Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Limitado ang suporta sa CSS sa bersyon ng browser na iyong ginagamit. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng updated na browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Samantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga style at JavaScript.
Pabagu-bago at mayaman sa organikong bagay, ang mga C-type asteroid ay maaaring isa sa mga pangunahing pinagmumulan ng tubig sa Daigdig. Sa kasalukuyan, ang mga chondrite na may carbon ay nagbibigay ng pinakamahusay na ideya ng kanilang kemikal na komposisyon, ngunit ang impormasyon tungkol sa mga meteorite ay may maling akala: tanging ang mga pinakamatibay na uri lamang ang nabubuhay sa pagpasok sa atmospera at pagkatapos ay nakikipag-ugnayan sa kapaligiran ng mundo. Dito namin ipinapakita ang mga resulta ng isang detalyadong volumetric at microanalytical na pag-aaral ng pangunahing Ryugu particle na inihatid sa Daigdig ng Hayabusa-2 spacecraft. Ang mga Ryugu particle ay nagpapakita ng malapit na tugma sa komposisyon sa mga chemically unfractionated ngunit water-altered CI (Iwuna-type) chondrites, na malawakang ginagamit bilang isang tagapagpahiwatig ng pangkalahatang komposisyon ng solar system. Ang ispesimen na ito ay nagpapakita ng isang kumplikadong spatial na relasyon sa pagitan ng mayamang aliphatic organics at layered silicates at nagpapahiwatig ng isang maximum na temperatura na humigit-kumulang 30 °C sa panahon ng pagguho ng tubig. Natagpuan namin ang isang kasaganaan ng deuterium at diazonium na naaayon sa isang extrasolar na pinagmulan. Ang mga Ryugu particle ang pinaka-hindi kontaminado at hindi mapaghihiwalay na alien material na napag-aralan at pinakaangkop sa pangkalahatang komposisyon ng solar system.
Mula Hunyo 2018 hanggang Nobyembre 2019, ang Hayabusa2 spacecraft ng Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) ay nagsagawa ng isang malawakang remote survey sa asteroid na Ryugu. Ang datos mula sa Near Infrared Spectrometer (NIRS3) sa Hayabusa-2 ay nagmumungkahi na ang Ryugu ay maaaring binubuo ng isang materyal na katulad ng thermally at/o shock-metamorphic carbonaceous chondrites. Ang pinakamalapit na tugma ay ang CY chondrite (Yamato type) 2. Ang mababang albedo ng Ryugu ay maipapaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga sangkap na mayaman sa carbon, pati na rin ang laki ng particle, porosity, at spatial weathering effects. Ang Hayabusa-2 spacecraft ay gumawa ng dalawang paglapag at pagkolekta ng sample sa Ryuga. Sa unang paglapag noong Pebrero 21, 2019, nakuha ang materyal sa ibabaw, na nakaimbak sa compartment A ng return capsule, at sa pangalawang paglapag noong Hulyo 11, 2019, ang materyal ay nakolekta malapit sa isang artipisyal na bunganga na nabuo ng isang maliit na portable impactor. Ang mga sampol na ito ay nakaimbak sa Ward C. Ang paunang hindi mapanirang paglalarawan ng mga particle sa Stage 1 sa mga espesyal, hindi kontaminado, at purong mga silid na puno ng nitrogen sa mga pasilidad na pinamamahalaan ng JAXA ay nagpapahiwatig na ang mga particle ng Ryugu ay halos kapareho ng mga CI4 chondrite at nagpakita ng "iba't ibang antas ng pagkakaiba-iba"3. Ang tila magkasalungat na klasipikasyon ng Ryugu, katulad ng mga CY o CI chondrite, ay maaari lamang malutas sa pamamagitan ng detalyadong isotopic, elemental, at mineralogical na paglalarawan ng mga particle ng Ryugu. Ang mga resultang ipinakita rito ay nagbibigay ng matibay na batayan para matukoy kung alin sa dalawang paunang paliwanag na ito para sa pangkalahatang komposisyon ng asteroid na Ryugu ang malamang.
Walong Ryugu pellets (humigit-kumulang 60mg sa kabuuan), apat mula sa Chamber A at apat mula sa Chamber C, ang itinalaga sa Phase 2 upang pamahalaan ang pangkat ng Kochi. Ang pangunahing layunin ng pag-aaral ay upang linawin ang kalikasan, pinagmulan, at kasaysayan ng ebolusyon ng asteroid na Ryugu, at upang idokumento ang mga pagkakatulad at pagkakaiba sa iba pang kilalang mga extraterrestrial specimen tulad ng mga chondrite, interplanetary dust particle (IDP) at mga bumabalik na kometa. Mga sample na nakolekta ng Stardust mission ng NASA.
Ang detalyadong pagsusuring mineralogikal ng limang butil ng Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 at C0068) ay nagpakita na ang mga ito ay pangunahing binubuo ng mga pino at magaspang na phyllosilicate (~64–88 vol.%; Fig. 1a, b, Supplementary Fig. 1). at karagdagang talahanayan 1). Ang mga magaspang na phyllosilicate ay lumilitaw bilang mga pinnate aggregate (hanggang sampu-sampung micron ang laki) sa mga pino at mayaman sa phyllosilicate na matrice (mas mababa sa ilang micron ang laki). Ang mga layered silicate particle ay mga serpentine–saponite symbionts (Fig. 1c). Ipinapakita rin ng mapa ng (Si + Al)-Mg-Fe na ang bulk layered silicate matrix ay may intermediate na komposisyon sa pagitan ng serpentine at saponite (Fig. 2a, b). Ang phyllosilicate matrix ay naglalaman ng mga carbonate mineral (~2–21 vol.%), mga sulfide mineral (~2.4–5.5 vol.%), at magnetite (~3.6–6.8 vol.%). Isa sa mga particle na sinuri sa pag-aaral na ito (C0009) ay naglalaman ng maliit na halaga (~0.5 vol.%) ng mga anhydrous silicate (olivine at pyroxene), na maaaring makatulong sa pagtukoy ng pinagmulang materyal na bumubuo sa hilaw na Ryugu stone5. Ang anhydrous silicate na ito ay bibihira sa mga Ryugu pellet at positibong natukoy lamang sa C0009 pellet. Ang mga carbonate ay naroroon sa matrix bilang mga fragment (wala pang ilang daang microns), karamihan ay dolomite, na may maliit na halaga ng calcium carbonate at brinell. Ang magnetite ay matatagpuan bilang mga nakahiwalay na particle, framboids, plaques, o spherical aggregates. Ang mga sulfide ay pangunahing kinakatawan ng pyrrhotite sa anyo ng mga irregular hexagonal prisms/plates o laths. Ang matrix ay naglalaman ng malaking halaga ng submicron pentlandite o kasama ng pyrrhotite. Ang mga yugtong mayaman sa carbon (mas maliit sa 10 µm) ay matatagpuan sa lahat ng dako sa matrix na mayaman sa phyllosilicate. Ang mga yugtong mayaman sa carbon (mas maliit sa 10 µm) ay matatagpuan sa lahat ng dako sa matrix na mayaman sa phyllosilicate. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Ang mga yugtong mayaman sa carbon (mas maliit sa 10 µm) ay matatagpuan sa lahat ng dako sa matrix na mayaman sa phyllosilicate.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. Ang mga yugtong mayaman sa carbon (mas maliit kaysa sa 10 µm) ay nangingibabaw sa matrix na mayaman sa phyllosilicate.Ang iba pang mga pantulong na mineral ay ipinapakita sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang listahan ng mga mineral na natukoy mula sa X-ray diffraction pattern ng pinaghalong C0087 at A0029 at A0037 ay lubos na naaayon sa natukoy sa CI (Orgueil) chondrite, ngunit lubhang naiiba sa CY at CM (Mighei type) chondrites (Larawan 1 na may pinalawak na datos at Karagdagang Larawan 2). Ang kabuuang nilalaman ng elemento ng Ryugu grains (A0098, C0068) ay naaayon din sa chondrite 6 CI (pinalawak na datos, Larawan 2 at Karagdagang Talahanayan 2). Sa kabaligtaran, ang mga CM chondrite ay nauubos sa mga elementong katamtaman at lubos na pabagu-bago, lalo na ang Mn at Zn, at mas mataas sa mga elementong refractory7. Ang mga konsentrasyon ng ilang elemento ay lubhang nag-iiba, na maaaring isang repleksyon ng likas na heterogeneity ng sample dahil sa maliit na laki ng mga indibidwal na particle at ang nagresultang sampling bias. Ang lahat ng petrolohikal, mineralohiko, at elemental na katangian ay nagpapahiwatig na ang mga butil ng Ryugu ay halos kapareho ng mga chondrite CI8,9,10. Ang isang kapansin-pansing eksepsiyon ay ang kawalan ng ferrihydrite at sulfate sa mga butil ng Ryugu, na nagmumungkahi na ang mga mineral na ito sa mga CI chondrite ay nabuo sa pamamagitan ng terrestrial weathering.
