Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Pabagu-bago at mayaman sa organikong bagay, ang mga C-type na asteroid ay maaaring isa sa mga pangunahing pinagmumulan ng tubig sa Earth.Sa kasalukuyan, ang mga carbon-bearing chondrite ay nagbibigay ng pinakamahusay na ideya ng kanilang kemikal na komposisyon, ngunit ang impormasyon tungkol sa mga meteorite ay nabaluktot: tanging ang pinakamatibay na uri lamang ang nakaligtas sa pagpasok sa atmospera at pagkatapos ay nakikipag-ugnayan sa kapaligiran ng mundo.Dito ipinapakita namin ang mga resulta ng isang detalyadong volumetric at microanalytical na pag-aaral ng pangunahing Ryugu particle na inihatid sa Earth ng Hayabusa-2 spacecraft.Ang mga particle ng Ryugu ay nagpapakita ng malapit na tugma sa komposisyon sa chemically unfractionated ngunit water-altered CI (Iwuna-type) chondrites, na malawakang ginagamit bilang indicator ng kabuuang komposisyon ng solar system.Ang ispesimen na ito ay nagpapakita ng isang kumplikadong spatial na relasyon sa pagitan ng mga rich aliphatic organics at layered silicates at nagpapahiwatig ng maximum na temperatura na humigit-kumulang 30 °C sa panahon ng pagguho ng tubig.Natagpuan namin ang isang kasaganaan ng deuterium at diazonium na pare-pareho sa isang extrasolar na pinagmulan.Ang mga particle ng Ryugu ay ang pinaka-hindi kontaminado at hindi mapaghihiwalay na dayuhan na materyal na pinag-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 malawak na malayuang survey ng asteroid Ryugu.Iminumungkahi ng data mula sa Near Infrared Spectrometer (NIRS3) sa Hayabusa-2 na ang Ryugu ay maaaring binubuo ng isang materyal na katulad ng thermally at/o shock-metamorphic carbonaceous chondrites.Ang pinakamalapit na tugma ay CY chondrite (Yamato type) 2. Ang mababang albedo ni Ryugu ay maaaring ipaliwanag sa pagkakaroon ng malaking bilang ng mga bahaging mayaman sa carbon, pati na rin ang laki ng particle, porosity, at spatial weathering effect.Ang Hayabusa-2 spacecraft ay gumawa ng dalawang landing at sample collection sa Ryuga.Sa unang landing noong Pebrero 21, 2019, nakuha ang materyal sa ibabaw, na nakaimbak sa compartment A ng return capsule, at sa ikalawang landing noong Hulyo 11, 2019, nakolekta ang materyal malapit sa isang artipisyal na bunganga na nabuo ng isang maliit na portable impactor.Ang mga sample na ito ay naka-imbak sa Ward C. Ang inisyal na hindi mapanirang paglalarawan ng mga particle sa Stage 1 sa mga espesyal, hindi kontaminado at purong nitrogen-filled na mga silid sa JAXA-managed facility ay nagpahiwatig na ang mga particle ng Ryugu ay halos kapareho sa CI4 chondrites at nagpakita ng "iba't ibang antas ng pagkakaiba-iba"3 .Ang tila magkasalungat na pag-uuri ng Ryugu, katulad ng CY o CI chondrites, ay maaari lamang malutas sa pamamagitan ng detalyadong isotopic, elemental, at mineralogical na katangian ng mga particle ng Ryugu.Ang mga resulta na ipinakita dito ay nagbibigay ng matibay na batayan para sa pagtukoy kung alin sa dalawang paunang paliwanag na ito para sa pangkalahatang komposisyon ng asteroid Ryugu ang pinakamalamang.
Walong Ryugu pellets (humigit-kumulang 60mg kabuuan), apat mula sa Chamber A at apat mula sa Chamber C, ay itinalaga sa Phase 2 upang pamahalaan ang Kochi team.Ang pangunahing layunin ng pag-aaral ay upang linawin ang kalikasan, pinagmulan at kasaysayan ng ebolusyon ng asteroid Ryugu, at upang idokumento ang mga pagkakatulad at pagkakaiba sa iba pang kilalang extraterrestrial specimens gaya ng mga chondrites, interplanetary dust particle (IDPs) at mga bumabalik na kometa.Mga sample na nakolekta ng Stardust mission ng NASA.
Ang detalyadong pagsusuri ng mineralogical ng limang butil ng Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 at C0068) ay nagpakita na ang mga ito ay pangunahing binubuo ng fine- at coarse-grained phyllosilicates (~64–88 vol.%; Fig. 1a, b, Pandagdag na Fig. 1).at karagdagang talahanayan 1).Ang mga coarse-grained phyllosilicates ay nangyayari bilang mga pinnate aggregate (hanggang sampu-sampung micron ang laki) sa fine-grained, phyllosilicate-rich matrice (mas mababa sa ilang microns ang laki).Ang mga layered silicate particle ay serpentine-saponite symbionts (Fig. 1c).Ang (Si + Al) -Mg-Fe na mapa ay nagpapakita rin 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.%), sulfide minerals (~2.4–5.5 vol.%), at magnetite (~3.6–6.8 vol.%).Ang isa sa mga particle na sinuri sa pag-aaral na ito (C0009) ay naglalaman ng maliit na halaga (~0.5 vol.%) ng anhydrous silicates (olivine at pyroxene), na maaaring makatulong na matukoy ang pinagmulang materyal na bumubuo sa hilaw na bato ng Ryugu5.Ang anhydrous silicate na ito ay bihira sa Ryugu pellets at positibong nakilala lamang sa C0009 pellet.Ang mga carbonates ay nasa matrix bilang mga fragment (mas mababa sa ilang daang microns), karamihan ay dolomite, na may maliit na halaga ng calcium carbonate at brinell.Ang magnetite ay nangyayari bilang mga nakahiwalay na particle, framboid, plaque, o spherical aggregate.Ang mga sulfide ay pangunahing kinakatawan ng pyrrhotite sa anyo ng hindi regular na hexagonal prisms/plates o laths.Ang matrix ay naglalaman ng malaking halaga ng submicron pentlandite o kasama ng pyrrhotite. Ang mga phase na mayaman sa carbon (<10 µm ang laki) ay nangyayari sa lahat ng dako sa matrix na mayaman sa phyllosilicate. Ang mga phase na mayaman sa carbon (<10 µm ang laki) ay nangyayari sa lahat ng dako sa matrix na mayaman sa phyllosilicate. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Ang mga phase na mayaman sa carbon (<10 µm ang laki) ay nangyayari 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 phase na mayaman sa carbon (<10 µm ang laki) ay nangingibabaw sa matrix na mayaman sa phyllosilicate.Ang iba pang mga ancillary mineral ay ipinapakita sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang listahan ng mga mineral na tinutukoy mula sa pattern ng X-ray diffraction ng C0087 at A0029 at A0037 na pinaghalong ay lubos na naaayon sa tinukoy sa CI (Orgueil) chondrite, ngunit naiiba nang malaki sa CY at CM (Figurmentary type) chondrites at Sundrites na pinalawak (Figurmentary type) chondrites at Sundrites.Ang kabuuang nilalaman ng elemento ng mga butil ng Ryugu (A0098, C0068) ay naaayon din sa chondrite 6 CI (pinalawak na data, Fig. 2 at Pandagdag na Talahanayan 2).Sa kabaligtaran, ang mga CM chondrite ay nauubos sa katamtaman at mataas na pabagu-bago ng mga elemento, lalo na ang Mn at Zn, at mas mataas sa mga refractory na elemento7.Ang mga konsentrasyon ng ilang mga elemento ay lubhang nag-iiba, na maaaring isang salamin ng likas na heterogeneity ng sample dahil sa maliit na sukat ng mga indibidwal na particle at ang nagresultang sampling bias.Ang lahat ng petrological, mineralogical at elemental na katangian ay nagpapahiwatig na ang mga butil ng Ryugu ay halos kapareho sa chondrites CI8,9,10.Ang isang kapansin-pansing pagbubukod ay ang kawalan ng ferrihydrite at sulfate sa mga butil ng Ryugu, na nagmumungkahi na ang mga mineral na ito sa CI chondrites ay nabuo sa pamamagitan ng terrestrial weathering.
