติกที่อุดมไปด้วยธัญพืช Ryugu ที่ต่างกันการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าพันธะอะลิฟาติก CH ในสารอินทรีย์คงอยู่จนถึงอุณหภูมิสูงสุดที่ประมาณ 30°C ที่ต้นกำเนิด และ/หรือเปลี่ยนแปลงตามความสัมพันธ์ของเวลากับอุณหภูมิ (เช่น 200 ปีที่ 100°C และ 0°C 100 ล้านปี).หากสารตั้งต้นไม่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิที่กำหนดเป็นเวลานานกว่าที่กำหนด การกระจายดั้งเดิมของสารอินทรีย์อะลิฟาติกที่อุดมไปด้วยไฟโลซิลิเกตอาจยังคงอยู่อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของน้ำในหินต้นกำเนิดอาจทำให้การตีความนี้ซับซ้อน เนื่องจาก A0037 ที่อุดมด้วยคาร์บอเนตไม่แสดงบริเวณอะลิฟาติกที่อุดมด้วยคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับไฟโลซิลิเกตการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำนี้สอดคล้องกับการปรากฏตัวของลูกบาศก์เฟลด์สปาร์ในธัญพืช Ryugu (ตารางเสริม 1) 20
เศษส่วน C0068.25 (ng-1; รูปที่ 3a–c,e) ประกอบด้วยนาโนสเฟียร์ขนาดใหญ่ที่แสดงอะโรมาติกสูง (หรือ C=C) อะลิฟาติกปานกลาง และสเปกตรัมที่อ่อนแอของ C(=O)O และ C=O.ลายเซ็นของอะลิฟาติกคาร์บอนไม่ตรงกับลายเซ็นของสารอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำจำนวนมากและนาโนสเฟียร์อินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับ chondrites (รูปที่ 3a) 17,21การวิเคราะห์รามันและอินฟราเรดสเปกโทรสโกปีของนาโนสเฟียร์ในทะเลสาบทากิชแสดงให้เห็นว่าพวกมันประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์อะลิฟาติกและออกซิไดซ์และสารประกอบอินทรีย์อะโรมาติกอะโรมาติกโพลีไซคลิกที่มีโครงสร้างซับซ้อนเนื่องจากเมทริกซ์โดยรอบประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยสารประกอบอะลิฟาติก ลายเซ็นของคาร์บอนอะลิฟาติกใน ng-1 อาจเป็นสิ่งประดิษฐ์ในการวิเคราะห์ที่น่าสนใจคือ ng-1 มีซิลิเกตอสัณฐาน (รูปที่ 3e) ฝังอยู่ ซึ่งเป็นพื้นผิวที่ยังไม่ได้รับการรายงานเกี่ยวกับสารอินทรีย์นอกโลกอะมอร์ฟัสซิลิเกตอาจเป็นส่วนประกอบตามธรรมชาติของ ng-1 หรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนรูปของซิลิเกตที่เป็นน้ำ/แอนไฮดรัสโดยไอออนและ/หรือลำแสงอิเล็กตรอนในระหว่างการวิเคราะห์
ภาพไอออน NanoSIMS ของส่วน C0068.25 (รูปที่ 3f) แสดงการเปลี่ยนแปลงแบบสม่ำเสมอใน δ13C และ δ15N ยกเว้นธัญพืชพรีโซลาร์ที่มีการเสริมสมรรถนะ 13C ขนาดใหญ่ถึง 30,811‰ (PG-1 ในภาพ δ13C ในรูปที่ 3f) (ตารางเสริม 4)ภาพ X-ray เกรนมูลฐานและภาพ TEM ความละเอียดสูงแสดงเฉพาะความเข้มข้นของคาร์บอนและระยะห่างระหว่างระนาบฐานที่ 0.3 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับกราไฟต์เป็นที่น่าสังเกตว่าค่าของ δD (841 ± 394‰) และ δ15N (169 ± 95‰) ซึ่งอุดมด้วยสารอินทรีย์อะลิฟาติกที่เกี่ยวข้องกับไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบนั้นสูงกว่าค่าเฉลี่ยเล็กน้อยสำหรับพื้นที่ทั้งหมด C (δD = 528 ± 139‰)‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) ใน C0068.25 (ตารางเสริม 4)ข้อสังเกตนี้ชี้ให้เห็นว่าสารอินทรีย์ที่อุดมด้วยอะลิฟาติกในไฟโลซิลิเกตที่มีเนื้อหยาบอาจมีสภาพดั้งเดิมมากกว่าสารอินทรีย์ที่อยู่รอบๆ เนื่องจากสารอินทรีย์เหล่านี้อาจผ่านการแลกเปลี่ยนไอโซโทปกับน้ำโดยรอบในร่างกายดั้งเดิมอีกทางหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงไอโซโทปเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการก่อตัวเริ่มต้นมีการตีความว่าซิลิเกตชั้นละเอียดใน CI chondrites เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของกลุ่มซิลิเกตแอนไฮดรัสที่มีเนื้อหยาบดั้งเดิมสารอินทรีย์ที่อุดมด้วยอะลิฟาติกอาจก่อตัวขึ้นจากโมเลกุลของสารตั้งต้นในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์หรือสื่อระหว่างดวงดาวก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะ และจากนั้นมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยระหว่างการเปลี่ยนแปลงของน้ำในร่างกายแม่ Ryugu (ขนาดใหญ่) ขนาด (<1.0 กม.) ของ Ryugu นั้นเล็กเกินไปที่จะรักษาความร้อนภายในให้เพียงพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงของน้ำเพื่อสร้างแร่ธาตุไฮโดรรัส25 ขนาด (<1.0 กม.) ของ Ryugu นั้นเล็กเกินไปที่จะรักษาความร้อนภายในให้เพียงพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงของน้ำเพื่อสร้างแร่ธาตุไฮโดรรัส25 Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения с образованием в одных минералов25. ขนาด (<1.0 กม.) Ryugu มีขนาดเล็กเกินไปที่จะรักษาความร้อนภายในให้เพียงพอสำหรับการเปลี่ยนน้ำเป็นแร่ธาตุของน้ำ25 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 минералов 25. ขนาดของ Ryugu (<1.0 กม.) เล็กเกินไปที่จะรองรับความร้อนภายในเพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นแร่ธาตุของน้ำ25ดังนั้นอาจต้องใช้ Ryugu รุ่นก่อนที่มีขนาดหลายสิบกิโลเมตรสารอินทรีย์ที่อุดมด้วยสารประกอบอะลิฟาติกอาจรักษาอัตราส่วนไอโซโทปเดิมไว้ได้เนื่องจากการรวมตัวกับไฟโลซิลิเกตที่มีเนื้อหยาบอย่างไรก็ตาม ลักษณะที่แน่นอนของตัวพาหนักแบบไอโซโทปยังคงไม่แน่นอน เนื่องจากการผสมที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนของส่วนประกอบต่างๆ ในเศษส่วน FIB เหล่านี้สิ่งเหล่านี้อาจเป็นสารอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยสารประกอบอะลิฟาติกในแกรนูล Ryugu หรือไฟโลซิลิเกตชนิดหยาบที่ล้อมรอบพวกมันโปรดทราบว่าอินทรียวัตถุในคาร์บอนาเชียสคอนไดรต์เกือบทั้งหมด (รวมถึงคอนไดรต์ CI) มีแนวโน้มที่จะมีมากขึ้นใน D มากกว่าในไฟโลซิลิเกต ยกเว้นอุกกาบาต CM Paris 24, 26
แปลงของปริมาตร δD และ δ15N ของชิ้นส่วน FIB ที่ได้รับสำหรับชิ้นส่วน A0002.23 และ A0002.26, A0037.22 และ A0037.23 และ C0068.23, C0068.25 และ C0068.26 FIB (รวมทั้งหมดเจ็ดชิ้นส่วน FIB จากอนุภาค Ryugu สามชิ้น) การเปรียบเทียบ NanoSIMS กับวัตถุอื่น ๆ ของระบบสุริยะคือ แสดงในรูป4 (ตารางเสริม 4)27,28.การเปลี่ยนแปลงปริมาตรใน δD และ δ15N ในโปรไฟล์ A0002, A0037 และ C0068 นั้นสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงใน IDP แต่สูงกว่าใน CM และ CI chondrites (รูปที่ 4)โปรดทราบว่าช่วงของค่า δD สำหรับตัวอย่างดาวหาง 29 (-240 ถึง 1655‰) นั้นมากกว่าของ Ryuguตามกฎแล้วปริมาตร δD และ δ15N ของโปรไฟล์ริวกิวมีขนาดเล็กกว่าค่าเฉลี่ยของดาวหางในตระกูลจูปิเตอร์และเมฆออร์ต (รูปที่ 4)ค่า δD ที่ต่ำกว่าของคอนไดรต์ CI อาจสะท้อนถึงอิทธิพลของการปนเปื้อนบนพื้นดินในตัวอย่างเหล่านี้เนื่องจากความคล้ายคลึงกันระหว่าง Bells, Lake Tagish และ IDP ความแตกต่างขนาดใหญ่ในค่า δD และ δN ในอนุภาค Ryugu อาจสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงในลายเซ็นไอโซโทปเริ่มต้นขององค์ประกอบอินทรีย์และน้ำในระบบสุริยะยุคแรกการเปลี่ยนแปลงไอโซโทปที่คล้ายกันใน δD และ δN ในอนุภาค Ryugu และ IDP บ่งชี้ว่าทั้งสองอย่างอาจก่อตัวขึ้นจากวัสดุที่มาจากแหล่งเดียวกันมีความเชื่อกันว่า IDPs มีต้นกำเนิดมาจากดาวหาง 14ดังนั้น Ryugu อาจมีวัสดุคล้ายดาวหางและ/หรืออย่างน้อยระบบสุริยะชั้นนอกอย่างไรก็ตาม สิ่งนี้อาจยากกว่าที่เรากล่าวไว้ในที่นี้เนื่องจาก (1) ส่วนผสมของน้ำทรงกลมและ D-rich บนตัวแม่ 31 และ (2) อัตราส่วน D/H ของดาวหางตามฟังก์ชันของกิจกรรมดาวหาง 32อย่างไรก็ตาม สาเหตุของความแตกต่างที่สังเกตได้ของไอโซโทปของไฮโดรเจนและไนโตรเจนในอนุภาค Ryugu ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากการวิเคราะห์จำนวนจำกัดที่มีอยู่ในปัจจุบันผลลัพธ์ของระบบไอโซโทปของไฮโดรเจนและไนโตรเจนยังคงเพิ่มความเป็นไปได้ที่ Ryugu มีสสารส่วนใหญ่จากนอกระบบสุริยะ และอาจแสดงความคล้ายคลึงกับดาวหางโปรไฟล์ Ryugu ไม่แสดงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่าง δ13C และ δ15N (ตารางเสริม 4)
องค์ประกอบไอโซโทป H และ N โดยรวมของอนุภาค Ryugu (วงกลมสีแดง: A0002, A0037; วงกลมสีน้ำเงิน: C0068) มีความสัมพันธ์กับขนาดดวงอาทิตย์ 27, กลุ่มดาวพฤหัสบดี (JFC27) และดาวหางเมฆออร์ต (OCC27), IDP28 และ chondrules ที่เป็นคาร์บอนการเปรียบเทียบอุกกาบาต 27 (CI, CM, CR, C2-ung)องค์ประกอบไอโซโทปแสดงไว้ในตารางเสริม 4 เส้นประคือค่าไอโซโทปภาคพื้นดินสำหรับ H และ N
การขนส่งสารระเหย (เช่น สารอินทรีย์และน้ำ) มายังโลกยังคงเป็นปัญหา26,27,33สารอินทรีย์ซับไมครอนที่เกี่ยวข้องกับไฟโลซิลิเกตหยาบในอนุภาค Ryugu ที่ระบุในการศึกษานี้อาจเป็นแหล่งสำคัญของสารระเหยสารอินทรีย์ในไฟโลซิลิเกตเนื้อหยาบได้รับการปกป้องจากการย่อยสลายได้ดีกว่าสารอินทรีย์ในเมทริกซ์เนื้อละเอียดองค์ประกอบไอโซโทปของไฮโดรเจนที่หนักกว่าในอนุภาคหมายความว่าพวกมันไม่น่าจะเป็นแหล่งเดียวของสารระเหยที่ส่งมายังโลกในยุคแรกเริ่มพวกมันสามารถผสมกับส่วนประกอบที่มีองค์ประกอบไอโซโทปของไฮโดรเจนที่เบากว่า ดังที่ได้เสนอไปเมื่อเร็วๆ นี้ในสมมติฐานของการมีอยู่ของน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยลมสุริยะในซิลิเกต
ในการศึกษานี้ เราแสดงให้เห็นว่าอุกกาบาต CI แม้จะมีความสำคัญธรณีเคมีในฐานะตัวแทนขององค์ประกอบโดยรวมของระบบสุริยะ 6,10 เป็นตัวอย่างที่ปนเปื้อนบนพื้นดินเรายังให้หลักฐานโดยตรงสำหรับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารอินทรีย์อะลิฟาติกที่อุดมสมบูรณ์กับแร่ธาตุไฮโดรรัสที่อยู่ใกล้เคียง และแนะนำว่า Ryugu อาจมีวัสดุนอกระบบสุริยะ37ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสำคัญของการสุ่มตัวอย่างโดยตรงของโปรโตสเตียรอยด์ และความจำเป็นในการขนส่งตัวอย่างที่ส่งคืนภายใต้สภาวะเฉื่อยชาและปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์หลักฐานที่แสดงในที่นี้แสดงให้เห็นว่าอนุภาค Ryugu เป็นหนึ่งในวัสดุระบบสุริยะที่ไม่มีการปนเปื้อนมากที่สุดสำหรับการวิจัยในห้องปฏิบัติการ และการศึกษาเพิ่มเติมของตัวอย่างที่มีค่าเหล่านี้จะขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกระบวนการของระบบสุริยะในยุคแรกอย่างไม่ต้องสงสัยอนุภาคริวกูเป็นตัวแทนองค์ประกอบโดยรวมของระบบสุริยะได้ดีที่สุด
ในการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคที่ซับซ้อนและคุณสมบัติทางเคมีของตัวอย่างระดับซับไมครอน เราใช้เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่ใช้รังสีซินโครตรอน (SR-XCT) และ SR X-ray diffraction (XRD)-CT, การวิเคราะห์ FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEMไม่มีการเสื่อมสภาพ มลพิษจากชั้นบรรยากาศของโลก และไม่เกิดความเสียหายจากอนุภาคละเอียดหรือตัวอย่างเชิงกลในระหว่างนี้ เราได้ดำเนินการวิเคราะห์ปริมาตรอย่างเป็นระบบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)-EDS, EPMA, XRD, การวิเคราะห์การกระตุ้นด้วยนิวตรอนด้วยเครื่องมือ (INAA) และอุปกรณ์เลเซอร์ไอโซโทปฟลูออริเนชันของออกซิเจนขั้นตอนการทดสอบแสดงในรูปที่ 3 เพิ่มเติม และแต่ละการทดสอบจะอธิบายไว้ในหัวข้อต่อไปนี้
อนุภาคจากดาวเคราะห์น้อย Ryugu ได้รับการกู้คืนจากโมดูลย้อนกลับ Hayabusa-2 และส่งไปยังศูนย์ควบคุม JAXA ในเมือง Sagamihara ประเทศญี่ปุ่น โดยไม่สร้างมลภาวะต่อชั้นบรรยากาศของโลก4หลังจากการระบุลักษณะเริ่มต้นและไม่ทำลายที่โรงงานที่จัดการโดย JAXA ให้ใช้ภาชนะถ่ายโอนระหว่างไซต์ที่ปิดสนิทได้และถุงแคปซูลตัวอย่าง (คริสตัลแซฟไฟร์และสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 หรือ 15 มม. ขึ้นอยู่กับขนาดตัวอย่าง) เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสิ่งแวดล้อมสิ่งแวดล้อม.y และ/หรือสิ่งปนเปื้อนบนพื้นดิน (เช่น ไอน้ำ ไฮโดรคาร์บอน ก๊าซในชั้นบรรยากาศ และอนุภาคละเอียด) และการปนเปื้อนข้ามระหว่างตัวอย่างระหว่างการเตรียมตัวอย่างและการขนส่งระหว่างสถาบันและมหาวิทยาลัย38เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพและมลภาวะเนื่องจากปฏิกิริยากับชั้นบรรยากาศของโลก (ไอน้ำและออกซิเจน) การเตรียมตัวอย่างทุกประเภท (รวมถึงการบิ่นด้วยสิ่วแทนทาลัม โดยใช้เลื่อยลวดเพชรแบบบาลานซ์ (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) และการเตรียมอีพ็อกซี่สำหรับการตัด) ดำเนินการในกล่องเก็บของภายใต้ N2 ที่แห้งสะอาด (จุดน้ำค้าง: -80 ถึง -60 °C, O2 ~50-100 ppm)สิ่งของทั้งหมดที่ใช้ที่นี่ได้รับการทำความสะอาดด้วยส่วนผสมของน้ำบริสุทธิ์พิเศษและเอธานอลโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกที่มีความถี่ต่างกัน
ที่นี่เราศึกษาการรวบรวมอุกกาบาตของสถาบันวิจัยขั้วโลกแห่งชาติ (NIPR) ของศูนย์วิจัยอุกกาบาตแอนตาร์กติก (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 และ CY: Y 980115)
สำหรับการถ่ายโอนระหว่างเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์ SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS และ TEM เราใช้ตัวจับยึดตัวอย่างแบบยูนิเวอร์แซลบางเฉียบที่อธิบายไว้ในการศึกษาก่อนหน้านี้