a, Pinagsama-samang imahe ng X-ray ng Mg Kα (pula), Ca Kα (berde), Fe Kα (asul), at S Kα (dilaw) na tuyong pinakintab na seksyon C0068. Ang praksyon ay binubuo ng mga layered silicates (pula: ~88 vol%), carbonates (dolomite; light green: ~1.6 vol%), magnetite (asul: ~5.3 vol%) at sulfides (dilaw: sulfide = ~2.5% vol. essay. b, imahe ng contour region sa mga backscattered electrons sa a. Bru – immature; Dole – dolomite; FeS ay iron sulfide; Mag – magnetite; juice – soapstone; Srp – serpentine. c, high-resolution transmission electron microscopy (TEM) na imahe ng isang tipikal na saponite-serpentine intergrowth na nagpapakita ng serpentine at saponite lattice bands na 0.7 nm at 1.1 nm, ayon sa pagkakabanggit.
Ang komposisyon ng matrix at layered silicate (sa %) ng Ryugu A0037 (solidong pulang bilog) at C0068 (solidong asul na bilog) na mga partikulo ay ipinapakita sa (Si+Al)-Mg-Fe ternary system. a, Ang mga resulta ng Electron Probe Microanalysis (EPMA) na naka-plot laban sa mga CI chondrite (Ivuna, Orgueil, Alais)16 ay ipinapakita sa kulay abo para sa paghahambing. b, Ang pagsusuri ng Scanning TEM (STEM) at energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) ay ipinapakita para sa paghahambing sa mga meteorite ng Orgueil9 at Murchison46 at hydrated IDP47. Sinuri ang mga pinong-grained at coarse-grained na phyllosilicate, na iniiwasan ang maliliit na partikulo ng iron sulfide. Ang mga tuldok-tuldok na linya sa a at b ay nagpapakita ng mga linya ng pagkatunaw ng saponite at serpentine. Ang komposisyong mayaman sa bakal sa a ay maaaring dahil sa mga butil ng submicron iron sulfide sa loob ng mga butil ng layered silicate, na hindi maaaring ibukod ng spatial resolution ng pagsusuri ng EPMA. Ang mga punto ng datos na may mas mataas na nilalaman ng Si kaysa sa saponite sa b ay maaaring sanhi ng presensya ng nanosized amorphous silicon-rich material sa mga interstice ng phyllosilicate layer. Bilang ng mga pagsusuri: N=69 para sa A0037, N=68 para sa EPMA, N=68 para sa C0068, N=19 para sa A0037 at N=27 para sa C0068 para sa STEM-EDS. c, mapa ng isotope ng trioxy particle na Ryugu C0014-4 kumpara sa mga halaga ng chondrite na CI (Orgueil), CY (Y-82162) at datos ng literatura (CM at C2-ung)41,48,49. Nakuha namin ang datos para sa mga meteorite ng Orgueil at Y-82162. Ang CCAM ay isang linya ng mga anhydrous carbonaceous chondrite mineral, ang TFL ay isang linya ng paghahati ng lupa. d, Δ17O at δ18O na mga mapa ng Ryugu particle na C0014-4, CI chondrite (Orgueil), at CY chondrite (Y-82162) (pag-aaral na ito). Δ17O_Ryugu: Ang halaga ng Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Karaniwang halaga ng Δ17O para sa Orgueil. Δ17O_Y-82162: Karaniwang halaga ng Δ17O para sa Y-82162. Ang datos ng CI at CY mula sa literatura 41, 48, 49 ay ipinapakita rin para sa paghahambing.
Ang pagsusuri ng mass isotope ng oxygen ay isinagawa sa isang 1.83 mg na sample ng materyal na kinuha mula sa granular na C0014 sa pamamagitan ng laser fluorination (Methods). Bilang paghahambing, gumamit kami ng pitong kopya ng Orgueil (CI) (kabuuang masa = 8.96 mg) at pitong kopya ng Y-82162 (CY) (kabuuang masa = 5.11 mg) (Karagdagang Talahanayan 3).
Sa fig. 2d, makikita ang malinaw na paghihiwalay ng Δ17O at δ18O sa pagitan ng average na bigat ng mga partikulo ng Orgueil at Ryugu kumpara sa Y-82162. Ang Δ17O ng partikulo ng Ryugu C0014-4 ay mas mataas kaysa sa partikulo ng Orgeil, sa kabila ng overlap sa 2 sd. Ang mga partikulo ng Ryugu ay may mas mataas na halaga ng Δ17O kumpara sa Orgeil, na maaaring sumasalamin sa polusyon sa lupa ng huli simula nang bumagsak ito noong 1864. Ang weathering sa kapaligirang panglupa11 ay kinakailangang magresulta sa pagsasama ng oxygen sa atmospera, na naglalapit sa pangkalahatang pagsusuri sa terrestrial fractionation line (TFL). Ang konklusyong ito ay naaayon sa datos ng mineralogical (na tinalakay kanina) na ang mga butil ng Ryugu ay hindi naglalaman ng mga hydrate o sulfate, habang ang Orgeil ay naglalaman nito.
Batay sa nabanggit na datos mineralogikal, sinusuportahan ng mga resultang ito ang kaugnayan sa pagitan ng mga butil ng Ryugu at mga CI chondrite, ngunit inaalis ang posibilidad na magkaroon ng kaugnayan ang mga CY chondrite. Nakalilito ang katotohanan na ang mga butil ng Ryugu ay hindi nauugnay sa mga CY chondrite, na nagpapakita ng malinaw na mga palatandaan ng mineralogy ng dehydration. Ang mga obserbasyon sa orbit ng Ryugu ay tila nagpapahiwatig na ito ay sumailalim sa dehydration at samakatuwid ay malamang na binubuo ng materyal na CY. Ang mga dahilan para sa maliwanag na pagkakaibang ito ay nananatiling hindi malinaw. Ang isang pagsusuri ng oxygen isotope ng iba pang mga particle ng Ryugu ay iniharap sa isang kasamang papel 12. Gayunpaman, ang mga resulta ng pinalawak na hanay ng datos na ito ay naaayon din sa kaugnayan sa pagitan ng mga particle ng Ryugu at mga CI chondrite.
