Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Kullanmakta olduğunuz tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir.En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Bu arada, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan yapacağız.
Uçucu ve organik madde açısından zengin olan C-tipi asteroitler, Dünya'daki ana su kaynaklarından biri olabilir.Şu anda, karbon taşıyan kondritler kimyasal bileşimleri hakkında en iyi fikri veriyor, ancak göktaşları hakkındaki bilgiler çarpıtılmış durumda: yalnızca en dayanıklı türler atmosfere girerek ve ardından dünyanın çevresiyle etkileşime girerek hayatta kalıyor.Burada, Hayabusa-2 uzay aracı tarafından Dünya'ya gönderilen birincil Ryugu parçacığının ayrıntılı bir hacimsel ve mikroanalitik çalışmasının sonuçlarını sunuyoruz.Ryugu parçacıkları, güneş sisteminin genel bileşiminin bir göstergesi olarak yaygın olarak kullanılan, kimyasal olarak fraksiyonlanmamış ancak suyla değiştirilmiş CI (Iwuna tipi) kondritlerle yakın bir bileşim gösterir.Bu örnek, zengin alifatik organikler ve katmanlı silikatlar arasında karmaşık bir uzaysal ilişki gösterir ve su erozyonu sırasında yaklaşık 30 °C'lik bir maksimum sıcaklığa işaret eder.Güneş dışı bir kökenle uyumlu bol miktarda döteryum ve diazonyum bulduk.Ryugu parçacıkları, şimdiye kadar incelenen en kirlenmemiş ve ayrılmaz yabancı maddedir ve güneş sisteminin genel bileşimine en iyi şekilde uyar.
Haziran 2018'den Kasım 2019'a kadar, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı'nın (JAXA) Hayabusa2 uzay aracı, asteroit Ryugu'nun kapsamlı bir uzaktan araştırmasını gerçekleştirdi.Hayabusa-2'deki Yakın Kızılötesi Spektrometreden (NIRS3) elde edilen veriler, Ryugu'nun termal ve/veya şok-metamorfik karbonlu kondritlere benzer bir malzemeden oluşabileceğini düşündürmektedir.En yakın eşleşme CY kondrit (Yamato tipi) 2'dir. Ryugu'nun düşük albedo'su, çok sayıda karbon açısından zengin bileşenlerin yanı sıra parçacık boyutu, gözeneklilik ve mekansal ayrışma etkilerinin varlığıyla açıklanabilir.Hayabusa-2 uzay aracı, Ryuga'ya iki iniş ve numune toplama yaptı.21 Şubat 2019'daki ilk inişte, dönüş kapsülünün A bölmesinde depolanan yüzey malzemesi elde edildi ve 11 Temmuz 2019'daki ikinci inişte, küçük bir taşınabilir çarpma tertibatının oluşturduğu yapay bir kraterin yakınında malzeme toplandı.Bu numuneler C Koğuşunda saklanır. JAXA tarafından yönetilen tesislerdeki özel, kirlenmemiş ve saf nitrojenle dolu odalarda Aşama 1'deki parçacıkların ilk tahribatsız karakterizasyonu, Ryugu parçacıklarının en çok CI4 kondritlere benzediğini ve "çeşitli seviyelerde varyasyon"3 sergilediğini gösterdi.CY veya CI kondritlerine benzeyen Ryugu'nun görünüşte çelişkili sınıflandırması, yalnızca Ryugu parçacıklarının ayrıntılı izotopik, temel ve mineralojik karakterizasyonu ile çözülebilir.Burada sunulan sonuçlar, asteroit Ryugu'nun genel bileşimi için bu iki ön açıklamadan hangisinin daha olası olduğunu belirlemek için sağlam bir temel sağlıyor.
Kochi ekibini yönetmek için A Odasından dördü ve C Odasından dördü olmak üzere sekiz Ryugu peleti (toplam yaklaşık 60 mg) 2. Aşamaya atandı.Çalışmanın ana amacı, asteroit Ryugu'nun doğasını, kökenini ve evrim tarihini aydınlatmak ve kondritler, gezegenler arası toz parçacıkları (IDP'ler) ve geri dönen kuyruklu yıldızlar gibi bilinen diğer dünya dışı örneklerle benzerlik ve farklılıkları belgelemektir.NASA'nın Stardust görevi tarafından toplanan örnekler.
Beş Ryugu tanesinin (A0029, A0037, C0009, C0014 ve C0068) ayrıntılı mineralojik analizi, bunların esas olarak ince ve kaba taneli fillosilikatlardan oluştuğunu gösterdi (hacimce ~% 64-88; Şekil 1a, b, Ek Şekil 1).ve ek tablo 1).İri taneli fillosilikatlar, ince taneli, fillosilikat açısından zengin matrislerde (boyut olarak birkaç mikrondan daha küçük) pinnate agregalar (boyut olarak onlarca mikrona kadar) olarak ortaya çıkar.Katmanlı silikat parçacıkları, serpantin-saponit ortakyaşamlarıdır (Şekil 1c).(Si + Al)-Mg-Fe haritası ayrıca yığın katmanlı silikat matrisin serpantin ve saponit arasında bir ara bileşime sahip olduğunu da göstermektedir (Şekil 2a, b).Fillosilikat matrisi, karbonat mineralleri (hacimce ~%2–21), sülfit mineralleri (hacimce ~%2,4–5,5) ve manyetit (hacimce ~%3,6–6,8) içerir.Bu çalışmada incelenen parçacıklardan biri (C0009), az miktarda (hacimce %0,5) susuz silikatlar (olivin ve piroksen) içeriyordu; bu, ham Ryugu taşını5 oluşturan kaynak malzemenin belirlenmesine yardımcı olabilir.Bu susuz silikat, Ryugu peletlerinde nadirdir ve yalnızca C0009 peletinde pozitif olarak tanımlanmıştır.Karbonatlar matriste parçalar halinde (birkaç yüz mikrondan daha az), çoğunlukla dolomit, az miktarda kalsiyum karbonat ve brinell ile bulunur.Manyetit, izole parçacıklar, framboitler, plaklar veya küresel agregalar olarak oluşur.Sülfitler esas olarak düzensiz altıgen prizmalar/plakalar veya çıtalar şeklinde pirotit ile temsil edilir.Matris, büyük miktarda mikron altı pentlandit veya pirotit ile kombinasyon halinde içerir. Karbon açısından zengin fazlar (boyut olarak <10 µm), fillosilikat açısından zengin matriste her yerde bulunur. Karbon açısından zengin fazlar (boyut olarak <10 µm), fillosilikat açısından zengin matriste her yerde bulunur. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Karbon açısından zengin fazlar (boyut olarak <10 µm), fillosilikat açısından zengin matriste her yerde bulunur.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 materyal. Fillosilikat açısından zengin matriste karbon açısından zengin fazlar (boyut olarak <10 µm) baskındır.Diğer yardımcı mineraller Ek Tablo 1'de gösterilmektedir. C0087 ve A0029 ve A0037 karışımının X-ışını kırınım modelinden belirlenen minerallerin listesi, CI (Orgueil) kondritte belirlenenlerle çok tutarlıdır, ancak CY ve CM (Mighei tipi) kondritlerden büyük ölçüde farklıdır (genişletilmiş verilerle Şekil 1 ve Ek Şekil 2).Ryugu tanelerinin (A0098, C0068) toplam element içeriği de kondrit 6 CI ile tutarlıdır (genişletilmiş veriler, Şekil 2 ve Ek Tablo 2).Buna karşılık, CM kondritleri orta derecede ve oldukça uçucu elementlerde, özellikle Mn ve Zn'de tüketilir ve refrakter elementlerde daha yüksektir7.Bazı elementlerin konsantrasyonları büyük ölçüde değişir; bu, tek tek parçacıkların küçük boyutu ve bunun sonucunda ortaya çıkan örnekleme yanlılığı nedeniyle örneğin doğal heterojenliğinin bir yansıması olabilir.Tüm petrolojik, mineralojik ve elemental özellikler, Ryugu tanelerinin kondrit CI8,9,10'a çok benzediğini göstermektedir.Dikkate değer bir istisna, Ryugu tanelerinde ferrihidrit ve sülfat bulunmamasıdır, bu da CI kondritlerindeki bu minerallerin karasal ayrışma ile oluştuğunu düşündürür.