การวิเคราะห์ SR-XCT ของตัวอย่าง Ryugu ดำเนินการโดยใช้ระบบ CT แบบบูรณาการ BL20XU/SPring-8ระบบ CT ในตัวประกอบด้วยโหมดการวัดต่างๆ: มุมมองภาพกว้างและโหมดความละเอียดต่ำ (WL) เพื่อจับภาพโครงสร้างทั้งหมดของตัวอย่าง มุมมองภาพแคบ และโหมดความละเอียดสูง (NH) สำหรับการวัดพื้นที่ตัวอย่างที่แม่นยำความสนใจและภาพถ่ายรังสีเพื่อให้ได้รูปแบบการเลี้ยวเบนของปริมาตรของตัวอย่าง และดำเนินการ XRD-CT เพื่อให้ได้แผนภาพ 2 มิติของเฟสแร่ในระนาบแนวนอนในตัวอย่างโปรดทราบว่าการวัดทั้งหมดสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ระบบในตัวเพื่อถอดตัวยึดตัวอย่างออกจากฐาน ทำให้สามารถวัดค่า CT และ XRD-CT ได้อย่างแม่นยำเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์โหมด WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) ได้รับการติดตั้งกล้อง CMOS (Metal-oxide-Semiconductor (CMOS)) ขนาด 4608 × 4608 พิกเซลเพิ่มเติม (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) พร้อมด้วยซินทิลเลเตอร์ที่ประกอบด้วยผลึกเดี่ยวอะลูมิเนียมลูเทเชียมโกเมนความหนา µm (Lu3Al5O12:Ce) 10 ชิ้น และเลนส์รีเลย์ขนาดพิกเซลในโหมด WL อยู่ที่ประมาณ 0.848 µmดังนั้น ขอบเขตการมองเห็น (FOV) ในโหมด WL จะอยู่ที่ประมาณ 6 มม. ในโหมด offset CTเครื่องตรวจเอกซเรย์โหมด NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) ได้รับการติดตั้งด้วยแกโดลิเนียม-อะลูมิเนียม-แกลเลียมโกเมนหนา 20 µm (Gd3Al2Ga3O12), กล้อง CMOS (C11440-22CU) ที่มีความละเอียด 2048 × 2048 พิกเซล;Hamamatsu Photonics) และเลนส์ x20ขนาดพิกเซลในโหมด NH คือ ~0.25 µm และขอบเขตการมองเห็นคือ ~0.5 มม.อุปกรณ์ตรวจจับสำหรับโหมด XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) ได้รับการติดตั้งด้วยเครื่องเผาพลาญซึ่งประกอบด้วยผงแป้ง P43 (Gd2O2S:Tb) หนา 50 µm, กล้อง CMOS ความละเอียด 2304 × 2304 พิกเซล (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) และเลนส์รีเลย์อุปกรณ์ตรวจจับมีขนาดพิกเซลใช้งานจริง 19.05 µm และระยะการมองเห็น 43.9 มม.2ในการเพิ่ม FOV เราใช้ขั้นตอน offset CT ในโหมด WLภาพแสงส่องผ่านสำหรับการสร้าง CT ใหม่ประกอบด้วยภาพในช่วง 180° ถึง 360° ที่สะท้อนในแนวนอนรอบๆ แกนหมุน และภาพในช่วง 0° ถึง 180°
ในโหมด XRD ลำแสงเอ็กซ์เรย์จะถูกโฟกัสโดยแผ่นโซน Fresnelในโหมดนี้ เครื่องตรวจจับจะถูกวางไว้ด้านหลังตัวอย่าง 110 มม. และตัวหยุดลำแสงอยู่ข้างหน้าเครื่องตรวจจับ 3 มม.ภาพการเลี้ยวเบนในช่วง 2θ จาก 1.43° ถึง 18.00° (ระยะห่างของตะแกรง d = 16.6–1.32 Å) ได้มาจากจุดเอ็กซ์เรย์ที่โฟกัสที่ด้านล่างของมุมมองของเครื่องตรวจจับตัวอย่างจะเคลื่อนที่ในแนวตั้งเป็นระยะๆ โดยหมุนครึ่งรอบสำหรับแต่ละขั้นตอนการสแกนแนวตั้งหากอนุภาคแร่ตรงตามเงื่อนไขของ Bragg เมื่อหมุน 180° เป็นไปได้ที่อนุภาคแร่จะเกิดการเลี้ยวเบนในระนาบแนวนอนจากนั้นภาพการเลี้ยวเบนจะรวมกันเป็นภาพเดียวสำหรับแต่ละขั้นตอนการสแกนแนวตั้งเงื่อนไขการทดสอบ SR-XRD-CT เกือบจะเหมือนกับเงื่อนไขสำหรับการทดสอบ SR-XRDในโหมด XRD-CT ตัวตรวจจับจะอยู่ด้านหลังตัวอย่าง 69 มม.ภาพการเลี้ยวเบนในช่วง 2θ มีช่วงตั้งแต่ 1.2° ถึง 17.68° (d = 19.73 ถึง 1.35 Å) ซึ่งทั้งลำแสงเอ็กซ์เรย์และตัวจำกัดลำแสงอยู่ในแนวเดียวกับศูนย์กลางขอบเขตการมองเห็นของเครื่องตรวจจับสแกนตัวอย่างในแนวนอนและหมุนตัวอย่าง 180°ภาพ SR-XRD-CT ถูกสร้างขึ้นใหม่โดยมีความเข้มของแร่ธาตุสูงสุดเป็นค่าพิกเซลด้วยการสแกนแนวนอน โดยปกติแล้ว ตัวอย่างจะถูกสแกนใน 500–1,000 ขั้นตอน
สำหรับการทดลองทั้งหมด พลังงานรังสีเอกซ์คงที่ที่ 30 keV เนื่องจากเป็นขีดจำกัดล่างของการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์เข้าไปในอุกกาบาตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 มม.จำนวนภาพที่ได้รับสำหรับการวัด CT ทั้งหมดระหว่างการหมุน 180° คือ 1800 (3600 สำหรับโปรแกรม offset CT) และเวลาเปิดรับแสงสำหรับภาพคือ 100 ms สำหรับโหมด WL, 300 ms สำหรับโหมด NH, 500 ms สำหรับ XRD และ 50 msms สำหรับ XRD-CT msเวลาสแกนตัวอย่างโดยทั่วไปคือประมาณ 10 นาทีในโหมด WL, 15 นาทีในโหมด NH, 3 ชั่วโมงสำหรับ XRD และ 8 ชั่วโมงสำหรับ SR-XRD-CT
ภาพ CT ถูกสร้างขึ้นใหม่โดยการฉายภาพย้อนกลับและทำให้เป็นมาตรฐานสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเชิงเส้นตั้งแต่ 0 ถึง 80 cm-1ซอฟต์แวร์ Slice ใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล 3D และซอฟต์แวร์ muXRD ใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล XRD