Gamit ang mga coordinated microanalysis techniques (Karagdagang Larawan 3), sinuri namin ang spatial distribution ng organic carbon sa buong surface area ng focused ion beam fraction (FIB) C0068.25 (Mga Larawan 3a–f). Ang pinong istrukturang X-ray absorption spectra ng carbon (NEXAFS) sa malapit na gilid sa seksyong C0068.25 ay nagpapakita ng ilang functional groups – aromatic o C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) at C( =O)O (288.8 eV) – ang graphene structure ay wala sa 291.7 eV (Larawan 3a), na nangangahulugang mababang antas ng thermal variation. Ang malakas na CH peak (287.5 eV) ng partial organics ng C0068.25 ay naiiba sa mga insoluble organics ng mga naunang pinag-aralang carbonaceous chondrites at mas katulad ng IDP14 at mga cometary particle na nakuha ng Stardust mission. Ang isang malakas na CH peak sa 287.5 eV at isang napakahinang aromatic o C=C peak sa 285.2 eV ay nagpapahiwatig na ang mga organic compound ay mayaman sa mga aliphatic compound (Fig. 3a at Supplementary Fig. 3a). Ang mga lugar na mayaman sa mga aliphatic organic compound ay matatagpuan sa mga coarse-grained phyllosilicates, pati na rin sa mga lugar na may mahinang aromatic (o C=C) carbon structure (Fig. 3c,d). Sa kabaligtaran, ang A0037,22 (Supplementary Fig. 3) ay bahagyang nagpakita ng mas mababang nilalaman ng mga rehiyon na mayaman sa aliphatic carbon. Ang pinagbabatayan na mineralogy ng mga butil na ito ay mayaman sa carbonates, katulad ng chondrite CI 16, na nagmumungkahi ng malawak na pagbabago ng pinagmumulan ng tubig (Supplementary Table 1). Ang mga kondisyon ng oxidizing ay papabor sa mas mataas na konsentrasyon ng carbonyl at carboxyl functional groups sa mga organic compound na nauugnay sa mga carbonate. Ang submicron distribution ng mga organic na may mga aliphatic carbon structure ay maaaring ibang-iba sa distribution ng mga coarse-grained layered silicates. Natagpuan sa meteorite ng Tagish Lake ang mga pahiwatig ng mga aliphatic organic compound na nauugnay sa phyllosilicate-OH. Ipinahihiwatig ng mga koordinadong datos ng microanalytical na ang organikong bagay na mayaman sa mga aliphatic compound ay maaaring laganap sa mga C-type asteroid at malapit na nauugnay sa mga phyllosilicate. Ang konklusyong ito ay naaayon sa mga naunang ulat ng mga aliphatic/aromatic CH sa mga particle ng Ryugu na ipinakita ng MicroOmega, isang near-infrared hyperspectral microscope. Isang mahalaga at hindi pa nareresolba na tanong ay kung ang mga natatanging katangian ng mga aliphatic carbon-rich organic compound na nauugnay sa mga coarse-grained phyllosilicates na naobserbahan sa pag-aaral na ito ay matatagpuan lamang sa asteroid na Ryugu.
a, Ang NEXAFS carbon spectra ay na-normalize sa 292 eV sa rehiyong mayaman sa aromatic (C=C) (pula), sa rehiyong mayaman sa aliphatic (berde), at sa matrix (asul). Ang kulay abong linya ay ang Murchison 13 insoluble organic spectrum para sa paghahambing. au, arbitration unit. b, Scanning transmission X-ray microscopy (STXM) spectral image ng isang carbon K-edge na nagpapakita na ang seksyon ay pinangungunahan ng carbon. c, RGB composite plot na may mga rehiyong mayaman sa aromatic (C=C) (pula), mga rehiyong mayaman sa aliphatic (berde), at matrix (asul). d, ang mga organic na mayaman sa mga aliphatic compound ay naka-concentrate sa coarse-grained phyllosilicate, ang lugar ay pinalaki mula sa mga puting tuldok-tuldok na kahon sa b at c. e, malalaking nanospheres (ng-1) sa lugar na pinalaki mula sa puting tuldok-tuldok na kahon sa b at c. Para sa: pyrrhotite. Pn: nickel-chromite. f, Mga imahe ng elemento ng Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS), Hydrogen (1H), Carbon (12C), at Nitrogen (12C14N), mga imahe ng 12C/1H element ratio, at mga imahe ng cross δD, δ13C, at δ15N isotope – Seksyon PG-1: presolar graphite na may matinding 13C enrichment (Karagdagang Talahanayan 4).
Ang mga kinetikong pag-aaral ng pagkasira ng organikong bagay sa mga meteorite ng Murchison ay maaaring magbigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa magkakaibang distribusyon ng aliphatic organic matter na mayaman sa mga butil ng Ryugu. Ipinapakita ng pag-aaral na ito na ang mga aliphatic CH bond sa organikong bagay ay nagpapatuloy hanggang sa pinakamataas na temperatura na humigit-kumulang 30°C sa magulang at/o nagbabago kasabay ng mga ugnayan ng oras-temperatura (hal. 200 taon sa 100°C at 0°C 100 milyong taon). Kung ang precursor ay hindi pinainit sa isang partikular na temperatura nang higit sa isang tiyak na oras, ang orihinal na distribusyon ng mga aliphatic organic na mayaman sa phyllosilicate ay maaaring mapangalagaan. Gayunpaman, ang mga pagbabago sa tubig ng pinagmulang bato ay maaaring magpakomplikado sa interpretasyong ito, dahil ang mayaman sa carbonate na A0037 ay hindi nagpapakita ng anumang mga rehiyon ng aliphatic na mayaman sa carbon na nauugnay sa mga phyllosilicate. Ang mababang pagbabagong ito ng temperatura ay halos tumutugma sa pagkakaroon ng cubic feldspar sa mga butil ng Ryugu (Karagdagang Talahanayan 1) 20.
Ang fraction C0068.25 (ng-1; Figs. 3a–c,e) ay naglalaman ng isang malaking nanosphere na nagpapakita ng highly aromatic (o C=C), moderately aliphatic, at weak spectra ng C(=O)O at C=O. . Ang signature ng aliphatic carbon ay hindi tumutugma sa signature ng bulk insoluble organics at organic nanospheres na nauugnay sa mga chondrite (Fig. 3a) 17,21. Ipinakita ng Raman at infrared spectroscopic analysis ng mga nanospheres sa Lake Tagish na binubuo ang mga ito ng aliphatic at oxidized organic compounds at disordered polycyclic aromatic organic compounds na may complex structure 22,23. Dahil ang nakapalibot na matrix ay naglalaman ng mga organics na mayaman sa mga aliphatic compound, ang signature ng aliphatic carbon sa ng-1 ay maaaring isang analytical artifact. Kapansin-pansin, ang ng-1 ay naglalaman ng mga naka-embed na amorphous silicates (Fig. 3e), isang texture na hindi pa naiuulat para sa anumang extraterrestrial organics. Ang mga amorphous silicate ay maaaring natural na bahagi ng ng-1 o resulta ng amorphization ng aqueous/anhydrous silicates sa pamamagitan ng ion at/o electron beam habang sinusuri.