a, Mg Kα (kırmızı), Ca Kα (yeşil), Fe Kα (mavi) ve S Kα (sarı) kuru cilalı kesit C0068'in Kompozit X-ışını görüntüsü.Kesir, katmanlı silikatlardan (kırmızı: ~%88 hacim), karbonatlardan (dolomit; açık yeşil: ~%1,6 hacim), manyetit (mavi: ~%5,3 hacim) ve sülfitlerden (sarı: sülfit = ~%2,5 hacim. b, a üzerinde geri saçılan elektronlarda kontur bölgesinin görüntüsü) oluşur. Bru – olgunlaşmamış; Dole – dolomit; FeS demir sülfittir; Mag – manyetit; meyve suyu – sabuntaşı; Srp – serpantin c, sırasıyla 0.7 nm ve 1.1 nm'lik serpantin ve saponit kafes bantlarını gösteren tipik bir saponit-serpantin iç içe büyümesinin yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (TEM) görüntüsü.
Ryugu A0037 (koyu kırmızı daireler) ve C0068 (koyu mavi daireler) parçacıklarının matris ve katmanlı silikat (% olarak) bileşimi (Si+Al)-Mg-Fe üçlü sisteminde gösterilmektedir.a, Karşılaştırma için gri olarak gösterilen CI kondritlerine (Ivuna, Orgueil, Alais)16 karşı çizilen Elektron Sondası Mikroanaliz (EPMA) sonuçları.b, Orgueil9 ve Murchison46 göktaşları ve hidratlı IDP47 ile karşılaştırma için gösterilen Taramalı TEM (STEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) analizi.İnce taneli ve iri taneli fillosilikatlar, küçük demir sülfür parçacıklarından kaçınılarak analiz edildi.a ve b'deki noktalı çizgiler, saponit ve serpantinin çözünme çizgilerini göstermektedir.a'daki demir bakımından zengin bileşim, EPMA analizinin uzamsal çözünürlüğü ile göz ardı edilemeyen katmanlı silikat tanecikleri içindeki mikron altı demir sülfid taneciklerinden kaynaklanıyor olabilir.b'deki saponitten daha yüksek Si içeriğine sahip veri noktaları, fillosilikat tabakasının boşluklarında nano boyutlu amorf silikon açısından zengin malzemenin varlığından kaynaklanabilir.Analiz sayısı: A0037 için N=69, EPMA için N=68, C0068 için N=68, A0037 için N=19 ve STEM-EDS için C0068 için N=27.c, kondrit değerleri CI (Orgueil), CY (Y-82162) ve literatür verileri (CM ve C2-ung)41,48,49 ile karşılaştırılan trioksi parçacığı Ryugu C0014-4'ün izotop haritası.Orgueil ve Y-82162 göktaşları için veri elde ettik.CCAM, susuz karbonlu kondrit minerallerinin bir çizgisidir, TFL bir arazi bölme çizgisidir.Ryugu parçacığı C0014-4, CI kondrit (Orgueil) ve CY kondrit (Y-82162) d, Δ17O ve δ18O haritaları (bu çalışma).Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1'in değeri.Δ17O_Orgueil: Orgueil için ortalama Δ17O değeri.Δ17O_Y-82162: Y-82162 için ortalama Δ17O değeri.Karşılaştırma için literatürden 41, 48, 49 alınan CI ve CY verileri de gösterilmiştir.
Oksijenin kütle izotop analizi, lazer florlama ile granüler C0014'ten ekstrakte edilen 1.83 mg'lik bir malzeme numunesi üzerinde gerçekleştirildi (Yöntemler).Karşılaştırma için yedi kopya Orgueil (CI) (toplam kütle = 8,96 mg) ve yedi kopya Y-82162 (CY) (toplam kütle = 5,11 mg) çalıştırdık (Ek Tablo 3).
Şek.Şekil 2d, Y-82162 ile karşılaştırıldığında Orgueil ve Ryugu'nun ağırlık ortalama parçacıkları arasında net bir Δ17O ve δ18O ayrımını göstermektedir.Ryugu C0014-4 parçacığının Δ17O değeri, 2 sd'deki örtüşmeye rağmen Orgeil parçacığından daha yüksektir.Ryugu parçacıkları, Orgeil'e kıyasla daha yüksek Δ17O değerlerine sahiptir ve bu, 1864'teki düşüşünden bu yana Orgeil'in karasal kirliliğini yansıtabilir.Bu sonuç, Ryugu tanelerinin hidrat veya sülfat içermemesine karşın Orgeil'in içerdiğine dair (daha önce tartışılan) mineralojik verilerle tutarlıdır.
Yukarıdaki mineralojik verilere dayanarak, bu sonuçlar Ryugu taneleri ile CI kondritleri arasındaki bir ilişkiyi destekler, ancak CY kondritleri arasındaki bir ilişkiyi dışlar.Ryugu tanelerinin, dehidrasyon mineralojisinin açık belirtilerini gösteren CY kondritleri ile ilişkili olmaması şaşırtıcıdır.Ryugu'nun yörüngesel gözlemleri, susuz kaldığını ve bu nedenle muhtemelen CY malzemeden oluştuğunu gösteriyor gibi görünüyor.Bu bariz farkın nedenleri belirsizliğini koruyor.Diğer Ryugu parçacıklarının oksijen izotop analizi, ek bir makale 12'de sunulmuştur. Bununla birlikte, bu genişletilmiş veri setinin sonuçları, Ryugu parçacıkları ve CI kondritleri arasındaki ilişki ile de tutarlıdır.