อนุภาค Ryugu ที่ตรึงด้วยอีพ็อกซี่ (A0029, A0037, C0009, C0014 และ C0068) จะค่อยๆ ขัดบนพื้นผิวจนถึงระดับฟิล์มขัดเพชร 0.5 µm (3M) ภายใต้สภาวะแห้ง หลีกเลี่ยงไม่ให้วัสดุสัมผัสกับพื้นผิวในระหว่างกระบวนการขัดเงาพื้นผิวขัดมันของแต่ละตัวอย่างได้รับการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสงก่อน จากนั้นจึงทำการสะท้อนกลับของอิเล็กตรอนเพื่อให้ได้ภาพแร่วิทยาและพื้นผิว (BSE) ของตัวอย่างและองค์ประกอบ NIPR เชิงคุณภาพโดยใช้ JEOL JSM-7100F SEM ที่ติดตั้งเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบกระจายพลังงาน (AZtec)พลังงาน) รูปภาพสำหรับแต่ละตัวอย่าง เนื้อหาขององค์ประกอบหลักและองค์ประกอบรองได้รับการวิเคราะห์โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอน (EPMA, JEOL JXA-8200)วิเคราะห์อนุภาคไฟโลซิลิเกตและคาร์บอเนตที่ 5 nA มาตรฐานธรรมชาติและสังเคราะห์ที่ 15 keV ซัลไฟด์ แมกนีไทต์ โอลิวีน และไพรอกซีนที่ 30 nAเกรดโมดอลคำนวณจากแผนผังองค์ประกอบและรูปภาพ BSE โดยใช้ซอฟต์แวร์ ImageJ 1.53 พร้อมเกณฑ์ที่เหมาะสมซึ่งตั้งค่าโดยพลการสำหรับแร่แต่ละชนิด
การวิเคราะห์ไอโซโทปออกซิเจนดำเนินการที่ Open University (Milton Keynes, UK) โดยใช้ระบบฟลูออริเนชันเลเซอร์อินฟราเรดตัวอย่าง Hayabusa2 ถูกส่งไปยัง Open University 38 ในภาชนะบรรจุไนโตรเจนสำหรับการถ่ายโอนระหว่างสิ่งอำนวยความสะดวก
การโหลดตัวอย่างดำเนินการในกล่องถุงมือไนโตรเจนที่มีระดับออกซิเจนที่ตรวจสอบแล้วต่ำกว่า 0.1%สำหรับงานวิเคราะห์ Hayabusa2 ตัวจับยึดตัวอย่าง Ni ใหม่ถูกสร้างขึ้น ประกอบด้วยรูตัวอย่างเพียงสองรู (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 มม. ลึก 5 มม.) รูหนึ่งสำหรับอนุภาค Hayabusa2 และอีกรูหนึ่งสำหรับมาตรฐานภายในของออบซิเดียนในระหว่างการวิเคราะห์ หลุมตัวอย่างที่มีวัสดุ Hayabusa2 ถูกปิดด้วยหน้าต่าง BaF2 ภายในที่มีความหนาประมาณ 1 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. เพื่อเก็บตัวอย่างระหว่างปฏิกิริยาเลเซอร์การไหลของ BrF5 ไปยังตัวอย่างได้รับการบำรุงรักษาโดยการตัดช่องผสมก๊าซในตัวจับตัวอย่าง Niห้องเก็บตัวอย่างยังได้รับการกำหนดค่าใหม่เพื่อให้สามารถถอดออกจากท่อฟลูออริเนชันในสุญญากาศ จากนั้นจึงเปิดออกในกล่องถุงมือที่เติมไนโตรเจนห้องสองชิ้นถูกปิดผนึกด้วยซีลอัดปะเก็นทองแดงและแคลมป์โซ่ EVAC Quick Release CeFIX 38ช่อง BaF2 หนา 3 มม. ที่ด้านบนของห้องช่วยให้สังเกตตัวอย่างและให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ได้พร้อมกันหลังจากโหลดตัวอย่างแล้ว ให้ยึดห้องอีกครั้งและเชื่อมต่อกับสายฟลูออรีนอีกครั้งก่อนการวิเคราะห์ ห้องตัวอย่างถูกทำให้ร้อนภายใต้สุญญากาศที่อุณหภูมิประมาณ 95°C ในชั่วข้ามคืนเพื่อขจัดความชื้นที่ดูดซับไว้หลังจากให้ความร้อนข้ามคืน ห้องถูกปล่อยให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง จากนั้นส่วนที่สัมผัสกับบรรยากาศระหว่างการถ่ายโอนตัวอย่างถูกไล่ออกด้วย BrF5 ในปริมาณสามส่วนเพื่อขจัดความชื้นออกขั้นตอนเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่าตัวอย่าง Hayabusa 2 จะไม่สัมผัสกับบรรยากาศและไม่ถูกปนเปื้อนด้วยความชื้นจากส่วนของสายฟลูออรีนที่ระบายสู่บรรยากาศระหว่างการโหลดตัวอย่าง
ตัวอย่างอนุภาค Ryugu C0014-4 และ Orgueil (CI) ได้รับการวิเคราะห์ในโหมด "เดี่ยว" ที่ได้รับการดัดแปลง42 ในขณะที่การวิเคราะห์ Y-82162 (CY) ดำเนินการบนถาดเดียวที่มีหลุมตัวอย่างหลายหลุม41เนื่องจากองค์ประกอบปราศจากน้ำ จึงไม่จำเป็นต้องใช้วิธีเดียวสำหรับ CY chondritesตัวอย่างได้รับความร้อนโดยใช้เลเซอร์ CO2 อินฟราเรดของ Photon Machines Inc.กำลังไฟ 50 W (10.6 µm) ติดตั้งบนโครงสำหรับตั้งสิ่งของ XYZ ต่อหน้า BrF5ระบบวิดีโอในตัวจะตรวจสอบปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นหลังจากการฟลูออริเนชัน O2 ที่ถูกปลดปล่อยจะถูกขัดออกโดยใช้กับดักไนโตรเจนสำหรับการแช่แข็งสองตัวและเตียงที่อุ่นของ KBr เพื่อกำจัดฟลูออรีนส่วนเกินใดๆองค์ประกอบไอโซโทปของออกซิเจนบริสุทธิ์ได้รับการวิเคราะห์บนเครื่องสเปกโตรมิเตอร์แบบดูอัลแชนเนล Thermo Fisher MAT 253 ที่มีความละเอียดของมวลประมาณ 200
ในบางกรณี ปริมาณก๊าซ O2 ที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำปฏิกิริยาของตัวอย่างมีค่าน้อยกว่า 140 µg ซึ่งเป็นขีดจำกัดโดยประมาณของการใช้เครื่องเป่าลมบนแมสสเปกโตรมิเตอร์ MAT 253ในกรณีเหล่านี้ ให้ใช้ microvolumes ในการวิเคราะห์หลังจากการวิเคราะห์อนุภาค Hayabusa2 มาตรฐานภายในของออบซิเดียนได้รับการฟลูออรีนและกำหนดองค์ประกอบของไอโซโทปออกซิเจน