a, Composite X-ray na imahe ng Mg Kα (pula), Ca Kα (berde), Fe Kα (asul), at S Kα (dilaw) tuyo na pinakintab na seksyon C0068.Binubuo ang fraction ng layered silicates (pula: ~88 vol%), carbonates (dolomite; light green: ~1.6 vol%), magnetite (blue: ~5.3 vol%) at sulfides (dilaw: sulfide = ~2.5% vol. essay. b, imahe ng contour region sa backscattered electrons sa a. Bru – immature; Magneto-magneto; D. Srp – serpentine c, high-resolution transmission electron microscopy (TEM) na imahe ng tipikal na saponite-serpentine intergrowth na nagpapakita ng serpentine at saponite lattice band na 0.7 nm at 1.1 nm, ayon sa pagkakabanggit.
Ang komposisyon ng matrix at layered silicate (sa %) ng Ryugu A0037 (solid red circles) at C0068 (solid blue circles) na mga particle ay ipinapakita sa (Si+Al)-Mg-Fe ternary system.a, ang mga resulta ng Electron Probe Microanalysis (EPMA) ay naka-plot laban sa mga CI chondrites (Ivuna, Orgueil, Alais)16 na ipinapakita sa kulay abo para sa paghahambing.b, Pag-scan ng TEM (STEM) at energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis na ipinakita para sa paghahambing sa Orgueil9 at Murchison46 meteorites at hydrated IDP47.Ang pinong butil at magaspang na mga phyllosilicate ay sinuri, na iniiwasan ang maliliit na particle ng iron sulfide.Ang mga tuldok na linya sa a at b ay nagpapakita ng mga linya ng dissolution ng saponite at serpentine.Ang komposisyon na mayaman sa iron sa a ay maaaring dahil sa mga submicron na iron sulfide na butil sa loob ng mga layered na silicate na butil, na hindi maibubukod ng spatial na resolusyon ng pagsusuri sa EPMA.Ang mga data point na may mas mataas na Si content kaysa sa saponite sa b ay maaaring sanhi ng pagkakaroon ng nanosized na amorphous na materyal na mayaman sa silicon 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, isotope map ng trioxy particle Ryugu C0014-4 kumpara sa mga halaga ng chondrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) at data ng panitikan (CM at C2-ung)41,48,49.Nakakuha kami ng data para sa Orgueil at Y-82162 meteorites.Ang CCAM ay isang linya ng anhydrous carbonaceous chondrite minerals, ang TFL ay isang land dividing line.d, Δ17O at δ18O na mga mapa ng Ryugu particle C0014-4, CI chondrite (Orgueil), at CY chondrite (Y-82162) (pag-aaral na ito).Δ17O_Ryugu: Ang halaga ng Δ17O C0014-1.Δ17O_Orgueil: Average na Δ17O na halaga para sa Orgueil.Δ17O_Y-82162: Average na Δ17O na halaga para sa Y-82162.Ang data ng CI at CY mula sa panitikan 41, 48, 49 ay ipinapakita din para sa paghahambing.
Ang mass isotope analysis ng oxygen ay isinagawa sa isang 1.83 mg sample ng materyal na nakuha mula sa butil na C0014 sa pamamagitan ng laser fluorination (Methods).Para sa paghahambing, nagpatakbo 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.Ang 2d ay nagpapakita ng isang malinaw na paghihiwalay ng Δ17O at δ18O sa pagitan ng average na mga particle ng timbang ng Orgueil at Ryugu kumpara sa Y-82162.Ang Δ17O ng Ryugu C0014-4 particle ay mas mataas kaysa sa Orgeil particle, sa kabila ng overlap sa 2 sd.Ang mga particle ng Ryugu ay may mas mataas na mga halaga ng Δ17O kumpara sa Orgeil, na maaaring sumasalamin sa polusyon sa terrestrial ng huli mula noong bumagsak ito noong 1864. Ang weathering sa terrestrial na kapaligiran11 ay kinakailangang magresulta sa pagsasama ng atmospheric oxygen, na naglalapit sa pangkalahatang pagsusuri sa terrestrial fractionation line (TFL).Ang konklusyong ito ay pare-pareho sa mineralogical data (tinalakay kanina) na ang mga butil ng Ryugu ay hindi naglalaman ng mga hydrates o sulfates, habang si Orgeil ay mayroon.