Koordineli mikroanaliz teknikleri kullanarak (Ek Şekil 3), odaklanmış iyon ışını fraksiyonunun (FIB) C0068.25 (Şekil 3a-f) tüm yüzey alanı üzerindeki organik karbonun uzamsal dağılımını inceledik.Aromatik veya C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH (287,5 eV) ve C(=O)O (288,8 eV) gibi birkaç fonksiyonel grubu gösteren C0068.25 bölümünde yakın kenarda karbonun ince yapılı X-ışını absorpsiyon spektrumları (NEXAFS) - grafen yapısı 291.7 eV'de yoktur (Şekil 3a), bu da düşük derecede bir termal değişim anlamına gelir.C0068.25'in kısmi organiklerinin güçlü CH zirvesi (287.5 eV), daha önce çalışılan karbonlu kondritlerin çözünmeyen organiklerinden farklıdır ve Stardust görevi tarafından elde edilen IDP14 ve kuyruklu yıldız parçacıklarına daha çok benzer.287.5 eV'de güçlü bir CH zirvesi ve 285.2 eV'de çok zayıf bir aromatik veya C=C zirvesi, organik bileşiklerin alifatik bileşikler açısından zengin olduğunu gösterir (Şekil 3a ve Ek Şekil 3a).Alifatik organik bileşikler açısından zengin alanlar, kaba taneli fillosilikatlarda ve ayrıca zayıf aromatik (veya C=C) karbon yapısına sahip alanlarda lokalizedir (Şekil 3c,d).Buna karşılık, A0037,22 (Ek Şekil 3), kısmen daha düşük bir alifatik karbon açısından zengin bölge içeriği gösterdi.Bu tanelerin altında yatan mineraloji, kondrit CI 16'ya benzer şekilde karbonatlar açısından zengindir, bu da kaynak suyun kapsamlı bir şekilde değiştiğini düşündürür (Ek Tablo 1).Oksitleyici koşullar, karbonatlarla ilişkili organik bileşiklerde daha yüksek karbonil ve karboksil fonksiyonel grup konsantrasyonlarını destekleyecektir.Alifatik karbon yapılı organiklerin mikron altı dağılımı iri taneli tabakalı silikatların dağılımından çok farklı olabilir.Tagish Gölü meteoritinde fillosilikat-OH ile ilişkili alifatik organik bileşiklerin ipuçları bulundu.Koordineli mikroanalitik veriler, alifatik bileşikler açısından zengin organik maddenin C tipi asteroitlerde yaygın olabileceğini ve fillosilikatlarla yakından ilişkili olabileceğini düşündürmektedir.Bu sonuç, yakın kızılötesi hiperspektral bir mikroskop olan MicroOmega tarafından gösterilen Ryugu parçacıklarındaki alifatik/aromatik CH'lerin önceki raporları ile tutarlıdır.Önemli ve çözülmemiş bir soru, bu çalışmada gözlemlenen iri taneli fillosilikatlarla ilişkili alifatik karbonca zengin organik bileşiklerin benzersiz özelliklerinin yalnızca asteroid Ryugu'da bulunup bulunmadığıdır.
a, aromatik (C=C) açısından zengin bölgede (kırmızı), alifatik açıdan zengin bölgede (yeşil) ve matriste (mavi) 292 eV'ye normalleştirilmiş NEXAFS karbon spektrumları.Gri çizgi, karşılaştırma için Murchison 13 çözünmez organik spektrumudur.au, tahkim birimi.b, Kesitte karbonun baskın olduğunu gösteren bir karbon K-kenarının taramalı transmisyon X-ışını mikroskobu (STXM) spektral görüntüsü.c, aromatik (C=C) bakımından zengin bölgeler (kırmızı), alifatik bakımından zengin bölgeler (yeşil) ve matris (mavi) içeren RGB bileşik grafiği.d, alifatik bileşikler açısından zengin organikler kaba taneli fillosilikat içinde konsantre edilir, alan b ve c'deki beyaz noktalı kutulardan büyütülür.e, b ve c'deki beyaz noktalı kutudan büyütülmüş alandaki büyük nanoküreler (ng-1).İçin: pirotit.Pn: nikel-kromit.f, Nano Ölçekli İkincil İyon Kütle Spektrometresi (NanoSIMS), Hidrojen (1H), Karbon (12C) ve Nitrojen (12C14N) element görüntüleri, 12C/1H element oranı görüntüleri ve çapraz δD, δ13C ve δ15N izotop görüntüleri – Bölüm PG-1: aşırı 13C zenginleştirmeli güneş öncesi grafit (Ek Tablo 4).
Murchison meteoritlerindeki organik madde bozulmasının kinetik çalışmaları, Ryugu taneleri açısından zengin alifatik organik maddenin heterojen dağılımı hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.Bu çalışma, organik maddedeki alifatik CH bağlarının ebeveynde yaklaşık 30°C maksimum sıcaklığa kadar devam ettiğini ve/veya zaman-sıcaklık ilişkilerine göre değiştiğini (örneğin 100°C'de 200 yıl ve 100 milyon yıl 0°C) göstermektedir..Öncü, belirli bir sıcaklıkta belirli bir süreden daha fazla ısıtılmazsa, fillosilikat açısından zengin alifatik organiklerin orijinal dağılımı korunabilir.Bununla birlikte, karbonat açısından zengin A0037, fillosilikatlarla ilişkili herhangi bir karbon açısından zengin alifatik bölge göstermediğinden, kaynak kaya suyu değişiklikleri bu yorumu karmaşıklaştırabilir.Bu düşük sıcaklık değişimi kabaca Ryugu tanelerinde kübik feldspat varlığına karşılık gelir (Ek Tablo 1) 20.
Fraksiyon C0068.25 (ng-1; Şekiller 3a–c,e), oldukça aromatik (veya C=C), orta derecede alifatik ve zayıf C(=O)O ve C=O spektrumları gösteren büyük bir nanoküre içerir..Alifatik karbon imzası, kondritlerle ilişkili toplu çözünmeyen organiklerin ve organik nanokürelerin imzasıyla eşleşmez (Şekil 3a) 17,21.Tagish Gölü'ndeki nanokürelerin Raman ve kızılötesi spektroskopik analizi, bunların alifatik ve oksitlenmiş organik bileşiklerden ve karmaşık bir yapıya sahip düzensiz polisiklik aromatik organik bileşiklerden oluştuğunu göstermiştir22,23.Çevreleyen matris, alifatik bileşikler açısından zengin organikler içerdiğinden, ng-1'deki alifatik karbon imzası analitik bir eser olabilir.İlginç bir şekilde, ng-1, herhangi bir dünya dışı organik için henüz bildirilmemiş bir doku olan gömülü amorf silikatlar (Şekil 3e) içerir.Amorf silikatlar, ng-1'in doğal bileşenleri olabilir veya sulu/susuz silikatların analiz sırasında iyon ve/veya elektron ışını ile amorflaşmasından kaynaklanabilir.