ไอออนของชิ้นส่วน NF+ NF3+ รบกวนลำแสงที่มีมวล 33 (16O17O)เพื่อขจัดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นนี้ ตัวอย่างส่วนใหญ่จะได้รับการประมวลผลโดยใช้ขั้นตอนการแยกสารด้วยความเย็นซึ่งสามารถทำได้ในทิศทางไปข้างหน้าก่อนการวิเคราะห์ MAT 253 หรือเป็นการวิเคราะห์ครั้งที่สองโดยส่งก๊าซที่วิเคราะห์กลับไปที่ตะแกรงโมเลกุลพิเศษและผ่านอีกครั้งหลังจากการแยกด้วยความเย็นการแยกด้วยความเย็นเกี่ยวข้องกับการจ่ายก๊าซไปยังตะแกรงโมเลกุลที่อุณหภูมิไนโตรเจนเหลว จากนั้นจึงปล่อยก๊าซลงในตะแกรงโมเลกุลปฐมภูมิที่อุณหภูมิ -130°Cการทดสอบอย่างครอบคลุมแสดงให้เห็นว่า NF+ ยังคงอยู่บนตะแกรงโมเลกุลตัวแรก และไม่เกิดการแตกตัวที่มีนัยสำคัญเมื่อใช้วิธีนี้
จากการวิเคราะห์มาตรฐานออบซิเดียนภายในของเราซ้ำๆ ความแม่นยำโดยรวมของระบบในโหมดเบลโลว์คือ ±0.053‰ สำหรับ δ17O, ±0.095‰ สำหรับ δ18O, ±0.018‰ สำหรับ Δ17O (2 sd)การวิเคราะห์ไอโซโทปของออกซิเจนมีให้ในรูปแบบเดลต้ามาตรฐาน โดยที่ delta18O คำนวณเป็น:
ยังใช้อัตราส่วน 17O/16O สำหรับ δ17OVSMOW เป็นมาตรฐานสากลสำหรับมาตรฐานน้ำทะเลปานกลางเวียนนาΔ17O แทนค่าเบี่ยงเบนจากเส้นแบ่งส่วนโลก และสูตรการคำนวณคือ: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18Oข้อมูลทั้งหมดที่นำเสนอในตารางเสริม 3 ได้รับการปรับช่องว่างแล้ว
แยกส่วนที่มีความหนาประมาณ 150 ถึง 200 นาโนเมตรออกจากอนุภาค Ryugu โดยใช้เครื่องมือ Hitachi High Tech SMI4050 FIB ที่ JAMSTEC, Kochi Core Sampling Instituteโปรดทราบว่าส่วน FIB ทั้งหมดได้รับการกู้คืนจากชิ้นส่วนที่ยังไม่ได้แปรรูปของอนุภาคที่ยังไม่ผ่านกระบวนการ หลังจากนำออกจากถังบรรจุก๊าซ N2 เพื่อการถ่ายโอนระหว่างวัตถุชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ได้ตรวจวัดด้วย SR-CT แต่ได้รับการประมวลผลด้วยการสัมผัสกับชั้นบรรยากาศของโลกให้น้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นและการปนเปื้อนที่อาจส่งผลต่อสเปกตรัมของคาร์บอน K-edgeหลังจากเคลือบชั้นป้องกันทังสเตนแล้ว พื้นที่ที่น่าสนใจ (สูงสุด 25 × 25 μm2) ถูกตัดและทำให้บางลงด้วยลำแสงไอออน Ga+ ที่แรงดันเร่ง 30 kV จากนั้นที่ 5 kV และกระแสโพรบที่ 40 pA เพื่อลดความเสียหายที่พื้นผิวจากนั้นนำส่วนที่บางเฉียบไปวางบนตาข่ายทองแดงที่ขยายใหญ่ขึ้น (ตาข่ายโคจิ) 39 โดยใช้เครื่องควบคุมขนาดเล็กที่ติดตั้ง FIB
เม็ด Ryugu A0098 (1.6303 มก.) และ C0068 (0.6483 มก.) ถูกปิดผนึกสองครั้งในแผ่นโพลีเอทิลีนบริสุทธิ์บริสุทธิ์สูงในกล่องถุงมือที่เติมไนโตรเจนบริสุทธิ์บน SPring-8 โดยไม่มีปฏิกิริยาใดๆ กับชั้นบรรยากาศของโลกการเตรียมตัวอย่างสำหรับ JB-1 (หินอ้างอิงทางธรณีวิทยาที่ออกโดย Geological Survey of Japan) ได้ดำเนินการที่มหาวิทยาลัยโตเกียวเมโทรโพลิแทน
INAA จัดขึ้นที่ Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto Universityตัวอย่างได้รับการฉายรังสีสองครั้งด้วยรอบการฉายรังสีที่แตกต่างกันซึ่งเลือกตามครึ่งชีวิตของนิวไคลด์ที่ใช้สำหรับการวัดปริมาณธาตุขั้นแรก ตัวอย่างถูกฉายรังสีในท่อฉายรังสีแบบใช้ลมเป็นเวลา 30 วินาทีฟลักซ์ของนิวตรอนความร้อนและนิวตรอนเร็วในรูปที่3 คือ 4.6 × 1,012 และ 9.6 × 1,011 cm-2 s-1 ตามลำดับ สำหรับการพิจารณาเนื้อหาของ Mg, Al, Ca, Ti, V และ Mnสารเคมี เช่น MgO (ความบริสุทธิ์ 99.99%, Soekawa Chemical), Al (ความบริสุทธิ์ 99.9%, Soekawa Chemical) และโลหะ Si (ความบริสุทธิ์ 99.999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) ก็ได้รับการฉายรังสีเพื่อแก้ไขการรบกวนปฏิกิริยานิวเคลียร์ เช่น (n, n)ตัวอย่างได้รับการฉายรังสีด้วยโซเดียมคลอไรด์ (ความบริสุทธิ์ 99.99%; MANAC) เพื่อแก้ไขการเปลี่ยนแปลงของนิวตรอนฟลักซ์
หลังจากการฉายรังสีนิวตรอน แผ่นโพลีเอทิลีนด้านนอกจะถูกแทนที่ด้วยแผ่นใหม่ และรังสีแกมมาที่ตัวอย่างและการอ้างอิงจะถูกวัดทันทีด้วยเครื่องตรวจจับ Geตัวอย่างเดียวกันได้รับการฉายรังสีซ้ำเป็นเวลา 4 ชั่วโมงในหลอดฉายรังสีแบบใช้ลม2 มีฟลักซ์นิวตรอนความร้อนและนิวตรอนเร็วเท่ากับ 5.6 1012 และ 1.2 1012 cm-2 s-1 ตามลำดับ สำหรับกำหนด Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, เนื้อหา Se, Sb, Os, Ir และ Auตัวอย่างควบคุมของ Ga, As, Se, Sb, Os, Ir และ Au ถูกฉายรังสีโดยใช้สารละลายมาตรฐานในปริมาณที่เหมาะสม (ตั้งแต่ 10 ถึง 50 ไมโครกรัม) ของความเข้มข้นที่ทราบขององค์ประกอบเหล่านี้ลงบนกระดาษกรองสองแผ่น ตามด้วยการฉายรังสีของตัวอย่างการนับรังสีแกมมาดำเนินการที่สถาบันรังสีรวมและวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ มหาวิทยาลัยเกียวโต และศูนย์วิจัย RI มหาวิทยาลัยโตเกียวเมโทรโพลิแทนขั้นตอนการวิเคราะห์และเอกสารอ้างอิงสำหรับการกำหนดเชิงปริมาณขององค์ประกอบ INAA นั้นเหมือนกับที่อธิบายไว้ในงานก่อนหน้าของเรา