Batay sa data na mineralogical sa itaas, sinusuportahan ng mga resultang ito ang isang kaugnayan sa pagitan ng mga butil ng Ryugu at mga CI chondrite, ngunit pinalalabas ang isang asosasyon ng mga CY chondrite.Ang katotohanan na ang mga butil ng Ryugu ay hindi nauugnay sa mga CY chondrites, na nagpapakita ng malinaw na mga palatandaan ng dehydration mineralogy, ay nakakagulat.Ang mga orbital na obserbasyon ng Ryugu ay lumilitaw na nagpapahiwatig na ito ay sumailalim sa pag-aalis ng tubig at samakatuwid ay malamang na binubuo ng materyal na CY.Ang mga dahilan para sa maliwanag na pagkakaiba na ito ay nananatiling hindi maliwanag.Ang pagsusuri ng oxygen isotope ng iba pang mga particle ng Ryugu ay ipinakita sa isang kasamang papel 12. Gayunpaman, ang mga resulta ng pinahabang set ng data na ito ay pare-pareho din sa kaugnayan sa pagitan ng mga particle ng Ryugu at CI chondrites.
Gamit ang coordinated microanalysis techniques (Supplement Fig. 3), sinuri namin ang spatial distribution ng organic carbon sa buong surface area ng focused ion beam fraction (FIB) C0068.25 (Fig. 3a–f).Fine structure X-ray absorption spectra of carbon (NEXAFS) sa malapit na gilid sa seksyong C0068.25 na nagpapakita ng ilang functional group – aromatic o C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) at C(=O)O (288.8 eV na istraktura ay wala sa .7. Fi.g) – ang graphene . isang mababang antas ng pagkakaiba-iba ng thermal.Ang malakas na CH peak (287.5 eV) ng mga partial organics ng C0068.25 ay naiiba sa mga hindi matutunaw na organics ng dati nang pinag-aralan na carbonaceous chondrites at mas katulad ng IDP14 at cometary particle na nakuha ng Stardust mission.Ang isang malakas na CH peak sa 287.5 eV at isang napakahina na aromatic o C=C peak sa 285.2 eV ay nagpapahiwatig na ang mga organic compound ay mayaman sa aliphatic compounds (Fig. 3a at Pandagdag na Fig. 3a).Ang mga lugar na mayaman sa aliphatic organic compounds ay naisalokal sa coarse-grained phyllosilicates, gayundin sa mga lugar na may mahinang aromatic (o C=C) carbon structure (Fig. 3c,d).Sa kaibahan, ang A0037,22 (Karagdagang Fig. 3) ay bahagyang nagpakita ng mas mababang nilalaman ng mga aliphatic na mayaman sa carbon na rehiyon.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 mapagkukunan ng tubig (Karagdagang Talahanayan 1).Ang mga kondisyon ng oxidizing ay papabor sa mas mataas na konsentrasyon ng carbonyl at carboxyl functional group sa mga organic compound na nauugnay sa carbonates.Ang pamamahagi ng submicron ng mga organiko na may aliphatic na mga istruktura ng carbon ay maaaring ibang-iba sa pamamahagi ng mga coarse-grained layered silicates.Ang mga pahiwatig ng aliphatic organic compound na nauugnay sa phyllosilicate-OH ay natagpuan sa Tagish Lake meteorite.Iminumungkahi ng coordinated microanalytical data na ang mga organikong bagay na mayaman sa aliphatic compound ay maaaring laganap sa mga C-type na asteroid at malapit na nauugnay sa mga phyllosilicates.Ang konklusyon na ito ay naaayon sa mga nakaraang ulat ng aliphatic/aromatic CHs sa mga particle ng Ryugu na ipinakita ng MicroOmega, isang near-infrared hyperspectral microscope.Ang isang mahalaga at hindi nalutas na tanong ay kung ang mga natatanging katangian ng aliphatic carbon-rich organic compound na nauugnay sa coarse-grained phyllosilicates na naobserbahan sa pag-aaral na ito ay matatagpuan lamang sa asteroid Ryugu.
a, ang NEXAFS carbon spectra ay na-normalize sa 292 eV sa aromatic (C=C) rich region (pula), sa aliphatic rich region (berde), at sa matrix (asul).Ang kulay abong linya ay ang Murchison 13 na hindi matutunaw na organic spectrum para sa paghahambing.au, yunit ng arbitrasyon.b, Pag-scan ng transmission X-ray microscopy (STXM) spectral na imahe ng isang carbon K-edge na nagpapakita na ang seksyon ay pinangungunahan ng carbon.c, RGB composite plot na may aromatic (C=C) rich regions (pula), aliphatic rich region (berde), at matrix (asul).d, ang mga organikong mayaman sa aliphatic compound ay puro sa magaspang na butil na phyllosilicate, ang lugar ay pinalaki mula sa mga puting tuldok na kahon sa b at c.e, malalaking nanospheres (ng-1) sa lugar na pinalaki mula sa puting tuldok na kahon sa b at c.Para sa: pyrrhotite.Pn: nikel-chromite.f, Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS), Hydrogen (1H), Carbon (12C), at Nitrogen (12C14N) na mga elemental na larawan, 12C/1H element ratio na mga larawan, at cross δD, δ13C, at δ15N isotope na mga larawan – Seksyon PG-1: presolar na Table 13.
Ang mga kinetic na pag-aaral ng pagkasira ng organikong bagay sa mga meteorites ng Murchison ay maaaring magbigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa heterogenous na pamamahagi ng aliphatic na organikong bagay na mayaman sa mga butil ng Ryugu.Ipinapakita ng pag-aaral na ito na ang mga aliphatic CH bond sa organikong bagay ay nananatili hanggang sa pinakamataas na temperatura na humigit-kumulang 30°C sa magulang at/o nagbabago sa mga relasyon sa temperatura ng oras (hal. 200 taon sa 100°C at 0°C 100 milyong taon) ..Kung ang precursor ay hindi pinainit sa isang naibigay na temperatura para sa higit sa isang tiyak na oras, ang orihinal na pamamahagi ng mga aliphatic organics na mayaman sa phyllosilicate ay maaaring mapangalagaan.Gayunpaman, ang mga pagbabago sa pinagmumulan ng tubig sa bato ay maaaring maging kumplikado sa interpretasyong ito, dahil ang A0037 na mayaman sa carbonate ay hindi nagpapakita ng anumang mga rehiyong aliphatic na mayaman sa carbon na nauugnay sa mga phyllosilicates.Ang mababang pagbabago sa temperatura na ito ay halos tumutugma sa pagkakaroon ng cubic feldspar sa mga butil ng Ryugu (Karagdagang Talahanayan 1) 20.