C0068.25 bölümünün (Şekil 3f) NanoSIMS iyon görüntüleri, ‰30.811'lik büyük bir 13C zenginleşmesine sahip güneş öncesi taneler hariç (Şekil 3f'deki δ13C görüntüsünde PG-1) δ13C ve δ15N'de tekdüze değişiklikler gösterir (Ek Tablo 4).X-ışını temel tanecik görüntüleri ve yüksek çözünürlüklü TEM görüntüleri yalnızca karbon konsantrasyonunu ve grafite karşılık gelen 0,3 nm'lik bazal düzlemler arasındaki mesafeyi gösterir.İri taneli fillosilikatlarla ilişkili alifatik organik maddece zenginleştirilmiş δD (841 ± 394‰) ve δ15N (169 ± 95 ‰) değerlerinin tüm bölge C (δD = 528 ± 139 ‰) ortalamasından biraz daha yüksek çıkması dikkat çekicidir.‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25'te (Ek Tablo 4).Bu gözlem, iri taneli fillosilikatlardaki alifatik açıdan zengin organiklerin, çevredeki organiklerden daha ilkel olabileceğini düşündürür, çünkü ikincisi, orijinal gövdede çevredeki su ile izotopik değişime uğramış olabilir.Alternatif olarak, bu izotopik değişiklikler de ilk oluşum süreci ile ilgili olabilir.CI kondritlerdeki ince taneli tabakalı silikatların orijinal iri taneli susuz silikat kümelerinin sürekli alterasyonu sonucu oluştuğu yorumlanmıştır.Alifatik açısından zengin organik madde, güneş sisteminin oluşumundan önce protogezegen diskindeki veya yıldızlararası ortamdaki öncü moleküllerden oluşmuş olabilir ve daha sonra Ryugu (büyük) ana gövdesinin su değişimleri sırasında biraz değişmiş olabilir. Ryugu'nun boyutu (<1.0 km), sulu mineraller25 oluşturmak için sulu değişim için iç ısıyı yeterince korumak için çok küçüktür. Ryugu'nun boyutu (<1.0 km), sulu mineraller25 oluşturmak için sulu değişim için yeterli iç ısıyı korumak için çok küçüktür. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения с обра зованием водных минералов25. Boyut (<1,0 km) Ryugu, su mineralleri oluşturmak üzere su değişimi için yeterli iç ısıyı korumak için çok küçüktür25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水矿物25。 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水矿物25。 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с образованием водны х минералов25. Ryugu'nun boyutu (<1.0 km), su mineralleri25 oluşturmak üzere suyu değiştirmek için iç ısıyı desteklemek için çok küçüktür.Bu nedenle, Ryugu öncüllerinin onlarca kilometre büyüklüğünde olması gerekebilir.Alifatik bileşiklerce zengin organik maddeler, kaba taneli fillosilikatlarla birleşme nedeniyle orijinal izotop oranlarını koruyabilir.Bununla birlikte, bu FIB fraksiyonlarındaki çeşitli bileşenlerin karmaşık ve hassas karışımı nedeniyle izotopik ağır taşıyıcıların kesin doğası belirsizliğini koruyor.Bunlar, Ryugu granüllerindeki alifatik bileşiklerce zengin organik maddeler veya bunları çevreleyen kaba fillosilikatlar olabilir.Hemen hemen tüm karbonlu kondritlerdeki (CI kondritler dahil) organik maddenin, CM Paris 24, 26 göktaşı hariç, fillosilikatlardan daha zengin olma eğiliminde olduğuna dikkat edin.
A0002.23 ve A0002.26, A0037.22 ve A0037.23 ve C0068.23, C0068.25 ve C0068.26 FIB dilimleri için elde edilen δD ve δ15N FIB dilimlerinin grafikleri (üç Ryugu parçacığından toplam yedi FIB dilimi) incir.4 (Ek Tablo 4)27,28.A0002, A0037 ve C0068 profillerinde δD ve δ15N'deki hacim değişiklikleri, IDP'dekilerle tutarlıdır, ancak CM ve CI kondritlerinden daha yüksektir (Şekil 4).Comet 29 örneği için δD değerleri aralığının (-240 ila 1655 ‰) Ryugu'nunkinden daha geniş olduğuna dikkat edin.Ryukyu profillerinin δD ve δ15N hacimleri, kural olarak, Jüpiter ailesinin kuyruklu yıldızları ve Oort bulutu ortalamasından daha küçüktür (Şekil 4).CI kondritlerinin düşük δD değerleri, bu numunelerdeki karasal kirlenmenin etkisini yansıtıyor olabilir.Bells, Lake Tagish ve IDP arasındaki benzerlikler göz önüne alındığında, Ryugu parçacıklarındaki δD ve δN değerlerindeki büyük heterojenlik, erken güneş sistemindeki organik ve sulu bileşimlerin ilk izotopik imzalarındaki değişiklikleri yansıtıyor olabilir.Ryugu ve IDP parçacıklarındaki δD ve δN'deki benzer izotopik değişiklikler, her ikisinin de aynı kaynaktan gelen malzemelerden oluşmuş olabileceğini düşündürür.ÜİYOK'lerin kuyruklu yıldız kaynaklarından geldiğine inanılmaktadır 14 .Bu nedenle Ryugu, kuyruklu yıldız benzeri malzeme ve/veya en azından dış güneş sistemini içerebilir.Bununla birlikte, (1) ana gövde 31 üzerindeki küresel ve D bakımından zengin suyun karışımı ve (2) kuyruklu yıldız etkinliğinin 32 bir fonksiyonu olarak kuyruklu yıldızın D/H oranı nedeniyle bu, burada belirttiğimizden daha zor olabilir.Bununla birlikte, Ryugu parçacıklarında gözlemlenen hidrojen ve nitrojen izotoplarının heterojenliğinin nedenleri, kısmen günümüzde mevcut olan sınırlı sayıda analiz nedeniyle tam olarak anlaşılamamıştır.Hidrojen ve nitrojen izotop sistemlerinin sonuçları, Ryugu'nun malzemenin çoğunu Güneş Sistemi dışından içerdiği ve bu nedenle kuyruklu yıldızlara bazı benzerlikler gösterebileceği olasılığını hala artırıyor.Ryugu profili, δ13C ve δ15N arasında belirgin bir korelasyon göstermedi (Ek Tablo 4).
Ryugu parçacıklarının genel H ve N izotopik bileşimi (kırmızı daireler: A0002, A0037; mavi daireler: C0068), güneş büyüklüğü 27, Jüpiter ortalama ailesi (JFC27) ve Oort bulutu kuyruklu yıldızları (OCC27), IDP28 ve karbonlu kondrüller ile ilişkilidir.Göktaşı 27'nin karşılaştırılması (CI, CM, CR, C2-ung).İzotopik bileşim, Ek Tablo 4'te verilmiştir. Noktalı çizgiler, H ve N için karasal izotop değerleridir.
Uçucu maddelerin (ör. organik madde ve su) Dünya'ya taşınması endişe verici olmaya devam etmektedir26,27,33.Bu çalışmada tanımlanan Ryugu partiküllerindeki kaba fillosilikatlarla ilişkili mikron altı organik madde, önemli bir uçucu madde kaynağı olabilir.İri taneli fillosilikatlardaki organik madde, ince taneli matrislerdeki organik maddeye göre bozunmaya16,34 ve çürümeye35 karşı daha iyi korunur.Parçacıklardaki hidrojenin daha ağır izotopik bileşimi, erken Dünya'ya taşınan tek uçucu madde kaynağı olma ihtimalinin düşük olduğu anlamına gelir.Silikatlarda güneş rüzgarıyla çalışan suyun varlığına ilişkin hipotezde yakın zamanda önerildiği gibi, daha hafif bir hidrojen izotopik bileşime sahip bileşenlerle karıştırılabilirler.