มีการใช้ X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) เพื่อรวบรวมรูปแบบการเลี้ยวเบนของตัวอย่าง Ryugu A0029 (<1 มก.), A0037 (≪1 มก.) และ C0087 (<1 มก.) ที่ NIPR มีการใช้ X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) เพื่อรวบรวมรูปแบบการเลี้ยวเบนของตัวอย่าง Ryugu A0029 (<1 มก.), A0037 (≪1 มก.) และ C0087 (<1 มก.) ที่ NIPR Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) หรือเรียกอีกอย่างว่า Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) и C0087 (<1 мг) ใน NIPR. มีการใช้ X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) เพื่อรวบรวมรูปแบบการเลี้ยวเบนของตัวอย่าง Ryugu A0029 (<1 มก.), A0037 (≪1 มก.) และ C0087 (<1 มก.) ใน 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) และ C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использованием рентгеновского ди фрактометра (ริกากุ สมาร์ทแล็บ) รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของตัวอย่าง Ryugu A0029 (<1 มก.), A0037 (<1 มก.) และ C0087 (<1 มก.) ได้รับที่ NIPR โดยใช้ X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab)ตัวอย่างทั้งหมดถูกบดเป็นผงละเอียดบนเวเฟอร์ซิลิคอนที่ไม่สะท้อนแสงโดยใช้แผ่นกระจกแซฟไฟร์ จากนั้นเกลี่ยให้ทั่วบนเวเฟอร์ซิลิคอนที่ไม่สะท้อนแสงโดยไม่มีของเหลว (น้ำหรือแอลกอฮอล์)เงื่อนไขการวัดมีดังนี้: รังสีเอกซ์ Cu Kα ถูกสร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าของท่อ 40 kV และกระแสของท่อ 40 mA ความยาวสลิตจำกัดคือ 10 มม. มุมเบี่ยงเบนคือ (1/6)° ความเร็วในการหมุนในระนาบคือ 20 รอบต่อนาที และช่วงคือ 2θ (มุมแบรกก์สองเท่า) คือ 3-100° และใช้เวลาประมาณ 28 ชั่วโมงในการวิเคราะห์ใช้เลนส์ของ Bragg Brentanoอุปกรณ์ตรวจจับเป็นอุปกรณ์ตรวจจับสารกึ่งตัวนำซิลิกอนหนึ่งมิติ (D/teX Ultra 250)รังสีเอกซ์ของ Cu Kβ ถูกลบออกโดยใช้ตัวกรอง Niการใช้ตัวอย่างที่มีอยู่ การวัดค่าแมกนีเซียนซาโปไนต์สังเคราะห์ (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), เซอร์เพนทีน (ลีฟเซอร์เพนทีน, มิยาซุ, นิกกะ) และไพร์โรไทต์ (โมโนคลินิก 4C, ชิวาวา, เม็กซิโกวัตต์) ถูกนำมาเปรียบเทียบเพื่อระบุจุดสูงสุดและใช้ข้อมูลการเลี้ยวเบนของข้อมูลไฟล์ผงจากศูนย์ข้อมูลการเลี้ยวเบนระหว่างประเทศ โดโลไมต์ (PDF 01-071-1662) และแมกนีไทต์ (PDF 0 0-019-0629).ข้อมูลการเลี้ยวเบนจาก Ryugu ยังถูกนำไปเปรียบเทียบกับข้อมูลของไฮโดรอัลเทอร์เต็ดคาร์บอนาเชียส chondrites, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 และ Y 980115 CY (ขั้นการให้ความร้อน III, 500–750°C)การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นความคล้ายคลึงกันกับ Orgueil แต่ไม่ใช่กับ Y-791198 และ Y 980115
สเปกตรัม NEXAFS ที่มีขอบคาร์บอน K ของส่วนบางเฉียบของตัวอย่างที่ทำจาก FIB ถูกวัดโดยใช้ช่องสัญญาณ STXM BL4U ที่โรงงานซินโครตรอน UVSOR ที่สถาบันวิทยาศาสตร์โมเลกุล (โอคาซากิ ประเทศญี่ปุ่น)ขนาดสปอตของลำแสงที่โฟกัสด้วยแผ่นโซน Fresnel อยู่ที่ประมาณ 50 นาโนเมตรขั้นตอนพลังงานคือ 0.1 eV สำหรับโครงสร้างละเอียดของบริเวณขอบใกล้ (283.6–292.0 eV) และ 0.5 eV (280.0–283.5 eV และ 292.5–300.0 eV) สำหรับบริเวณด้านหน้าและด้านหลังเวลาสำหรับแต่ละพิกเซลของภาพถูกกำหนดไว้ที่ 2 มิลลิวินาทีหลังจากการอพยพ ห้องวิเคราะห์ STXM เต็มไปด้วยฮีเลียมที่ความดันประมาณ 20 มิลลิบาร์ซึ่งช่วยลดการเบี่ยงเบนทางความร้อนของอุปกรณ์ออปติกเอ็กซ์เรย์ในห้องเพาะเลี้ยงและที่เก็บตัวอย่าง รวมทั้งลดความเสียหายและ/หรือออกซิเดชันของตัวอย่างสเปกตรัมคาร์บอน K-edge ของ NEXAFS สร้างขึ้นจากข้อมูลแบบสแต็กโดยใช้ซอฟต์แวร์ aXis2000 และซอฟต์แวร์ประมวลผลข้อมูล STXM ที่เป็นกรรมสิทธิ์โปรดทราบว่ากล่องเก็บตัวอย่างและกล่องเก็บของใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อนของตัวอย่าง