Ang Fraction C0068.25 (ng-1; Fig. 3a–c,e) ay naglalaman ng malaking nanosphere na nagpapakita ng mataas na aromatic (o C=C), moderately aliphatic, at mahinang spectra ng C(=O)O at C=O..Ang lagda ng aliphatic carbon ay hindi tumutugma sa lagda ng bulk insoluble organics at organic nanospheres na nauugnay sa chondrites (Fig. 3a) 17,21.Raman at infrared spectroscopic analysis ng nanospheres sa Lake Tagish ay nagpakita na sila ay binubuo ng aliphatic at oxidized organic compounds at disordered polycyclic aromatic organic compounds na may isang kumplikadong istraktura22,23.Dahil ang nakapalibot na matrix ay naglalaman ng mga organikong mayaman sa aliphatic compound, ang lagda ng aliphatic carbon sa ng-1 ay maaaring isang analytical artifact.Kapansin-pansin, ang ng-1 ay naglalaman ng naka-embed na amorphous silicates (Fig. 3e), isang texture na hindi pa naiulat para sa anumang extraterrestrial na organiko.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 sa panahon ng pagsusuri.
Ang mga larawan ng NanoSIMS ion ng seksyong C0068.25 (Larawan 3f) ay nagpapakita ng magkatulad na pagbabago sa δ13C at δ15N, maliban sa mga presolar na butil na may malaking 13C na pagpapayaman na 30,811‰ (PG-1 sa δ13C na imahe sa Fig. 3f) (Karagdagang Talahanayan 4).Ang X-ray elementary grain na mga imahe at high-resolution na TEM na mga imahe ay nagpapakita lamang ng carbon concentration at ang distansya sa pagitan ng mga basal na eroplano na 0.3 nm, na tumutugma sa grapayt.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 C (δD = 1398 ‰).‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) sa C0068.25 (Karagdagang Talahanayan 4).Ang pagmamasid na ito ay nagmumungkahi na ang aliphatic-rich organics sa coarse-grained phyllosilicates 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 ding nauugnay sa paunang proseso ng pagbuo.Ito ay binibigyang kahulugan na ang mga pinong butil na layered silicates sa CI chondrites ay nabuo bilang isang resulta ng patuloy na pagbabago ng orihinal na coarse-grained anhydrous silicate clusters.Maaaring nabuo ang aliphatic-rich organic matter 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 pagbabago ng tubig ng Ryugu (malaking) parent body. Ang laki (<1.0 km) ng Ryugu ay masyadong maliit upang sapat na mapanatili ang panloob na init para sa aqueous na pagbabago upang makabuo ng mga hydrous na mineral25. Ang laki (<1.0 km) ng Ryugu ay masyadong maliit upang mapanatili ang sapat na panloob na init para sa aqueous na pagbabago upang makabuo ng mga hydrous na mineral25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменобления мал в25. Sukat (<1.0 km) Ang Ryugu ay masyadong maliit upang mapanatili ang sapat na init sa loob para sa pagbabago ng tubig upang bumuo 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 mapalitan ang tubig upang bumuo ng mga mineral ng tubig25.Samakatuwid, maaaring kailanganin ang Ryugu predecessors sampu-sampung kilometro ang laki.Ang mga organikong bagay na mayaman sa aliphatic compound ay maaaring mapanatili ang kanilang orihinal na isotope ratios dahil sa pagkakaugnay sa mga magaspang na butil na phyllosilicates.Gayunpaman, ang eksaktong katangian ng isotopic heavy carrier ay nananatiling hindi tiyak dahil sa kumplikado at maselan na paghahalo ng iba't ibang bahagi sa mga fraction ng FIB na ito.Ang mga ito ay maaaring mga organikong sangkap na mayaman sa aliphatic compound sa Ryugu granules o mga magaspang na phyllosilicate na nakapalibot sa kanila.Tandaan na ang organikong bagay sa halos lahat ng carbonaceous chondrites (kabilang ang CI chondrites) ay may posibilidad na maging mas mayaman sa D kaysa sa phyllosilicates, maliban sa CM Paris 24, 26 meteorites.
Mga plot ng volume na δD at δ15N ng FIB slices na nakuha para sa A0002.23 at A0002.26, A0037.22 at A0037.23 at C0068.23, C0068.25 at C0068.26 FIB slices na may kabuuang A0037.22 at A0037.23 at C0068.23, C0068.25 at C0068.26 FIB na mga piraso (kabuuang A ng pitong Ryugu na system na particle ng Nano ang kabuuan ng pitong Ryugu na system) sa fig.4 (Karagdagang Talahanayan 4)27,28.Ang mga pagbabago sa volume sa δD at δ15N sa A0002, A0037, at C0068 na mga profile ay pare-pareho sa mga nasa IDP, ngunit mas mataas kaysa sa CM at CI chondrites (Fig. 4).Tandaan na ang hanay 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, ay mas maliit kaysa sa average para sa mga kometa ng pamilya Jupiter at ang Oort cloud (Larawan 4).Ang mas mababang mga halaga ng δD ng CI chondrites ay maaaring magpakita ng impluwensya ng terrestrial contamination sa mga sample na ito.Dahil sa mga pagkakatulad sa pagitan ng Bells, Lake Tagish, at IDP, ang malaking heterogeneity sa δD at δN na mga halaga sa mga particle ng Ryugu ay maaaring magpakita ng mga pagbabago sa mga paunang isotopic na lagda ng mga organic at aqueous na komposisyon sa unang bahagi ng solar system.Ang mga katulad na pagbabago sa isotopic sa δD at δN sa mga particle ng Ryugu at IDP ay nagmumungkahi na ang dalawa ay maaaring nabuo mula sa materyal mula sa parehong pinagmulan.Ito ay pinaniniwalaan na ang mga IDP ay nagmula sa cometary sources 14 .Samakatuwid, maaaring maglaman ang Ryugu ng materyal na tulad ng kometa at/o hindi bababa sa panlabas na solar system.Gayunpaman, ito ay maaaring mas mahirap 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 comet bilang isang 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 lubos na nauunawaan, bahagyang dahil sa limitadong bilang ng mga pagsusuri na magagamit ngayon.Ang mga resulta ng hydrogen at nitrogen isotope system ay nagpapataas pa rin ng posibilidad na ang Ryugu ay naglalaman ng karamihan ng 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 pangkalahatang H at N isotopic na komposisyon ng mga particle ng Ryugu (mga pulang bilog: A0002, A0037; asul na bilog: C0068) ay nauugnay sa solar magnitude 27, ang Jupiter mean family (JFC27), at Oort cloud comets (OCC27), IDP28, at carbonaceous chondrules.Paghahambing ng meteorite 27 (CI, CM, CR, C2-ung).Ang isotopic na komposisyon ay ibinibigay sa Karagdagang Talahanayan 4. Ang mga may tuldok na linya ay ang mga terrestrial isotope na halaga para sa H at N.