Ang mga imahe ng ion ng NanoSIMS ng seksyong C0068.25 (Larawan 3f) ay nagpapakita ng magkakatulad na pagbabago sa δ13C at δ15N, maliban sa mga presolar grains na may malaking 13C enrichment na 30,811‰ (PG-1 sa imahe ng δ13C sa Larawan 3f) (Karagdagang Talahanayan 4). Ang mga imahe ng elementarya ng X-ray at mga imahe ng TEM na may mataas na resolusyon ay nagpapakita lamang ng konsentrasyon ng carbon at ang distansya sa pagitan ng mga basal planes na 0.3 nm, na tumutugma sa graphite. Kapansin-pansin na ang mga halaga ng δD (841 ± 394‰) at δ15N (169 ± 95‰), na pinayaman sa aliphatic organic matter na nauugnay sa coarse-grained phyllosilicates, ay lumalabas na bahagyang mas mataas kaysa sa average para sa buong rehiyon ng C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) sa C0068.25 (Karagdagang Talahanayan 4). Ipinahihiwatig ng obserbasyong ito na ang mga organikong mayaman sa aliphatic sa mga coarse-grained phyllosilicate ay maaaring mas primitive kaysa sa mga nakapalibot na organiko, dahil ang huli ay maaaring sumailalim sa isotopic exchange sa nakapalibot na tubig sa orihinal na katawan. Bilang kahalili, ang mga isotopic na pagbabagong ito ay maaari ring nauugnay sa unang proseso ng pagbuo. Binibigyang-kahulugan na ang mga pinong-grained na layered silicate sa mga CI chondrite ay nabuo bilang resulta ng patuloy na pagbabago ng orihinal na coarse-grained anhydrous silicate cluster. Ang mga organikong mayaman sa aliphatic ay maaaring nabuo mula sa mga precursor molecule sa protoplanetary disk o interstellar medium bago ang pagbuo ng solar system, at pagkatapos ay bahagyang nabago sa panahon ng mga pagbabago sa tubig ng Ryugu (malaking) parent body. Ang laki (<1.0 km) ng Ryugu ay masyadong maliit upang mapanatili nang sapat ang panloob na init para sa pagbabago ng tubig upang bumuo ng mga mineral na hydrous25. Ang laki (<1.0 km) ng Ryugu ay masyadong maliit upang mapanatili ang sapat na panloob na init para sa pagbabago ng tubig upang bumuo ng mga mineral na hydrous25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменобнихрас минералов25. Sukat (<1.0 km) Napakaliit ng Ryugu upang mapanatili ang sapat na panloob na init para sa pagpapalit ng tubig upang makabuo ng mga mineral ng tubig25. 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 мд. Ang laki ng Ryugu (<1.0 km) ay masyadong maliit upang suportahan ang panloob na init upang baguhin ang tubig upang bumuo ng mga mineral ng tubig25.Samakatuwid, maaaring kailanganin ang sampung kilometro ang laki ng mga nauna sa Ryugu. Ang mga organikong bagay na mayaman sa mga aliphatic compound ay maaaring mapanatili ang kanilang orihinal na isotope ratios dahil sa kaugnayan nito sa mga coarse-grained phyllosilicates. Gayunpaman, ang eksaktong katangian ng mga isotopic heavy carrier ay nananatiling hindi tiyak dahil sa kumplikado at maselang paghahalo ng iba't ibang bahagi sa mga FIB fraction na ito. Maaari itong maging mga organikong sangkap na mayaman sa mga aliphatic compound sa mga Ryugu granules o mga coarse phyllosilicates na nakapalibot sa mga ito. Tandaan na ang organikong bagay sa halos lahat ng carbonaceous chondrites (kabilang ang mga CI chondrites) ay may posibilidad na mas mayaman sa D kaysa sa mga phyllosilicates, maliban sa CM Paris 24, 26 meteorites.
Mga plot ng volume na δD at δ15N ng mga FIB slice na nakuha para sa A0002.23 at A0002.26, A0037.22 at A0037.23 at C0068.23, C0068.25 at C0068.26 FIB slices (kabuuang pitong FIB slice mula sa tatlong Ryugu particle) Ang paghahambing ng NanoSIMS sa iba pang mga bagay ng solar system ay ipinapakita sa fig. 4 (Karagdagang Talahanayan 4)27,28. Ang mga pagbabago sa volume sa δD at δ15N sa mga profile na A0002, A0037, at C0068 ay naaayon sa mga nasa IDP, ngunit mas mataas kaysa sa mga CM at CI chondrite (Fig. 4). Tandaan na ang saklaw ng mga halaga ng δD para sa sample ng Comet 29 (-240 hanggang 1655‰) ay mas malaki kaysa sa Ryugu. Ang mga volume na δD at δ15N ng mga profile ng Ryukyu ay, bilang panuntunan, mas maliit kaysa sa average para sa mga kometa ng pamilyang Jupiter at ng Oort cloud (Fig. 4). Ang mas mababang mga halaga ng δD ng mga CI chondrite ay maaaring sumasalamin sa impluwensya ng kontaminasyon sa lupa sa mga sampol na ito. Dahil sa pagkakatulad sa pagitan ng Bells, Lake Tagish, at IDP, ang malaking heterogeneity sa mga halaga ng δD at δN sa mga particle ng Ryugu ay maaaring sumasalamin sa mga pagbabago sa mga paunang isotopic signature ng mga organikong at may tubig na komposisyon sa sinaunang solar system. Ang magkatulad na mga pagbabago sa isotopic sa δD at δN sa mga particle ng Ryugu at IDP ay nagmumungkahi na ang parehong maaaring nabuo mula sa materyal mula sa iisang pinagmulan. Pinaniniwalaan na ang mga IDP ay nagmula sa mga pinagmumulan ng kometa 14. Samakatuwid, ang Ryugu ay maaaring maglaman ng materyal na parang kometa at/o kahit papaano ang panlabas na solar system. Gayunpaman, maaaring mas mahirap ito kaysa sa sinasabi natin dito dahil sa (1) pinaghalong spherulitic at D-rich na tubig sa parent body 31 at (2) ang D/H ratio ng kometa bilang function ng cometary activity 32. Gayunpaman, ang mga dahilan para sa naobserbahang heterogeneity ng hydrogen at nitrogen isotopes sa mga particle ng Ryugu ay hindi pa lubos na nauunawaan, bahagyang dahil sa limitadong bilang ng mga pagsusuri na magagamit ngayon. Ang mga resulta ng mga sistema ng hydrogen at nitrogen isotope ay nagpapakita pa rin ng posibilidad na ang Ryugu ay naglalaman ng karamihan sa materyal mula sa labas ng Solar System at sa gayon ay maaaring magpakita ng ilang pagkakatulad sa mga kometa. Ang profile ng Ryugu ay hindi nagpakita ng maliwanag na ugnayan sa pagitan ng δ13C at δ15N (Karagdagang Talahanayan 4).
Ang kabuuang isotopic composition ng H at N ng mga particle ng Ryugu (mga pulang bilog: A0002, A0037; mga asul na bilog: C0068) ay may kaugnayan sa solar magnitude 27, sa Jupiter mean family (JFC27), at mga kometa ng Oort cloud (OCC27), IDP28, at mga carbonaceous chondrule. Paghahambing ng meteorite 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Ang isotopic composition ay ibinibigay sa Supplementary Table 4. Ang mga tuldok-tuldok na linya ay ang mga terrestrial isotope value para sa H at N.