หลังจากการวิเคราะห์ STXM-NEXAFS องค์ประกอบของไอโซโทปของไฮโดรเจน คาร์บอน และไนโตรเจนของชิ้นส่วน Ryugu FIB ได้รับการวิเคราะห์โดยใช้การถ่ายภาพไอโซโทปด้วย JAMSTEC NanoSIMS 50Lลำแสงปฐมภูมิ Cs+ ที่โฟกัสที่ประมาณ 2 pA สำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนและไนโตรเจน และประมาณ 13 pA สำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของไฮโดรเจนจะถูกแรสเตอร์บนพื้นที่ประมาณ 24 × 24 µm2 ถึง 30 × 30 µm2 บนตัวอย่างหลังจากการฉีดพ่นล่วงหน้าเป็นเวลา 3 นาทีที่กระแสลำแสงปฐมภูมิที่ค่อนข้างแรง การวิเคราะห์แต่ละครั้งจะเริ่มขึ้นหลังจากการทำให้ความเข้มของลำแสงทุติยภูมิคงที่สำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนและไนโตรเจน ภาพของ 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– และ 12C15N– ได้รับพร้อมกันโดยใช้การตรวจจับตัวคูณอิเล็กตรอนเจ็ดตัวที่มีความละเอียดมวลประมาณ 9000 ซึ่งเพียงพอที่จะแยกสารประกอบไอโซโทปที่เกี่ยวข้องทั้งหมดการรบกวน (เช่น 12C1H บน 13C และ 13C14N บน 12C15N)สำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของไฮโดรเจน จะได้ภาพ 1H-, 2D- และ 12C- ที่มีความละเอียดมวลประมาณ 3000 ด้วยการตรวจจับหลายครั้งโดยใช้ตัวคูณอิเล็กตรอนสามตัวการวิเคราะห์แต่ละครั้งประกอบด้วยภาพสแกน 30 ภาพในพื้นที่เดียวกัน โดยหนึ่งภาพประกอบด้วย 256 × 256 พิกเซลสำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนและไนโตรเจน และ 128 × 128 พิกเซลสำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของไฮโดรเจนเวลาหน่วงเวลาคือ 3,000 µs ต่อพิกเซลสำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนและไนโตรเจน และ 5,000 µs ต่อพิกเซลสำหรับการวิเคราะห์ไอโซโทปของไฮโดรเจนเราใช้ 1-ไฮดรอกซีเบนโซไตรอะโซลไฮเดรตเป็นมาตรฐานไอโซโทปของไฮโดรเจน คาร์บอน และไนโตรเจนในการสอบเทียบการแยกส่วนมวลเครื่องมือ45
ในการตรวจสอบองค์ประกอบไอโซโทปของซิลิกอนของกราไฟท์พรีโซลาร์ในโปรไฟล์ FIB C0068-25 เราใช้ตัวคูณอิเล็กตรอนหกตัวที่มีความละเอียดมวลประมาณ 9000 ภาพประกอบด้วย 256 × 256 พิกเซลพร้อมเวลาหน่วง 3,000 µs ต่อพิกเซลเราสอบเทียบเครื่องมือแยกส่วนมวลโดยใช้เวเฟอร์ซิลิคอนเป็นมาตรฐานไอโซโทปของไฮโดรเจน คาร์บอน และซิลิคอน
ภาพไอโซโทปได้รับการประมวลผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ภาพ NanoSIMS45 ของ NASAข้อมูลได้รับการแก้ไขสำหรับเวลาตายของตัวคูณอิเล็กตรอน (44 ns) และเอฟเฟกต์การมาถึงแบบกึ่งพร้อมกันการจัดตำแหน่งการสแกนที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละภาพเพื่อแก้ไขการเลื่อนของภาพระหว่างการได้มาภาพไอโซโทปสุดท้ายถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มไอออนทุติยภูมิจากแต่ละภาพสำหรับแต่ละพิกเซลที่สแกน
หลังจากการวิเคราะห์ STXM-NEXAFS และ NanoSIMS ส่วน FIB เดียวกันได้รับการตรวจสอบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (JEOL JEM-ARM200F) ที่แรงดันเร่ง 200 kV ที่ Kochi, JAMSTECโครงสร้างจุลภาคถูกสังเกตโดยใช้ TEM แบบสว่างและ TEM แบบสแกนมุมสูงในฟิลด์มืดเฟสของแร่ถูกระบุโดยการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนแบบจุดและการสร้างภาพแถบแลตทิซ และทำการวิเคราะห์ทางเคมีโดย EDS ด้วยตัวตรวจจับการลอยของซิลิคอนขนาด 100 มม.2 และซอฟต์แวร์ JEOL Analysis Station 4.30สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ความเข้มของรังสีเอกซ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละองค์ประกอบถูกวัดในโหมดการสแกน TEM ด้วยเวลารับข้อมูลคงที่ 30 วินาที พื้นที่การสแกนลำแสงประมาณ 100 × 100 nm2 และกระแสลำแสง 50 pAอัตราส่วน (Si + Al)-Mg-Fe ในชั้นซิลิเกตถูกกำหนดโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์การทดลอง k ซึ่งแก้ไขสำหรับความหนา ซึ่งได้จากมาตรฐานของไพโรพาการ์เน็ตธรรมชาติ
รูปภาพและการวิเคราะห์ทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษานี้มีอยู่ใน JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2บทความนี้ให้ข้อมูลต้นฉบับ
Kitari, K. และคณะองค์ประกอบพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย 162173 Ryugu จากการสังเกตโดยเครื่องมือ Hayabusa2 NIRS3วิทยาศาสตร์ 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type carbonaceous chondrites (CY): อะนาล็อกของพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย Ryugu?ธรณีเคมี 79, 125531 (2562).
Pilorjet, S. และคณะการวิเคราะห์องค์ประกอบครั้งแรกของตัวอย่าง Ryugu ดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ไฮเปอร์สเปกตรัม MicroOmegaนักดาราศาสตร์แห่งชาติ6, 221–225 (2564).
ญาดา, ต. และคณะการวิเคราะห์เบื้องต้นของตัวอย่าง Hyabusa2 ที่ส่งคืนจากดาวเคราะห์น้อยประเภท C Ryuguนักดาราศาสตร์แห่งชาติ6, 214–220 (2564).