Ang transportasyon ng mga volatiles (hal. organikong bagay at tubig) sa Earth ay nananatiling isang alalahanin26,27,33.Ang 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 organikong bagay sa mga magaspang na phyllosilicates ay mas protektado mula sa pagkasira16,34 at pagkabulok35 kaysa sa mga organikong bagay sa mga pinong butil na matrice.Ang mas mabigat na isotopic na komposisyon ng hydrogen sa mga particle ay nangangahulugang hindi sila ang tanging pinagmumulan ng mga volatiles na dinala sa unang bahagi ng Earth.Maaari silang ihalo sa mga sangkap na may mas magaan na hydrogen isotopic na komposisyon, tulad ng iminungkahi kamakailan sa hypothesis ng pagkakaroon ng solar wind-driven na tubig sa silicates.
Sa pag-aaral na ito, ipinapakita namin na ang mga meteorite ng CI, sa kabila ng kanilang kahalagahang geochemical bilang mga kinatawan ng pangkalahatang komposisyon ng solar system, 6,10 ay mga kontaminadong sample ng terrestrial.Nagbibigay din kami ng direktang ebidensya para sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mayamang aliphatic na organikong bagay at kalapit na hydrous mineral at iminumungkahi na ang Ryugu ay maaaring maglaman ng extrasolar material37.Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay malinaw na nagpapakita ng kahalagahan ng direktang pag-sample ng mga protoasteroid at ang pangangailangan na magdala ng mga naibalik na sample sa ilalim ng ganap na hindi gumagalaw at sterile na mga kondisyon.Ang ebidensya na ipinakita dito ay nagpapakita na ang mga particle ng Ryugu ay walang alinlangan na isa sa mga pinaka-hindi kontaminadong solar system na materyales na magagamit para sa pagsasaliksik sa laboratoryo, at ang karagdagang pag-aaral ng mga mahalagang sample na ito ay walang alinlangan na magpapalawak ng ating pang-unawa sa mga maagang proseso ng solar system.Ang mga particle ng Ryugu ay ang pinakamahusay na representasyon ng pangkalahatang komposisyon ng solar system.
Upang matukoy ang kumplikadong microstructure at kemikal na katangian ng mga sample ng submicron scale, ginamit namin ang synchrotron radiation-based computed tomography (SR-XCT) at SR X-ray diffraction (XRD) -CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analysis.Walang pagkasira, polusyon dahil sa atmospera ng lupa, at walang pinsala mula sa mga pinong particle o mekanikal na sample.Pansamantala, nagsagawa kami ng systematic 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 inilarawan sa mga sumusunod na seksyon.
Ang mga particle mula sa asteroid Ryugu ay nakuhang muli mula sa Hayabusa-2 reentry module at inihatid sa JAXA Control Center sa Sagamihara, Japan, nang hindi nadudumihan ang kapaligiran ng Earth4.Pagkatapos ng inisyal at hindi mapanirang characterization sa isang pasilidad na pinamamahalaan ng JAXA, gumamit ng mga sealable na inter-site transfer container at sample na mga capsule bag (10 o 15 mm diameter na sapphire crystal at stainless steel, depende sa sample size) para maiwasan ang panghihimasok sa kapaligiran.kapaligiran.y at/o mga kontaminado sa lupa (hal. singaw ng tubig, hydrocarbon, atmospheric gas at mga pinong particle) at cross-contamination sa pagitan ng mga sample sa panahon ng paghahanda ng sample at transportasyon sa pagitan ng mga institute at unibersidad38.Upang maiwasan ang pagkasira at polusyon dahil sa pakikipag-ugnayan sa atmospera ng daigdig (singaw ng tubig at oxygen), ang lahat ng uri ng paghahanda ng sample (kabilang ang pag-chip gamit ang tantalum chisel, gamit ang balanseng diamond wire saw (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) at paghahanda ng cutting epoxy para sa pag-install) ay isinagawa sa glovebox sa ilalim ng malinis na tuyo na N2 (dew point ~00 °C: -80 °C).Ang lahat ng gamit dito ay nililinis gamit ang kumbinasyon ng ultrapure na tubig at ethanol gamit ang mga ultrasonic wave 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 paglipat sa pagitan ng mga instrumento para sa SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS at TEM analysis, ginamit namin ang unibersal na ultrathin sample holder na inilarawan sa mga nakaraang pag-aaral38.
Ang pagsusuri ng SR-XCT ng mga sample ng Ryugu ay isinagawa gamit ang BL20XU/SPring-8 integrated CT system.Ang pinagsama-samang 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 istraktura ng sample, makitid na field of view at high resolution (NH) mode para sa tumpak na pagsukat ng sample area.interes at radiographs upang makakuha ng pattern ng diffraction ng volume ng sample, at magsagawa ng XRD-CT upang makakuha ng 2D diagram ng horizontal plane mineral phase sa sample.Tandaan na ang lahat ng mga sukat ay maaaring isagawa nang hindi gumagamit ng built-in na system 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 na metal-oxide-semiconductor (CMOS) camera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) na may scintillator na binubuo ng 10 lutetium aluminum garnetOm single thickness 23 Cµm kristal na kapal.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 thick 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 ng view ay ~0.5 mm.Ang detector para sa XRD mode (BM AA60; Hamamatsu Photonics) ay nilagyan ng scintillator na binubuo ng 50 µm thick P43 (Gd2O2S:Tb) powder screen, isang 2304 × 2304 pixel resolution na CMOS camera (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) at isang re Photonics.Ang detector ay may epektibong laki ng pixel na 19.05 µm at isang field ng view na 43.9 mm2.Para mapataas ang FOV, naglapat kami ng offset CT procedure sa WL mode.Ang ipinadalang liwanag na imahe para sa CT reconstruction ay binubuo ng isang imahe sa hanay na 180° hanggang 360° na ipinapakita nang pahalang sa paligid ng axis ng pag-ikot, at isang imahe sa hanay na 0° hanggang 180°.