Bu çalışmada, güneş sisteminin genel bileşiminin6,10 temsilcileri olarak jeokimyasal önemlerine rağmen, CI göktaşlarının karasal kirlenmiş örnekler olduğunu gösteriyoruz.Ayrıca, zengin alifatik organik madde ile komşu sulu mineraller arasındaki etkileşimler için doğrudan kanıtlar sağlıyoruz ve Ryugu'nun güneş dışı malzeme37 içerebileceğini öne sürüyoruz.Bu çalışmanın sonuçları, protoasteroidlerden doğrudan numune almanın önemini ve iade edilen numunelerin tamamen inert ve steril koşullar altında taşınması gerekliliğini açıkça göstermektedir.Burada sunulan kanıtlar, Ryugu parçacıklarının şüphesiz laboratuvar araştırmaları için mevcut olan en kirlenmemiş güneş sistemi malzemelerinden biri olduğunu gösteriyor ve bu değerli numunelerin daha fazla incelenmesi, hiç şüphesiz erken güneş sistemi süreçleri hakkındaki anlayışımızı genişletecektir.Ryugu parçacıkları, güneş sisteminin genel bileşiminin en iyi temsilidir.
Mikron altı ölçekli numunelerin karmaşık mikro yapısını ve kimyasal özelliklerini belirlemek için senkrotron radyasyon tabanlı bilgisayarlı tomografi (SR-XCT) ve SR X-ışını kırınımı (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analizi kullandık.Bozulma yok, dünya atmosferinden kaynaklanan kirlilik ve ince parçacıklardan veya mekanik numunelerden kaynaklanan hasar yok.Bu arada taramalı elektron mikroskobu (SEM)-EDS, EPMA, XRD, enstrümantal nötron aktivasyon analizi (INAA) ve lazer oksijen izotop florlama ekipmanı kullanarak sistematik hacimsel analizler gerçekleştirdik.Tahlil prosedürleri Ek Şekil 3'te gösterilmektedir ve her tahlil aşağıdaki bölümlerde açıklanmaktadır.
Asteroit Ryugu'dan gelen parçacıklar, Hayabusa-2 yeniden giriş modülünden kurtarıldı ve Dünya atmosferini kirletmeden Japonya'nın Sagamihara kentindeki JAXA Kontrol Merkezine teslim edildi4.JAXA tarafından yönetilen bir tesiste ilk ve tahribatsız karakterizasyondan sonra, çevresel etkileşimi önlemek için mühürlenebilir sahalar arası transfer kapları ve numune kapsül torbaları (numune boyutuna bağlı olarak 10 veya 15 mm çapında safir kristal ve paslanmaz çelik) kullanın.çevre.y ve/veya yerdeki kirleticiler (örn. su buharı, hidrokarbonlar, atmosferik gazlar ve ince parçacıklar) ve numune hazırlama ve enstitüler ile üniversiteler arasında taşıma sırasında numuneler arasında çapraz kontaminasyon38.Dünya atmosferi (su buharı ve oksijen) ile etkileşime bağlı bozulma ve kirliliği önlemek için, her türlü numune hazırlama (bir tantal keski ile yontma, dengeli bir elmas tel testere (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) kullanarak ve epoksi kesme) kurulum hazırlığı dahil) temiz kuru N2 (çiy noktası: -80 ila -60 °C, O2 ~50-100 ppm) altında torpido gözünde gerçekleştirildi.Burada kullanılan tüm parçalar, farklı frekanslardaki ultrasonik dalgalar kullanılarak ultra saf su ve etanol kombinasyonu ile temizlenir.
Burada Antarktika Göktaşı Araştırma Merkezi'nin (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 ve CY: Y 980115) Ulusal Kutup Araştırma Enstitüsü (NIPR) göktaşı koleksiyonunu inceliyoruz.
SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS ve TEM analizi için araçlar arasında aktarım için, önceki çalışmalarda38açıklanan evrensel ultra ince numune tutucuyu kullandık.
Ryugu örneklerinin SR-XCT analizi, BL20XU/SPring-8 entegre CT sistemi kullanılarak yapıldı.Entegre CT sistemi çeşitli ölçüm modlarından oluşur: numunenin tüm yapısını yakalamak için geniş görüş alanı ve düşük çözünürlük (WL) modu, numune alanının doğru ölçümü için dar görüş alanı ve yüksek çözünürlük (NH) modu.numunenin hacminin bir kırınım modelini elde etmek için ilgi ve radyograflar ve numunedeki yatay düzlem mineral fazlarının 2D diyagramını elde etmek için XRD-CT gerçekleştirin.Tüm ölçümlerin, numune tutucuyu tabandan çıkarmak için yerleşik sistem kullanılmadan gerçekleştirilebileceğini ve doğru CT ve XRD-CT ölçümlerine izin verildiğini unutmayın.WL modu X-ışını detektörü (BM AA40P; Hamamatsu Photonics), 10 lutesyum alüminyum granat tek kristal kalınlıklı µm (Lu3Al5O12:Ce) ve röle merceğinden oluşan bir sintilatöre sahip ek bir 4608 × 4608 piksel metal oksit yarı iletken (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) ile donatıldı.WL modundaki piksel boyutu yaklaşık 0,848 µm'dir.Böylece, WL modundaki görüş alanı (FOV), ofset CT modunda yaklaşık 6 mm'dir.NH modu X-ışını detektörü (BM AA50; Hamamatsu Photonics), 20 µm kalınlığında bir gadolinyum-alüminyum-galyum granat (Gd3Al2Ga3O12) sintilatörü, 2048 × 2048 piksel çözünürlüğe sahip bir CMOS kamera (C11440-22CU) ile donatıldı;Hamamatsu Photonics) ve bir ×20 lens.NH modunda piksel boyutu ~0,25 µm ve görüş alanı ~0,5 mm'dir.XRD modu (BM AA60; Hamamatsu Photonics) için dedektör, 50 µm kalınlığında bir P43 (Gd2O2S:Tb) toz ekranı, 2304 × 2304 piksel çözünürlüklü CMOS kamera (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) ve bir röle merceğinden oluşan bir sintilatör ile donatıldı.Dedektör, 19.05 µm etkin piksel boyutuna ve 43.9 mm2 görüş alanına sahiptir.FOV'u artırmak için, WL modunda bir ofset CT prosedürü uyguladık.CT rekonstrüksiyonu için iletilen ışık görüntüsü, dönme ekseni etrafında yatay olarak yansıtılan 180° ila 360° aralığındaki bir görüntüden ve 0° ila 180° aralığındaki bir görüntüden oluşur.