Ang pagdadala ng mga volatile (hal. organikong bagay at tubig) patungo sa Daigdig ay nananatiling isang alalahanin26,27,33. Ang mga submicron na organikong bagay na nauugnay sa mga magaspang na phyllosilicate sa mga particle ng Ryugu na natukoy sa pag-aaral na ito ay maaaring isang mahalagang pinagmumulan ng mga volatile. Ang mga organikong bagay sa mga coarse-grained na phyllosilicate ay mas mahusay na protektado mula sa degradasyon16,34 at pagkabulok35 kaysa sa mga organikong bagay sa mga pinong matrice. Ang mas mabigat na isotopic na komposisyon ng hydrogen sa mga particle ay nangangahulugan na ang mga ito ay malamang na hindi lamang ang pinagmumulan ng mga volatile na dinadala sa sinaunang Daigdig. Maaari silang ihalo sa mga bahagi na may mas magaan na isotopic na komposisyon ng hydrogen, tulad ng kamakailang iminungkahi sa hypothesis ng pagkakaroon ng tubig na pinapagana ng solar wind sa mga silicate.
Sa pag-aaral na ito, ipinapakita namin na ang mga CI meteorite, sa kabila ng kanilang geochemical na kahalagahan bilang mga kinatawan ng pangkalahatang komposisyon ng solar system,6,10 ay mga terrestrial contaminated sample. Nagbibigay din kami ng direktang ebidensya para sa mga interaksyon sa pagitan ng mayamang aliphatic organic matter at mga kalapit na hydrous mineral at iminumungkahi na ang Ryugu ay maaaring naglalaman ng extrasolar material37. Malinaw na ipinapakita ng mga resulta ng pag-aaral na ito ang kahalagahan ng direktang pagkuha ng sample ng mga protoasteroid at ang pangangailangang maghatid ng mga ibinalik na sample sa ilalim ng ganap na inert at sterile na mga kondisyon. Ipinapakita ng ebidensyang ipinakita rito na ang mga particle ng Ryugu ay walang alinlangang isa sa mga pinaka-hindi kontaminadong materyales ng solar system na magagamit para sa pananaliksik sa laboratoryo, at ang karagdagang pag-aaral ng mga mahahalagang sample na ito ay walang alinlangang magpapalawak ng ating pag-unawa sa mga unang proseso ng solar system. Ang mga particle ng Ryugu ang pinakamahusay na representasyon ng pangkalahatang komposisyon ng solar system.
Upang matukoy ang masalimuot na microstructure at mga kemikal na katangian ng mga sample na nasa submicron scale, gumamit kami ng synchrotron radiation-based computed tomography (SR-XCT) at SR X-ray diffraction (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analysis. Walang degradasyon, polusyon dahil sa atmospera ng mundo, at walang pinsala mula sa mga pinong particle o mekanikal na sample. Samantala, nagsagawa kami ng sistematikong volumetric analysis gamit ang scanning electron microscopy (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumental neutron activation analysis (INAA), at laser oxygen isotope fluorination equipment. Ang mga pamamaraan ng assay ay ipinapakita sa Karagdagang Larawan 3 at ang bawat assay ay inilalarawan sa mga sumusunod na seksyon.
Ang mga particle mula sa asteroid na Ryugu ay nakuha mula sa Hayabusa-2 reentry module at inihatid sa JAXA Control Center sa Sagamihara, Japan, nang hindi dinudumihan ang atmospera ng Daigdig4. Pagkatapos ng paunang at hindi mapanirang paglalarawan sa isang pasilidad na pinamamahalaan ng JAXA, gumamit ng mga sealable inter-site transfer container at mga sample capsule bag (10 o 15 mm diameter na sapphire crystal at stainless steel, depende sa laki ng sample) upang maiwasan ang panghihimasok sa kapaligiran. mga kontaminante sa kapaligiran (hal. singaw ng tubig, hydrocarbon, mga gas sa atmospera at mga pinong particle) at cross-contamination sa pagitan ng mga sample habang naghahanda at naghahatid ng sample sa pagitan ng mga instituto at unibersidad38. Upang maiwasan ang pagkasira at polusyon dahil sa interaksyon sa atmospera ng daigdig (singaw ng tubig at oksiheno), lahat ng uri ng paghahanda ng sample (kabilang ang pagpuputol gamit ang tantalum chisel, paggamit ng balanced diamond wire saw (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) at pagputol ng epoxy) ay isinagawa sa glovebox sa ilalim ng malinis at tuyong N2 (dew point: -80 hanggang -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Ang lahat ng mga bagay na ginamit dito ay nililinis gamit ang kombinasyon ng ultrapure na tubig at ethanol gamit ang ultrasonic waves na may iba't ibang frequency.
Dito namin pinag-aaralan ang koleksyon ng meteorite ng National Polar Research Institute (NIPR) ng Antarctic Meteorite Research Center (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 at CY: Y 980115).
Para sa paglilipat sa pagitan ng mga instrumento para sa SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS at TEM analysis, ginamit namin ang universal ultrathin sample holder na inilarawan sa mga nakaraang pag-aaral38.
Isinagawa ang pagsusuri ng SR-XCT ng mga sample ng Ryugu gamit ang BL20XU/SPring-8 integrated CT system. Ang integrated CT system ay binubuo ng iba't ibang mga mode ng pagsukat: malawak na field of view at low resolution (WL) mode upang makuha ang buong istruktura ng sample, makitid na field of view at high resolution (NH) mode para sa tumpak na pagsukat ng lawak ng sample. Ang interes at mga radiograph ay ginagamit upang makakuha ng diffraction pattern ng volume ng sample, at magsagawa ng XRD-CT upang makakuha ng 2D diagram ng horizontal plane mineral phases sa sample. Tandaan na ang lahat ng pagsukat ay maaaring isagawa nang hindi ginagamit ang built-in na sistema upang alisin ang sample holder mula sa base, na nagbibigay-daan para sa tumpak na mga pagsukat ng CT at XRD-CT. Ang WL mode X-ray detector (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) ay nilagyan ng karagdagang 4608 × 4608 pixel metal-oxide-semiconductor (CMOS) camera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) na may scintillator na binubuo ng 10 lutetium aluminum garnet single crystal thickness µm (Lu3Al5O12:Ce) at relay lens. Ang laki ng pixel sa WL mode ay humigit-kumulang 0.848 µm. Kaya, ang field of view (FOV) sa WL mode ay humigit-kumulang 6 mm sa offset CT mode. Ang NH mode X-ray detector (BM AA50; Hamamatsu Photonics) ay nilagyan ng 20 µm na kapal na gadolinium-aluminum-gallium garnet (Gd3Al2Ga3O12) scintillator, isang CMOS camera (C11440-22CU) na may resolution na 2048 × 2048 pixels; Hamamatsu Photonics) at isang ×20 lens. Ang laki ng pixel sa NH mode ay ~0.25 µm at ang field of view ay ~0.5 mm. Ang detector para sa XRD mode (BM AA60; Hamamatsu Photonics) ay nilagyan ng scintillator na binubuo ng 50 µm na kapal na P43 (Gd2O2S:Tb) powder screen, isang 2304 × 2304 pixel resolution na CMOS camera (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) at isang relay lens. Ang detektor ay may epektibong laki ng pixel na 19.05 µm at field of view na 43.9 mm2. Upang mapataas ang FOV, naglapat kami ng isang offset CT procedure sa WL mode. Ang ipinadalang imahe ng liwanag para sa CT reconstruction ay binubuo ng isang imahe sa hanay na 180° hanggang 360° na nakalarawan nang pahalang sa paligid ng axis ng rotation, at isang imahe sa hanay na 0° hanggang 180°.