Sa XRD mode, ang X-ray beam ay nakatutok sa pamamagitan ng isang Fresnel zone plate.Sa mode na ito, ang detektor ay inilalagay 110 mm sa likod ng sample at ang beam stop ay 3 mm sa unahan ng detektor.Ang mga imahe ng diffraction sa hanay ng 2θ mula 1.43° hanggang 18.00° (grating pitch d = 16.6–1.32 Å) ay nakuha gamit ang X-ray spot na nakatutok sa ibaba ng field of view ng detector.Ang sample ay gumagalaw nang patayo sa mga regular na pagitan, na may kalahating pagliko para sa bawat vertical scan na hakbang.Kung ang mga particle ng mineral ay nakakatugon sa kondisyon ng Bragg kapag pinaikot ng 180°, posibleng makakuha ng diffraction ng mga particle ng mineral sa pahalang na eroplano.Ang mga imahe ng diffraction ay pinagsama sa isang imahe para sa bawat vertical scan na hakbang.Ang mga kondisyon ng SR-XRD-CT assay ay halos kapareho ng para sa SR-XRD assay.Sa XRD-CT mode, ang detector ay nakaposisyon 69 mm sa likod ng sample.Diffraction na mga larawan sa hanay ng 2θ mula 1.2° hanggang 17.68° (d = 19.73 hanggang 1.35 Å), kung saan pareho ang X-ray beam at ang beam limiter ay nasa linya sa gitna ng field of view ng detector.I-scan ang sample nang pahalang at paikutin ang sample nang 180°.Ang mga imahe ng SR-XRD-CT ay na-reconstruct na may mga peak na intensity ng mineral bilang mga halaga ng pixel.Sa pahalang na pag-scan, ang sample ay karaniwang na-scan sa 500–1000 hakbang.
Para sa lahat ng mga eksperimento, ang enerhiya ng X-ray ay naayos sa 30 keV, dahil ito ang mas mababang limitasyon ng pagtagos ng X-ray sa mga meteorite na may diameter na halos 6 mm.Ang bilang ng mga larawang nakuha para sa lahat ng pagsukat ng CT sa panahon ng 180° na pag-ikot ay 1800 (3600 para sa offset na CT program), at ang oras ng pagkakalantad para sa mga larawan 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 sample na oras ng pag-scan 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 itinayo ng convolutional back projection at na-normalize para sa isang linear attenuation coefficient mula 0 hanggang 80 cm-1.Ang Slice software ay ginamit upang pag-aralan ang 3D data at ang muXRD software ay ginamit upang pag-aralan ang XRD data.
Ang mga epoxy-fixed na Ryugu particle (A0029, A0037, C0009, C0014 at C0068) ay unti-unting pinakintab sa ibabaw hanggang sa antas ng isang 0.5 µm (3M) na lapping film ng brilyante sa ilalim ng mga tuyong kondisyon, na iniiwasan ang materyal na madikit sa ibabaw sa panahon ng proseso ng buli.Ang pinakintab na ibabaw ng bawat sample ay unang sinuri ng light microscopy at pagkatapos ay backscattered electron upang makakuha ng mineralogy at texture images (BSE) ng mga sample at qualitative NIPR na elemento gamit ang isang JEOL JSM-7100F SEM na nilagyan ng energy dispersive spectrometer (AZtec).enerhiya) larawan.Para sa bawat sample, ang nilalaman ng mga pangunahing at menor de edad na elemento ay nasuri gamit ang isang electron probe microanalyzer (EPMA, JEOL JXA-8200).Suriin ang phyllosilicate at carbonate particle sa 5 nA, natural at sintetikong pamantayan sa 15 keV, sulfide, magnetite, olivine, at pyroxene sa 30 nA.Ang mga marka ng modal ay kinakalkula 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.
Ang pagsusuri sa oxygen isotope ay isinagawa sa Open University (Milton Keynes, UK) gamit ang isang infrared laser fluorination system.Ang mga sample ng Hayabusa2 ay inihatid sa Open University 38 sa mga lalagyan na puno ng nitrogen para sa paglipat sa pagitan ng mga pasilidad.
Ang sample loading ay isinagawa sa isang nitrogen glove box na may sinusubaybayang antas ng oxygen sa ibaba 0.1%.Para sa Hayabusa2 analytical work, isang bagong Ni sample holder ang ginawa, na binubuo lamang ng dalawang sample na butas (diameter 2.5 mm, depth 5 mm), isa para sa Hayabusa2 particle at ang isa para sa obsidian internal standard.Sa panahon ng pagsusuri, ang balon ng sample na naglalaman ng materyal na Hayabusa2 ay natatakpan ng isang panloob na window ng BaF2 na humigit-kumulang 1 mm ang kapal at 3 mm ang lapad upang hawakan ang sample sa panahon ng reaksyon ng laser.Ang daloy ng BrF5 sa sample ay pinananatili ng isang gas mixing channel cut sa Ni sample holder.Ang sample chamber ay muling na-configure upang ito ay maalis mula sa vacuum fluorination line at pagkatapos ay binuksan sa isang nitrogen-filled na glove box.Ang dalawang pirasong silid ay tinatakan ng tansong gasketed compression seal at isang EVAC Quick Release CeFIX 38 chain clamp.Ang isang 3 mm na makapal na BaF2 window sa tuktok ng silid ay nagbibigay-daan para sa sabay-sabay na pagmamasid sa sample at laser heating.Pagkatapos i-load ang sample, i-clamp muli ang chamber at muling kumonekta sa fluorinated line.Bago ang pagsusuri, ang sample chamber ay pinainit sa ilalim ng vacuum sa humigit-kumulang 95°C magdamag upang alisin ang anumang adsorbed moisture.Pagkatapos ng pag-init sa magdamag, ang silid ay pinahintulutan na lumamig sa temperatura ng silid at pagkatapos ay ang bahaging nakalantad sa atmospera sa panahon ng paglilipat ng sample ay nalinis ng tatlong aliquot ng BrF5 upang alisin ang kahalumigmigan.Tinitiyak ng mga pamamaraang ito na ang sample ng Hayabusa 2 ay hindi nakalantad sa atmospera at hindi nahawahan ng moisture mula sa bahagi ng fluorinated na linya na inilalabas sa atmospera habang naglo-load ng sample.