XRD modunda, X-ışını ışını bir Fresnel bölge plakası tarafından odaklanır.Bu modda, dedektör numunenin 110 mm arkasına yerleştirilir ve ışın durdurucu dedektörün 3 mm önündedir.2θ aralığında 1,43° ila 18,00° (ızgara perdesi d = 16,6–1,32 Å) aralığındaki kırınım görüntüleri, dedektörün görüş alanının alt kısmına odaklanan X-ışını noktasıyla elde edildi.Numune, her dikey tarama adımı için yarım dönüşle düzenli aralıklarla dikey olarak hareket eder.Mineral parçacıkları 180° döndürüldüğünde Bragg koşulunu sağlıyorsa, mineral parçacıklarının yatay düzlemde kırınımını elde etmek mümkündür.Kırınım görüntüleri daha sonra her dikey tarama adımı için tek bir görüntüde birleştirildi.SR-XRD-CT testi koşulları, SR-XRD testi için olanlarla hemen hemen aynıdır.XRD-CT modunda, dedektör numunenin 69 mm arkasında konumlandırılır.2θ aralığındaki kırınım görüntüleri 1,2° ila 17,68° (d = 19,73 ila 1,35 Å) aralığındadır, burada hem X-ışını ışını hem de ışın sınırlayıcı dedektörün görüş alanının merkezi ile aynı çizgidedir.Örneği yatay olarak tarayın ve örneği 180° döndürün.SR-XRD-CT görüntüleri, piksel değerleri olarak en yüksek mineral yoğunluklarıyla yeniden oluşturuldu.Yatay tarama ile numune tipik olarak 500-1000 adımda taranır.
Tüm deneyler için, X ışını enerjisi 30 keV'de sabitlendi, çünkü bu, yaklaşık 6 mm çapındaki göktaşlarına X ışını penetrasyonunun alt sınırıdır.180° döndürme sırasında tüm CT ölçümleri için elde edilen görüntü sayısı 1800 (ofset CT programı için 3600) ve görüntülerin maruz kalma süresi WL modu için 100 ms, NH modu için 300 ms, XRD için 500 ms ve 50 ms idi.XRD-CT ms için ms.Tipik numune tarama süresi, WL modunda yaklaşık 10 dakika, NH modunda 15 dakika, XRD için 3 saat ve SR-XRD-CT için 8 saattir.
BT görüntüleri evrişimli geri projeksiyonla yeniden oluşturuldu ve 0 ila 80 cm-1 arasında doğrusal bir zayıflama katsayısı için normalleştirildi.3B verileri analiz etmek için Slice yazılımı, XRD verilerini analiz etmek için muXRD yazılımı kullanıldı.
Epoksi ile sabitlenmiş Ryugu parçacıkları (A0029, A0037, C0009, C0014 ve C0068), kuru koşullar altında 0.5 µm (3M) elmas alıştırma filmi seviyesine kadar yüzey üzerinde kademeli olarak parlatıldı ve parlatma işlemi sırasında malzemenin yüzeyle temas etmesi önlendi.Her numunenin parlatılmış yüzeyi önce ışık mikroskobu ile incelendi ve ardından enerji dağılımlı spektrometre (AZtec) ile donatılmış bir JEOL JSM-7100F SEM kullanılarak numunelerin mineraloji ve doku görüntülerini (BSE) ve kalitatif NIPR elemanlarını elde etmek için geri saçılan elektronlar incelendi.enerji) resmi.Her numune için, ana ve küçük elementlerin içeriği, bir elektron probu mikroanalizörü (EPMA, JEOL JXA-8200) kullanılarak analiz edildi.5 nA'da fillosilikat ve karbonat parçacıklarını, 15 keV'de doğal ve sentetik standartları, 30 nA'da sülfürleri, manyetiti, olivin ve pirokseni analiz edin.Modal dereceler, her mineral için keyfi olarak ayarlanmış uygun eşiklerle ImageJ 1.53 yazılımı kullanılarak element haritalarından ve BSE görüntülerinden hesaplandı.
Oksijen izotop analizi, bir kızılötesi lazer florlama sistemi kullanılarak Açık Üniversite'de (Milton Keynes, BK) yapıldı.Hayabusa2 numuneleri, tesisler arasında transfer edilmek üzere nitrojen dolu kaplarda Open University 38'e teslim edildi.
Numune yükleme, izlenen oksijen seviyesi %0.1'in altında olan bir nitrojen torpido gözünde gerçekleştirildi.Hayabusa2 analitik çalışması için, biri Hayabusa2 partikülleri ve diğeri obsidyen iç standardı için olmak üzere sadece iki numune deliğinden (çap 2,5 mm, derinlik 5 mm) oluşan yeni bir Ni numune tutucu imal edildi.Analiz sırasında, Hayabusa2 malzemesini içeren numune kuyucuğu, lazer reaksiyonu sırasında numuneyi tutmak için yaklaşık 1 mm kalınlığında ve 3 mm çapında bir dahili BaF2 penceresi ile kapatıldı.Numuneye giden BrF5 akışı, Ni numune tutucusunda kesilen bir gaz karıştırma kanalı tarafından muhafaza edildi.Numune odası ayrıca vakumlu florlama hattından çıkarılabilecek ve ardından nitrojen dolu bir torpido gözünde açılabilecek şekilde yeniden yapılandırıldı.İki parçalı hazne, bakır contalı bir sıkıştırma contası ve bir EVAC Hızlı Çıkarma CeFIX 38 zincir kelepçesi ile kapatılmıştır.Haznenin üst kısmındaki 3 mm kalınlığındaki BaF2 penceresi, numunenin ve lazer ısıtmanın aynı anda gözlemlenmesine olanak tanır.Numuneyi yükledikten sonra hazneyi tekrar sıkıştırın ve florlu hatta yeniden bağlayın.Analizden önce numune odası, emilmiş herhangi bir nemi çıkarmak için vakum altında gece boyunca yaklaşık 95°C'ye ısıtıldı.Gece boyunca ısıtıldıktan sonra, odanın oda sıcaklığına soğumasına izin verildi ve daha sonra numune transferi sırasında atmosfere maruz kalan kısım, nemi çıkarmak için üç parça BrF5 ile temizlendi.Bu prosedürler, Hayabusa 2 numunesinin atmosfere maruz kalmamasını ve florlu hattın numune yükleme sırasında atmosfere açılan kısmından gelen nemle kirlenmemesini sağlar.
Ryugu C0014-4 ve Orgueil (CI) parçacık numuneleri, modifiye edilmiş bir "tek" modda42 analiz edilirken, Y-82162 (CY) analizi, çoklu numune haznelerine sahip tek bir tepsi üzerinde gerçekleştirilmiştir41.Susuz yapılarından dolayı CY kondritleri için tek bir yöntem kullanmak gerekli değildir.Numuneler, bir Photon Machines Inc. kızılötesi CO2 lazeri kullanılarak ısıtıldı.BrF5 varlığında XYZ kızağına monte edilmiş 50 W (10,6 µm) güç.Yerleşik video sistemi, reaksiyonun seyrini izler.Florlamadan sonra, serbest kalan O2, fazla floru uzaklaştırmak için iki kriyojenik nitrojen tuzağı ve ısıtılmış bir KBr yatağı kullanılarak temizlendi.Saflaştırılmış oksijenin izotopik bileşimi, yaklaşık 200 kütle çözünürlüğüne sahip bir Thermo Fisher MAT 253 çift kanallı kütle spektrometresi üzerinde analiz edildi.