Sa XRD mode, ang X-ray beam ay nakapokus sa pamamagitan ng isang Fresnel zone plate. Sa mode na ito, ang detector ay inilalagay 110 mm sa likod ng sample at ang beam stop ay 3 mm sa unahan ng detector. Ang mga diffraction image sa 2θ range mula 1.43° hanggang 18.00° (grating pitch d = 16.6–1.32 Å) ay nakuha nang ang X-ray spot ay nakapokus sa ilalim ng field of view ng detector. Ang sample ay gumagalaw nang patayo sa mga regular na pagitan, na may kalahating pag-ikot para sa bawat vertical scan step. Kung ang mga mineral particle ay nakakatugon sa Bragg condition kapag inikot ng 180°, posibleng makuha ang diffraction ng mga mineral particle sa horizontal plane. Ang mga diffraction image ay pinagsama sa isang imahe para sa bawat vertical scan step. Ang mga kondisyon ng SR-XRD-CT assay ay halos kapareho ng sa SR-XRD assay. Sa XRD-CT mode, ang detector ay nakaposisyon 69 mm sa likod ng sample. Ang mga imahe ng diffraction sa saklaw na 2θ ay mula 1.2° hanggang 17.68° (d = 19.73 hanggang 1.35 Å), kung saan ang parehong X-ray beam at ang beam limiter ay nakahanay sa gitna ng field of view ng detector. I-scan ang sample nang pahalang at iikot ang sample nang 180°. Ang mga imahe ng SR-XRD-CT ay muling binuo gamit ang peak mineral intensities bilang mga halaga ng pixel. Sa horizontal scanning, ang sample ay karaniwang ini-scan sa 500–1000 na hakbang.
Para sa lahat ng eksperimento, ang enerhiya ng X-ray ay nakatakda sa 30 keV, dahil ito ang mas mababang limitasyon ng pagtagos ng X-ray sa mga meteorite na may diyametrong humigit-kumulang 6 mm. Ang bilang ng mga imaheng nakuha para sa lahat ng sukat ng CT sa panahon ng 180° na pag-ikot ay 1800 (3600 para sa offset CT program), at ang oras ng pagkakalantad para sa mga imahe ay 100 ms para sa WL mode, 300 ms para sa NH mode, 500 ms para sa XRD, at 50 ms. ms para sa XRD-CT ms. Ang karaniwang oras ng pag-scan ng sample ay humigit-kumulang 10 minuto sa WL mode, 15 minuto sa NH mode, 3 oras para sa XRD, at 8 oras para sa SR-XRD-CT.
Ang mga imahe ng CT ay muling binuo sa pamamagitan ng convolutional back projection at na-normalize para sa isang linear attenuation coefficient mula 0 hanggang 80 cm-1. Ginamit ang Slice software upang suriin ang 3D data at ang muXRD software naman ay ginamit upang suriin ang XRD data.
Ang mga epoxy-fixed Ryugu particle (A0029, A0037, C0009, C0014 at C0068) ay unti-unting pinakintab sa ibabaw hanggang sa antas ng isang 0.5 µm (3M) diamond lapping film sa ilalim ng mga tuyong kondisyon, iniiwasan ang materyal na madikit sa ibabaw habang isinasagawa ang proseso ng pagpapakintab. Ang pinakintab na ibabaw ng bawat sample ay unang sinuri sa pamamagitan ng light microscopy at pagkatapos ay backscattered electrons upang makakuha ng mineralogy at texture images (BSE) ng mga sample at qualitative NIPR elements gamit ang isang JEOL JSM-7100F SEM na nilagyan ng energy dispersive spectrometer (AZtec). energy) picture. Para sa bawat sample, ang nilalaman ng major at minor elements ay sinuri gamit ang isang electron probe microanalyzer (EPMA, JEOL JXA-8200). Suriin ang mga phyllosilicate at carbonate particle sa 5 nA, natural at synthetic standards sa 15 keV, sulfides, magnetite, olivine, at pyroxene sa 30 nA. Ang mga modal na grado ay kinalkula mula sa mga mapa ng elemento at mga imahe ng BSE gamit ang ImageJ 1.53 software na may naaangkop na mga threshold na arbitraryong itinakda para sa bawat mineral.
Isinagawa ang pagsusuri ng isotope ng oksiheno sa Open University (Milton Keynes, UK) gamit ang isang infrared laser fluorination system. Ang mga sample ng Hayabusa2 ay ipinadala sa Open University 38 sa mga lalagyang puno ng nitrogen para sa paglilipat sa pagitan ng mga pasilidad.
Isinagawa ang paglo-load ng sample sa isang nitrogen glove box na may minomonitor na antas ng oxygen na mas mababa sa 0.1%. Para sa analytical work ng Hayabusa2, isang bagong Ni sample holder ang ginawa, na binubuo lamang ng dalawang butas ng sample (diameter 2.5 mm, lalim 5 mm), isa para sa mga particle ng Hayabusa2 at ang isa pa para sa obsidian internal standard. Sa panahon ng pagsusuri, ang balon ng sample na naglalaman ng materyal na Hayabusa2 ay tinakpan ng isang panloob na BaF2 window na humigit-kumulang 1 mm ang kapal at 3 mm ang diyametro upang hawakan ang sample habang isinasagawa ang laser reaction. Ang daloy ng BrF5 papunta sa sample ay pinanatili sa pamamagitan ng isang gas mixing channel na pinutol sa Ni sample holder. Ang sample chamber ay muling inayos upang maalis ito mula sa vacuum fluorination line at pagkatapos ay mabuksan sa isang nitrogen-filled glove box. Ang two-piece chamber ay tinatakan ng copper gasketed compression seal at isang EVAC Quick Release CeFIX 38 chain clamp. Ang isang 3 mm na kapal na BaF2 window sa itaas ng chamber ay nagbibigay-daan para sa sabay-sabay na obserbasyon ng sample at pag-init ng laser. Pagkatapos i-load ang sample, i-clamp muli ang chamber at muling ikonekta sa fluorinated line. Bago ang pagsusuri, ang silid ng sample ay pinainit sa ilalim ng vacuum hanggang humigit-kumulang 95°C magdamag upang maalis ang anumang nasipsip na kahalumigmigan. Pagkatapos initin magdamag, ang silid ay hinayaan na lumamig sa temperatura ng silid at pagkatapos ay ang bahaging nakalantad sa atmospera habang inililipat ang sample ay nilinis gamit ang tatlong aliquot ng BrF5 upang maalis ang kahalumigmigan. Tinitiyak ng mga pamamaraang ito na ang sample ng Hayabusa 2 ay hindi nakalantad sa atmospera at hindi nahawahan ng kahalumigmigan mula sa bahagi ng fluorinated line na inilalabas sa atmospera habang naglo-load ng sample.
Ang mga sample ng particle ng Ryugu C0014-4 at Orgueil (CI) ay sinuri sa isang binagong "single" mode42, habang ang pagsusuri ng Y-82162 (CY) ay isinagawa sa isang tray na may maraming sample well41. Dahil sa kanilang anhydrous composition, hindi kinakailangang gumamit ng iisang pamamaraan para sa mga CY chondrite. Ang mga sample ay pinainit gamit ang isang Photon Machines Inc. infrared CO2 laser na may lakas na 50 W (10.6 µm) na naka-mount sa XYZ gantry sa presensya ng BrF5. Sinusubaybayan ng built-in na video system ang takbo ng reaksyon. Pagkatapos ng fluorination, ang na-liberate na O2 ay kinuskos gamit ang dalawang cryogenic nitrogen traps at isang heated bed ng KBr upang alisin ang anumang sobrang fluorine. Ang isotopic composition ng purified oxygen ay sinuri sa isang Thermo Fisher MAT 253 dual-channel mass spectrometer na may mass resolution na humigit-kumulang 200.