Ang mga sample ng particle ng Ryugu C0014-4 at Orgueil (CI) ay nasuri sa isang binagong "solong" mode42, habang ang pagsusuri ng Y-82162 (CY) ay isinagawa sa isang solong tray na may maraming sample na balon41.Dahil sa kanilang walang tubig na komposisyon, hindi kinakailangan na gumamit ng isang solong pamamaraan para sa CY chondrites.Ang mga sample ay pinainit gamit ang isang Photon Machines Inc. infrared CO2 laser.kapangyarihan ng 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 liberated O2 ay na-scrub gamit ang dalawang cryogenic nitrogen traps at isang heated bed ng KBr upang alisin ang anumang labis na fluorine.Ang isotopic na komposisyon ng purified oxygen ay nasuri sa isang Thermo Fisher MAT 253 dual-channel mass spectrometer na may mass resolution na halos 200.
Sa ilang mga kaso, ang dami ng gas na O2 na inilabas sa panahon ng 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 na panloob na pamantayan ay na-fluorina at natukoy ang komposisyon ng oxygen isotope nito.
Ang mga ions ng NF+ NF3+ fragment 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 cryogenic separation procedures.Magagawa ito sa pasulong na direksyon bago ang pagsusuri ng MAT 253 o bilang pangalawang pagsusuri sa pamamagitan ng pagbabalik ng nasuri na 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 molecular sieve sa liquid nitrogen temperature at pagkatapos ay i-discharge ito sa primary molecular sieve sa temperatura na -130°C.Ang malawak na pagsubok ay nagpakita na ang NF+ ay nananatili sa unang molecular sieve at walang makabuluhang fractionation na nagaganap gamit ang paraang ito.
Batay sa paulit-ulit na pagsusuri ng aming mga panloob na pamantayan ng obsidian, ang pangkalahatang katumpakan ng system sa bellows mode ay: ±0.053‰ para sa δ17O, ±0.095‰ para sa δ18O, ±0.018‰ para sa Δ17O (2 sd).Ang pagsusuri sa oxygen isotope ay ibinibigay sa karaniwang delta notation, 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.Kinakatawan ng Δ17O ang paglihis mula sa linya ng fractionation ng lupa, at ang formula ng pagkalkula ay: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O.Ang lahat ng data na ipinakita sa Karagdagang Talahanayan 3 ay nababagay sa gap.
Ang mga seksyon na humigit-kumulang 150 hanggang 200 nm ang kapal ay nakuha mula sa mga particle ng Ryugu gamit ang isang Hitachi High Tech SMI4050 FIB na instrumento sa JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute.Tandaan na ang lahat ng mga seksyon ng FIB ay nakuhang muli mula sa hindi naprosesong mga fragment ng hindi naprosesong mga particle pagkatapos na alisin mula sa N2 gas-filled vessels para sa interobject transfer.Ang mga fragment na ito ay hindi sinukat ng SR-CT, ngunit naproseso nang may kaunting pagkakalantad sa atmospera ng lupa upang maiwasan ang potensyal na pinsala at kontaminasyon na maaaring makaapekto sa carbon K-edge spectrum.Pagkatapos ng deposition ng isang tungsten protective layer, ang rehiyon ng interes (hanggang sa 25 × 25 μm2) ay pinutol at pinanipis gamit ang isang Ga+ ion beam sa isang accelerating na boltahe 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 tansong mesh (Kochi mesh) 39 gamit ang isang micromanipulator na nilagyan ng FIB.
Ang Ryugu A0098 (1.6303mg) at C0068 (0.6483mg) na mga pellet ay dalawang beses na tinatakan sa purong high purity polyethylene sheet sa isang purong nitrogen na puno ng glove box sa SPring-8 nang walang anumang interaksyon sa kapaligiran ng mundo.Ang sample na paghahanda para sa JB-1 (isang geological reference rock na inisyu ng Geological Survey of Japan) ay isinagawa sa Tokyo Metropolitan University.
Ang INAA ay ginanap sa Institute for Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University.Ang mga sample ay na-irradiated ng dalawang beses na may iba't ibang mga irradiation cycle na pinili ayon sa kalahating buhay ng nuclide na ginamit para sa dami ng elemento.Una, ang sample ay na-irradiated sa isang pneumatic irradiation tube sa loob ng 30 segundo.Fluxes 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 mga 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 na-irradiated din upang iwasto para sa nakakasagabal na mga reaksyong nuklear tulad ng (n, n).Ang sample ay na-irradiated din ng sodium chloride (99.99% purity; MANAC) upang itama para sa mga pagbabago sa neutron flux.
Pagkatapos ng neutron irradiation, ang panlabas na polyethylene sheet ay pinalitan ng bago, at ang gamma radiation na ibinubuga ng sample at reference ay agad na nasusukat gamit ang isang Ge detector.Ang parehong mga sample ay muling na-irradiated sa loob ng 4 na oras sa isang pneumatic irradiation tube.2 ay may thermal at mabilis na neutron flux 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 na-irradiated sa pamamagitan ng paglalapat ng mga naaangkop na halaga (mula 10 hanggang 50 μg) ng mga karaniwang solusyon ng mga kilalang konsentrasyon ng mga elementong ito sa dalawang piraso ng filter na papel, na sinusundan ng pag-iilaw ng mga sample.Ang bilang ng gamma ray ay isinagawa sa Institute of Integrated Radiation and Nuclear Sciences, Kyoto University at sa RI Research Center, Tokyo Metropolitan University.Ang mga analytical procedure at reference na materyales para sa quantitative determination ng mga elemento ng INAA ay pareho sa mga inilarawan sa aming nakaraang trabaho.