Bazı durumlarda, numunenin reaksiyonu sırasında salınan gaz O2 miktarı, MAT 253 kütle spektrometresinde körük cihazı kullanımının yaklaşık sınırı olan 140 µg'den azdı.Bu durumlarda, analiz için mikro hacimleri kullanın.Hayabusa2 parçacıkları analiz edildikten sonra, obsidyenin iç standardı florlandı ve oksijen izotop bileşimi belirlendi.
NF+ NF3+ fragmanının iyonları, kütle 33 (16O17O) ile kirişe müdahale eder.Bu olası sorunu ortadan kaldırmak için çoğu numune, kriyojenik ayırma prosedürleri kullanılarak işlenir.Bu, MAT 253 analizinden önce ileri yönde veya analiz edilen gazın özel moleküler eleğe geri döndürülmesi ve kriyojenik ayırmadan sonra tekrar geçirilmesiyle ikinci bir analiz olarak yapılabilir.Kriyojenik ayırma, gazın sıvı nitrojen sıcaklığında bir moleküler eleğe beslenmesini ve ardından -130°C sıcaklıkta bir birincil moleküler eleğe boşaltılmasını içerir.Kapsamlı testler, NF+'nın birinci moleküler elekte kaldığını ve bu yöntem kullanılarak önemli bir fraksiyonlaşma meydana gelmediğini göstermiştir.
Dahili obsidyen standartlarımızın tekrarlanan analizlerine dayanarak, körük modunda sistemin genel doğruluğu: δ17O için ±0,053‰, δ18O için ±0,095‰, Δ17O için ±0,018‰ (2 sd).Oksijen izotop analizi, delta18O'nun şu şekilde hesaplandığı standart delta gösteriminde verilir:
Ayrıca δ17O için 17O/16O oranını kullanın.VSMOW, Viyana Ortalama Deniz Suyu Standardı için uluslararası standarttır.Δ17O, toprak ayrım çizgisinden sapmayı temsil eder ve hesaplama formülü şöyledir: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O.Ek Tablo 3'te sunulan tüm veriler boşluk ayarlanmıştır.
Yaklaşık 150 ila 200 nm kalınlığındaki kesitler, JAMSTEC, Kochi Çekirdek Örnekleme Enstitüsünde bir Hitachi High Tech SMI4050 FIB cihazı kullanılarak Ryugu parçacıklarından özümlendi.Tüm FIB bölümlerinin, nesneler arası transfer için N2 gazıyla doldurulmuş kaplardan çıkarıldıktan sonra işlenmemiş parçacıkların işlenmemiş parçalarından geri kazanıldığına dikkat edin.Bu parçalar SR-CT ile ölçülmedi, ancak karbon K-kenar spektrumunu etkileyebilecek potansiyel hasar ve kontaminasyonu önlemek için dünya atmosferine minimum düzeyde maruz bırakılarak işlendi.Bir tungsten koruyucu tabakanın biriktirilmesinden sonra, ilgili bölge (25 x 25 μm2'ye kadar) kesildi ve yüzey hasarını en aza indirmek için 30 kV hızlandırıcı voltajda, ardından 5 kV'da ve 40 pA'lık bir prob akımında bir Ga+ iyon ışını ile inceltildi.Ultra ince kesitler daha sonra FIB ile donatılmış bir mikromanipülatör kullanılarak büyütülmüş bir bakır ağ (Kochi ağ) 39 üzerine yerleştirildi.
Ryugu A0098 (1.6303mg) ve C0068 (0.6483mg) peletleri, dünya atmosferi ile herhangi bir etkileşime girmeden SPring-8 üzerinde saf nitrojen dolu bir torpido gözünde saf yüksek saflıkta polietilen levhalarda iki kez kapatıldı.JB-1 (Japonya Jeolojik Araştırması tarafından yayınlanan bir jeolojik referans kayası) için numune hazırlama Tokyo Metropolitan Üniversitesi'nde gerçekleştirildi.
INAA, Kyoto Üniversitesi Entegre Radyasyon ve Nükleer Bilimler Enstitüsü'nde düzenleniyor.Numuneler, element kantitasyonu için kullanılan nüklidin yarı ömrüne göre seçilen farklı ışınlama döngüleri ile iki kez ışınlanmıştır.İlk olarak, numune bir pnömatik ışınlama tüpünde 30 saniye süreyle ışınlanmıştır.Şek.3, Mg, Al, Ca, Ti, V ve Mn içeriklerini belirlemek için sırasıyla 4,6 × 1012 ve 9,6 × 1011 cm-2 s-1'dir.MgO (%99,99 saflıkta, Soekawa Chemical), Al (%99,9 saflıkta, Soekawa Chemical) ve Si metal (%99,999 saflıkta, FUJIFILM Wako Pure Chemical) gibi kimyasallar da (n, n) gibi karışan nükleer reaksiyonları düzeltmek için ışınlandı.Numune ayrıca nötron akışındaki değişiklikleri düzeltmek için sodyum klorür (%99.99 saflık; MANAC) ile ışınlandı.
Nötron ışınlamasının ardından dış polietilen levha yenisi ile değiştirilerek numune ve referans tarafından yayılan gama radyasyonu bir Ge detektörü ile hemen ölçüldü.Aynı numuneler pnömatik ışınlama tüpünde 4 saat yeniden ışınlandı.2, Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, İçerik Se, Sb, Os, Ir ve Au'yu belirlemek için sırasıyla 5,6 1012 ve 1,2 1012 cm-2 s-1 termal ve hızlı nötron akısına sahiptir.Ga, As, Se, Sb, Os, Ir ve Au'nun kontrol numuneleri, bu elementlerin bilinen konsantrasyonlarına sahip uygun miktarlarda (10 ila 50 μg) standart çözeltilerin iki parça filtre kağıdına uygulanması ve ardından numunelerin ışınlanmasıyla ışınlandı.Gama ışını sayımı, Kyoto Üniversitesi Entegre Radyasyon ve Nükleer Bilimler Enstitüsünde ve Tokyo Metropolitan Üniversitesi RI Araştırma Merkezinde yapıldı.INAA elementlerinin kantitatif tayini için analitik prosedürler ve referans materyalleri, önceki çalışmalarımızda açıklananlarla aynıdır.