Sa ilang mga kaso, ang dami ng gas na O2 na inilabas habang nagaganap ang reaksyon ng sample ay mas mababa sa 140 µg, na siyang tinatayang limitasyon ng paggamit ng bellows device sa MAT 253 mass spectrometer. Sa mga kasong ito, gumamit ng mga microvolume para sa pagsusuri. Matapos suriin ang mga particle ng Hayabusa2, ang obsidian internal standard ay nilagyan ng fluorination at ang komposisyon ng oxygen isotope nito ay natukoy.
Ang mga ion ng fragment ng NF+ NF3+ ay nakakasagabal sa beam na may mass na 33 (16O17O). Upang maalis ang potensyal na problemang ito, karamihan sa mga sample ay pinoproseso gamit ang mga pamamaraan ng cryogenic separation. Maaari itong gawin sa direksyong pasulong bago ang pagsusuri ng MAT 253 o bilang pangalawang pagsusuri sa pamamagitan ng pagbabalik ng sinuring gas pabalik sa espesyal na molecular sieve at muling pagpasa nito pagkatapos ng cryogenic separation. Ang cryogenic separation ay kinabibilangan ng pagbibigay ng gas sa isang molecular sieve sa temperatura ng liquid nitrogen at pagkatapos ay paglabas nito sa isang primary molecular sieve sa temperaturang -130°C. Ipinakita ng malawakang pagsubok na ang NF+ ay nananatili sa unang molecular sieve at walang makabuluhang fractionation na nangyayari gamit ang pamamaraang ito.
Batay sa paulit-ulit na pagsusuri ng aming mga panloob na pamantayan ng obsidian, ang pangkalahatang katumpakan ng sistema sa bellows mode ay: ±0.053‰ para sa δ17O, ±0.095‰ para sa δ18O, ±0.018‰ para sa Δ17O (2 sd). Ang pagsusuri ng oxygen isotope ay ibinibigay sa karaniwang notasyon ng delta, kung saan ang delta18O ay kinakalkula bilang:
Gamitin din ang 17O/16O ratio para sa δ17O. Ang VSMOW ay ang internasyonal na pamantayan para sa Vienna Mean Sea Water Standard. Ang Δ17O ay kumakatawan sa paglihis mula sa linya ng fractionation ng lupa, at ang pormula ng pagkalkula ay: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. Ang lahat ng datos na ipinakita sa Supplementary Table 3 ay inayos na sa pagitan ng mga bahagi (gap-adjusted).
Ang mga seksyon na humigit-kumulang 150 hanggang 200 nm ang kapal ay kinuha mula sa mga particle ng Ryugu gamit ang isang instrumentong Hitachi High Tech SMI4050 FIB sa JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Tandaan na ang lahat ng mga seksyon ng FIB ay nakuha mula sa mga hindi naprosesong fragment ng mga hindi naprosesong particle pagkatapos alisin mula sa mga sisidlan na puno ng N2 gas para sa paglilipat sa pagitan ng mga bagay. Ang mga fragment na ito ay hindi sinukat gamit ang SR-CT, ngunit pinoproseso nang may kaunting pagkakalantad sa atmospera ng mundo upang maiwasan ang mga potensyal na pinsala at kontaminasyon na maaaring makaapekto sa carbon K-edge spectrum. Pagkatapos mailagay ang isang tungsten protective layer, ang rehiyon na pinag-aaralan (hanggang 25 × 25 μm2) ay pinutol at pinanipis gamit ang isang Ga+ ion beam sa isang accelerating voltage na 30 kV, pagkatapos ay sa 5 kV at isang probe current na 40 pA upang mabawasan ang pinsala sa ibabaw. Ang mga ultrathin na seksyon ay inilagay sa isang pinalaki na copper mesh (Kochi mesh) 39 gamit ang isang micromanipulator na nilagyan ng FIB.
Ang mga pellet ng Ryugu A0098 (1.6303mg) at C0068 (0.6483mg) ay dalawang beses na tinatakan sa purong high purity polyethylene sheets sa isang purong nitrogen filled glove box sa SPring-8 nang walang anumang interaksyon sa atmospera ng mundo. Ang paghahanda ng sample para sa JB-1 (isang geological reference rock na inisyu ng Geological Survey of Japan) ay isinagawa sa Tokyo Metropolitan University.
Ang INAA ay ginaganap sa Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University. Ang mga sample ay dalawang beses na ini-irradiate gamit ang iba't ibang irradiation cycle na pinili ayon sa half-life ng nuclide na ginamit para sa element quantitation. Una, ang sample ay ini-irradiate sa isang pneumatic irradiation tube sa loob ng 30 segundo. Ang mga flux ng thermal at fast neutrons sa fig. 3 ay 4.6 × 1012 at 9.6 × 1011 cm-2 s-1, ayon sa pagkakabanggit, para sa pagtukoy ng nilalaman ng Mg, Al, Ca, Ti, V at Mn. Ang mga kemikal tulad ng MgO (99.99% kadalisayan, Soekawa Chemical), Al (99.9% kadalisayan, Soekawa Chemical), at Si metal (99.999% kadalisayan, FUJIFILM Wako Pure Chemical) ay ini-irradiate din upang itama ang mga nakakasagabal na nuclear reaction tulad ng (n, n). Ang sample ay inilantad din sa iradiasyon gamit ang sodium chloride (99.99% kadalisayan; MANAC) upang itama ang mga pagbabago sa neutron flux.
Pagkatapos ng neutron irradiation, ang panlabas na polyethylene sheet ay pinalitan ng bago, at ang gamma radiation na inilabas ng sample at reference ay agad na sinukat gamit ang isang Ge detector. Ang parehong mga sample ay muling ini-irradiate sa loob ng 4 na oras sa isang pneumatic irradiation tube. Ang 2 ay may thermal at fast neutron fluxes na 5.6 1012 at 1.2 1012 cm-2 s-1, ayon sa pagkakabanggit, para sa pagtukoy ng Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Content Se, Sb, Os, Ir at Au. Ang mga control sample ng Ga, As, Se, Sb, Os, Ir, at Au ay ini-irradiate sa pamamagitan ng paglalagay ng naaangkop na dami (mula 10 hanggang 50 μg) ng mga standard na solusyon na may kilalang konsentrasyon ng mga elementong ito sa dalawang piraso ng filter paper, na sinundan ng irradiation ng mga sample. Ang gamma ray count ay isinagawa sa Institute of Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University at sa RI Research Center, Tokyo Metropolitan University. Ang mga pamamaraang analitikal at mga materyales na sanggunian para sa dami ng pagtukoy ng mga elemento ng INAA ay kapareho ng mga inilarawan sa aming nakaraang gawain.
Isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ang ginamit upang kolektahin ang mga diffraction pattern ng mga sample ng Ryugu na A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) at C0087 (<1 mg) sa NIPR. Isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ang ginamit upang kolektahin ang mga diffraction pattern ng mga sample ng Ryugu na A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) at C0087 (<1 mg) sa NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг (≪ 7 мг), A003 C мг) sa NIPR. Isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ang ginamit upang mangolekta ng mga diffraction pattern ng mga sample ng Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), at C0087 (<1 mg) sa NIPR.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的衍使用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) 和C0087 (<1 mg) 的衍 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использованием ренткрафем рентрат (Rigaku SmartLab). Ang mga X-ray diffraction pattern ng mga sample na Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) at C0087 (<1 mg) ay nakuha sa NIPR gamit ang isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab).Ang lahat ng mga sample ay giniling hanggang maging pinong pulbos sa isang silicon non-reflective wafer gamit ang isang sapphire glass plate at pagkatapos ay ipinamahagi nang pantay sa silicon non-reflective wafer nang walang anumang likido (tubig o alkohol). Ang mga kondisyon sa pagsukat ay ang mga sumusunod: Ang Cu Kα X-ray radiation ay nalilikha sa isang tube voltage na 40 kV at isang tube current na 40 mA, ang limiting slit length ay 10 mm, ang divergence angle ay (1/6)°, ang in-plane rotation speed ay 20 rpm, at ang range ay 2θ (double Bragg angle) ay 3-100° at tumatagal ng humigit-kumulang 28 oras upang masuri. Ginamit ang Bragg Brentano optics. Ang detector ay isang one-dimensional silicon semiconductor detector (D/teX Ultra 250). Ang mga X-ray ng Cu Kβ ay tinanggal gamit ang isang Ni filter. Gamit ang mga makukuhang sample, ang mga sukat ng sintetikong magnesian saponite (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentine (leaf serpentine, Miyazu, Nikka) at pyrrhotite (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) ay inihambing upang matukoy ang mga taluktok at gamitin ang datos ng diffraction ng powder file mula sa International Center for Diffraction Data, dolomite (PDF 01-071-1662) at magnetite (PDF 00-019-0629). Ang datos ng diffraction mula sa Ryugu ay inihambing din sa datos sa hydroaltered carbonaceous chondrites, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, at Y 980115 CY (heating stage III, 500–750°C). Ang paghahambing ay nagpakita ng pagkakatulad sa Orgueil, ngunit hindi sa Y-791198 at Y 980115.
Ang mga NEXAFS spectra na may carbon edge K ng mga ultrathin na seksyon ng mga sample na gawa sa FIB ay sinukat gamit ang STXM BL4U channel sa pasilidad ng UVSOR synchrotron sa Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japan). Ang laki ng spot ng isang beam na optically focused na may Fresnel zone plate ay humigit-kumulang 50 nm. Ang energy step ay 0.1 eV para sa pinong istruktura ng malapit na rehiyon ng gilid (283.6–292.0 eV) at 0.5 eV (280.0–283.5 eV at 292.5–300.0 eV) para sa mga rehiyon sa harap at likod. Ang oras para sa bawat pixel ng imahe ay itinakda sa 2 ms. Pagkatapos ng evacuation, ang STXM analytical chamber ay pinuno ng helium sa presyon na humigit-kumulang 20 mbar. Nakakatulong ito upang mabawasan ang thermal drift ng kagamitan sa X-ray optics sa chamber at sample holder, pati na rin upang mabawasan ang pinsala at/o oksihenasyon ng sample. Ang mga NEXAFS K-edge carbon spectra ay nabuo mula sa mga nakasalansan na datos gamit ang aXis2000 software at proprietary STXM data processing software. Tandaan na ang sample transfer case at glovebox ay ginagamit upang maiwasan ang oksihenasyon at kontaminasyon ng sample.
Kasunod ng pagsusuri ng STXM-NEXAFS, ang isotopic composition ng hydrogen, carbon, at nitrogen ng mga hiwa ng Ryugu FIB ay sinuri gamit ang isotope imaging gamit ang JAMSTEC NanoSIMS 50L. Isang focused Cs+ primary beam na may humigit-kumulang 2 pA para sa carbon at nitrogen isotope analysis at humigit-kumulang 13 pA para sa hydrogen isotope analysis ang i-rasterize sa isang area na may sukat na humigit-kumulang 24 × 24 µm2 hanggang 30 × 30 µm2 sa sample. Pagkatapos ng 3 minutong prespray sa medyo malakas na primary beam current, sinimulan ang bawat pagsusuri pagkatapos ng stabilization ng secondary beam intensity. Para sa pagsusuri ng carbon at nitrogen isotopes, ang mga imahe ng 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– at 12C15N– ay sabay-sabay na nakuha gamit ang seven electron multiplier multiplex detection na may mass resolution na humigit-kumulang 9000, na sapat upang paghiwalayin ang lahat ng kaugnay na isotopic compounds. interference (ibig sabihin, 12C1H sa 13C at 13C14N sa 12C15N). Para sa pagsusuri ng mga hydrogen isotope, ang mga imaheng 1H-, 2D- at 12C- ay nakuha na may mass resolution na humigit-kumulang 3000 na may multiple detection gamit ang tatlong electron multiplier. Ang bawat pagsusuri ay binubuo ng 30 na-scan na mga imahe ng parehong lugar, na may isang imahe na binubuo ng 256 × 256 na mga pixel para sa carbon at nitrogen isotope analysis at 128 × 128 na mga pixel para sa hydrogen isotope analysis. Ang oras ng pagkaantala ay 3000 µs bawat pixel para sa carbon at nitrogen isotope analysis at 5000 µs bawat pixel para sa hydrogen isotope analysis. Gumamit kami ng 1-hydroxybenzotriazole hydrate bilang mga pamantayan ng hydrogen, carbon at nitrogen isotope upang i-calibrate ang instrumental mass fractionation45.
Upang matukoy ang silicon isotopic composition ng presolar graphite sa FIB C0068-25 profile, gumamit kami ng anim na electron multipliers na may mass resolution na humigit-kumulang 9000. Ang mga imahe ay binubuo ng 256 × 256 pixels na may delay time na 3000 µs bawat pixel. Kinalibrate namin ang isang mass fractionation instrument gamit ang mga silicon wafer bilang hydrogen, carbon, at silicon isotope standards.
Ang mga imahe ng isotope ay pinoproseso gamit ang NanoSIMS45 imaging software ng NASA. Ang datos ay itinama para sa electron multiplier dead time (44 ns) at quasi-simultaneous arrival effects. Iba't ibang scan alignment para sa bawat imahe upang itama ang image drift habang kinukuha. Ang pangwakas na imahe ng isotope ay nalilikha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga secondary ions mula sa bawat imahe para sa bawat scan pixel.
Pagkatapos ng pagsusuri ng STXM-NEXAFS at NanoSIMS, ang parehong mga seksyon ng FIB ay sinuri gamit ang isang transmission electron microscope (JEOL JEM-ARM200F) sa isang accelerating voltage na 200 kV sa Kochi, JAMSTEC. Ang microstructure ay naobserbahan gamit ang isang bright-field TEM at isang high-angle scanning TEM sa isang madilim na field. Ang mga mineral phase ay kinilala sa pamamagitan ng spot electron diffraction at lattice band imaging, at ang chemical analysis ay isinagawa gamit ang EDS na may 100 mm2 silicon drift detector at JEOL Analysis Station 4.30 software. Para sa quantitative analysis, ang characteristic X-ray intensity para sa bawat elemento ay sinukat sa TEM scanning mode na may nakapirming data acquisition time na 30 s, isang beam scanning area na ~100 × 100 nm2, at isang beam current na 50 pA. Ang ratio (Si + Al)-Mg-Fe sa layered silicates ay natukoy gamit ang experimental coefficient k, na naitama para sa kapal, na nakuha mula sa isang standard ng natural pyropagarnet.
Ang lahat ng mga imahe at pagsusuri na ginamit sa pag-aaral na ito ay makukuha sa JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng orihinal na datos.
Kitari, K. et al. Komposisyon sa ibabaw ng asteroid 162173 Ryugu ayon sa naobserbahan ng instrumentong Hayabusa2 NIRS3. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type carbonaceous chondrites (CY): mga analogue ng ibabaw ng asteroid ng Ryugu? Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Ang unang pagsusuri ng komposisyon ng mga sample ng Ryugu ay isinagawa gamit ang isang MicroOmega hyperspectral microscope. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Paunang pagsusuri ng sampol ng Hyabusa2 na ibinalik mula sa C-type na asteroid na Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).