Ang isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ay ginamit upang mangolekta ng mga pattern ng diffraction ng mga sample ng Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) at C0087 (<1 mg) sa NIPR. Ang isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ay ginamit upang mangolekta ng mga pattern ng diffraction ng mga sample ng Ryugu 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) C003 в NIPR. Isang X-ray diffractometer (Rigaku SmartLab) ang ginamit upang mangolekta ng mga pattern ng diffraction ng Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg), at C0087 (<1 mg) na sample 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 редмкрафем редмкрат Lab). Ang mga pattern ng diffraction ng X-ray 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 sa isang pinong pulbos sa isang silicon non-reflective wafer gamit ang isang sapphire glass plate at pagkatapos ay kumalat nang pantay-pantay sa silicon non-reflective wafer nang walang anumang likido (tubig o alkohol).Ang mga kondisyon ng pagsukat ay ang mga sumusunod: Ang radiation ng Cu Kα X-ray ay nabuo sa boltahe ng tubo na 40 kV at isang kasalukuyang tubo na 40 mA, ang paglilimita sa haba ng slit ay 10 mm, ang anggulo ng divergence ay (1/6)°, ang bilis ng pag-ikot sa eroplano ay 20 rpm, at ang saklaw ay 2θ (double 3gg-8 na oras) at ang hanay ay 2θ (double 3gg-8 na oras).Bragg Brentano optics ang ginamit.Ang detector ay isang one-dimensional na silicon semiconductor detector (D/teX Ultra 250).Ang mga X-ray ng Cu Kβ ay tinanggal gamit ang isang Ni filter.Gamit ang mga available na sample, ang mga sukat ng synthetic 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 peak at gumamit ng powder file data diffraction data mula sa Data ng Diffraction ng pulbos ng pulbos para sa DoFlo10PD-207 (Diffraction International Center, doFlo10PD) at magnetite (PDF 00-019-0629).Ang data ng diffraction mula sa Ryugu ay inihambing din sa data 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 NEXAFS spectra na may carbon edge K ng mga ultrathin na seksyon ng mga sample na ginawa mula sa FIB ay sinusukat gamit ang STXM BL4U channel sa UVSOR synchrotron facility sa Institute of Molecular Sciences (Okazaki, Japan).Ang laki ng spot ng isang sinag na optically nakatutok sa isang Fresnel zone plate ay humigit-kumulang 50 nm.Ang hakbang ng enerhiya ay 0.1 eV para sa magandang istraktura ng malapit na gilid na rehiyon (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 paglisan, ang STXM analytical chamber ay napuno ng helium sa presyon na humigit-kumulang 20 mbar.Nakakatulong ito upang mabawasan ang thermal drift ng X-ray optics equipment sa chamber at sample holder, gayundin upang mabawasan ang sample damage at/o oxidation.Ang NEXAFS K-edge carbon spectra ay nabuo mula sa stacked data gamit ang aXis2000 software at proprietary STXM data processing software.Tandaan na ang sample transfer case at glovebox ay ginagamit upang maiwasan ang sample na oksihenasyon at kontaminasyon.
Kasunod ng pagsusuri ng STXM-NEXAFS, ang isotopic na komposisyon ng hydrogen, carbon, at nitrogen ng mga hiwa ng Ryugu FIB ay nasuri gamit ang isotope imaging na may isang JAMSTEC NanoSIMS 50L.Ang isang nakatutok na Cs+ na pangunahing sinag na humigit-kumulang 2 pA para sa pagsusuri ng carbon at nitrogen isotope at humigit-kumulang 13 pA para sa pagsusuri ng hydrogen isotope ay na-rasterize sa isang lugar na humigit-kumulang 24 × 24 µm2 hanggang 30 × 30 µm2 sa sample.Pagkatapos ng 3 minutong prespray sa isang medyo malakas na pangunahing kasalukuyang beam, sinimulan ang bawat pagsusuri pagkatapos ng pag-stabilize ng pangalawang intensity ng beam.Para sa pagsusuri ng carbon at nitrogen isotopes, ang mga larawan ng 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– at 12C15N– ay sabay na nakuha gamit ang pitong electron multiplier multiplex detection na may mass resolution na humigit-kumulang 9000, na sapat upang paghiwalayin ang lahat ng nauugnay na isotopic compound.interference (ibig sabihin, 12C1H sa 13C at 13C14N sa 12C15N).Para sa pagsusuri ng hydrogen isotopes, ang 1H-, 2D- at 12C- na mga imahe ay nakuha na may mass resolution na humigit-kumulang 3000 na may maramihang pagtuklas gamit ang tatlong electron multiplier.Ang bawat pagsusuri ay binubuo ng 30 na-scan na mga larawan ng parehong lugar, na may isang larawan na binubuo ng 256 × 256 pixels para sa carbon at nitrogen isotope analysis at 128 × 128 pixels 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 para i-calibrate ang instrumental mass fractionation45.
Upang matukoy ang silicon isotopic na komposisyon ng presolar graphite sa FIB C0068-25 profile, gumamit kami ng anim na electron multiplier 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.Na-calibrate namin ang isang mass fractionation na instrumento gamit ang mga silicon na wafer bilang mga pamantayan ng hydrogen, carbon, at silicon isotope.
Ang mga imahe ng isotope ay naproseso gamit ang NanoSIMS45 imaging software ng NASA.Ang data ay naitama para sa electron multiplier dead time (44 ns) at quasi-simultaneous arrival effects.Iba't ibang pag-align ng pag-scan para sa bawat larawan upang itama para sa pag-anod ng imahe sa panahon ng pagkuha.Ang panghuling isotope na imahe ay nilikha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga pangalawang ion mula sa bawat larawan para sa bawat scan pixel.
Matapos ang 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 boltahe ng 200 kV sa Kochi, JAMSTEC.Ang microstructure ay naobserbahan gamit ang isang maliwanag na field na TEM at isang high-angle scanning TEM sa isang madilim na field.Natukoy ang mga phase ng mineral sa pamamagitan ng spot electron diffraction at lattice band imaging, at isinagawa ang chemical analysis ng EDS na may 100 mm2 silicon drift detector at JEOL Analysis Station 4.30 software.Para sa quantitative analysis, ang katangian ng X-ray intensity para sa bawat elemento ay sinusukat sa TEM scanning mode na may fixed 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, naitama para sa kapal, na nakuha mula sa isang pamantayan ng natural na pyropagarnet.
Ang lahat ng mga larawan 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 data.
Kitari, K. et al.Komposisyon sa ibabaw ng asteroid 162173 Ryugu gaya ng naobserbahan ng instrumentong Hayabusa2 NIRS3.Agham 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato-type carbonaceous chondrites (CY): mga analogue ng Ryugu asteroid surface?Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al.Ang unang pagsusuri sa komposisyon ng mga sample ng Ryugu ay isinagawa gamit ang isang MicroOmega hyperspectral microscope.Pambansang Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al.Ang paunang pagsusuri ng sample ng Hyabusa2 ay ibinalik mula sa C-type na asteroid na Ryugu.Pambansang Astron.6, 214–220 (2021).