NIPR'de Ryugu numuneleri A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ve C0087'nin (<1 mg) kırınım modellerini toplamak için bir X-ışını difraktometresi (Rigaku SmartLab) kullanıldı. NIPR'de Ryugu numuneleri A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ve C0087'nin (<1 mg) kırınım modellerini toplamak için bir X-ışını difraktometresi (Rigaku SmartLab) kullanıldı. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (≪1 мг) картин образцов для сбора дифракционных для сборакционных ve NIPR'de C0087 (<1 ay). NIPR'de Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ve C0087 (<1 mg) numunelerinin kırınım modellerini toplamak için bir X-ışını difraktometresi (Rigaku SmartLab) kullanıldı.X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) ve C0087 (<1 mg) 的衍射图案。X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) ve C0087 (<1 mg) 的衍射图案。 Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) ve C0087 (<1 мг) Дифрактограммы образцов NIPR с использованием рентгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) ve C0087 (<1 mg) numunelerinin X-ışını kırınım desenleri, bir X-ışını difraktometresi (Rigaku SmartLab) kullanılarak NIPR'de elde edildi.Tüm numuneler, bir safir cam plaka kullanılarak yansıtmayan bir silikon gofret üzerinde ince bir toz haline getirildi ve daha sonra herhangi bir sıvı (su veya alkol) olmaksızın silikon yansıtmayan gofret üzerine eşit şekilde yayıldı.Ölçüm koşulları şu şekildedir: Cu Ka X-ışını radyasyonu 40 kV tüp voltajı ve 40 mA tüp akımında üretilir, sınırlayıcı yarık uzunluğu 10 mm, sapma açısı (1/6)°, düzlem içi dönüş hızı 20 rpm ve aralık 2θ (çift Bragg açısı) 3-100°'dir ve analizi yaklaşık 28 saat sürer.Bragg Brentano optikleri kullanıldı.Dedektör, tek boyutlu bir silikon yarı iletken dedektörüdür (D/teX Ultra 250).Cu Kp'nin X-ışınları, bir Ni filtresi kullanılarak çıkarıldı.Mevcut numuneler kullanılarak, sentetik magnezya saponit (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpantin (yaprak serpantin, Miyazu, Nikka) ve pirotit (monoclinic 4C, Chihua, Mexico Watts) ölçümleri, pikleri belirlemek ve Uluslararası Kırınım Verileri Merkezi'nden alınan toz dosya verileri kırınım verilerini, dolomit (PDF 01-071-1662) ve manyetiti ( PDF 00-019-0629).Ryugu'dan gelen kırınım verileri ayrıca hidro-değiştirilmiş karbonlu kondritler, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 ve Y 980115 CY (ısıtma aşaması III, 500–750°C) verileriyle karşılaştırıldı.Karşılaştırma, Orgueil ile benzerlikler gösterdi, ancak Y-791198 ve Y 980115 ile benzerlik göstermedi.
FIB'den yapılan numunelerin ultra ince bölümlerinin karbon kenarı K ile NEXAFS spektrumları, Moleküler Bilimler Enstitüsündeki (Okazaki, Japonya) UVSOR senkrotron tesisindeki STXM BL4U kanalı kullanılarak ölçülmüştür.Bir Fresnel bölge plakasıyla optik olarak odaklanan bir ışının nokta boyutu yaklaşık 50 nm'dir.Enerji adımı, yakın kenar bölgesinin (283,6–292,0 eV) ince yapısı için 0,1 eV ve ön ve arka cephe bölgeleri için 0,5 eV'dir (280,0–283,5 eV ve 292,5–300,0 eV).her görüntü pikseli için süre 2 ms olarak ayarlanmıştır.Tahliyeden sonra, STXM analitik odası yaklaşık 20 mbar basınçta helyumla dolduruldu.Bu, haznedeki ve numune tutucudaki X-ışını optik ekipmanının termal kaymasını en aza indirmeye ve ayrıca numune hasarını ve/veya oksidasyonu azaltmaya yardımcı olur.NEXAFS K-kenar karbon spektrumları, aXis2000 yazılımı ve tescilli STXM veri işleme yazılımı kullanılarak istiflenmiş verilerden üretildi.Numune transfer kutusunun ve torpido gözünün, numune oksidasyonunu ve kontaminasyonunu önlemek için kullanıldığını unutmayın.
STXM-NEXAFS analizinin ardından, Ryugu FIB dilimlerinin hidrojen, karbon ve nitrojen izotopik bileşimi, bir JAMSTEC NanoSIMS 50L ile izotop görüntüleme kullanılarak analiz edildi.Karbon ve nitrojen izotop analizi için yaklaşık 2 pA ve hidrojen izotop analizi için yaklaşık 13 pA değerinde odaklanmış bir Cs+ birincil ışını, numune üzerinde yaklaşık 24 × 24 µm2 ila 30 × 30 µm2'lik bir alan üzerinde rasterleştirilir.Nispeten güçlü bir birincil ışın akımında 3 dakikalık bir ön püskürtmeden sonra, ikincil ışın yoğunluğunun dengelenmesinden sonra her analiz başlatıldı.Karbon ve nitrojen izotoplarının analizi için, 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– ve 12C15N– görüntüleri, yaklaşık olarak 9000'lik bir kütle çözünürlüğü ile yedi elektron çoğaltıcı multipleks tespiti kullanılarak eş zamanlı olarak elde edildi; bu, ilgili tüm izotopik bileşikleri ayırmak için yeterlidir.girişim (örn. 13C'de 12C1H ve 12C15N'de 13C14N).Hidrojen izotoplarının analizi için, 1H-, 2D- ve 12C- görüntüleri, üç elektron çoğaltıcı kullanılarak çoklu algılama ile yaklaşık 3000 kütle çözünürlüğü ile elde edildi.Her analiz, karbon ve nitrojen izotop analizi için 256 × 256 piksel ve hidrojen izotop analizi için 128 × 128 pikselden oluşan bir görüntü ile aynı alana ait 30 taranmış görüntüden oluşur.Gecikme süresi, karbon ve nitrojen izotop analizi için piksel başına 3000 µs ve hidrojen izotop analizi için piksel başına 5000 µs'dir.1-hidroksibenzotriazol hidratı hidrojen, karbon ve nitrojen izotop standartları olarak araçsal kütle ayırma45kalibre etmek için kullandık.
FIB C0068-25 profilinde güneş öncesi grafitin silikon izotopik bileşimini belirlemek için, kütle çözünürlüğü yaklaşık 9000 olan altı elektron çarpanı kullandık. Görüntüler, piksel başına 3000 µs gecikme süresiyle 256 × 256 pikselden oluşuyor.Hidrojen, karbon ve silikon izotop standartları olarak silikon gofretler kullanarak bir kütle ayırma aletini kalibre ettik.
İzotop görüntüleri, NASA'nın NanoSIMS45 görüntüleme yazılımı kullanılarak işlendi.Veriler, elektron çarpanı ölü zamanı (44 ns) ve yarı-eşzamanlı varış etkileri için düzeltildi.Edinme sırasında görüntü kaymasını düzeltmek için her görüntü için farklı tarama hizalaması.Nihai izotop görüntüsü, her tarama pikseli için her görüntüden ikincil iyonlar eklenerek oluşturulur.
STXM-NEXAFS ve NanoSIMS analizinden sonra, aynı FIB kesitleri, Kochi, JAMSTEC'de 200 kV hızlanan voltajda bir transmisyon elektron mikroskobu (JEOL JEM-ARM200F) kullanılarak incelendi.Mikro yapı, karanlık bir alanda parlak alan TEM ve yüksek açılı tarama TEM kullanılarak gözlendi.Mineral fazlar, spot elektron kırınımı ve kafes bant görüntüleme ile tanımlandı ve kimyasal analiz, 100 mm2'lik bir silikon sürüklenme detektörü ve JEOL Analysis Station 4.30 yazılımı ile EDS tarafından yapıldı.Kantitatif analiz için, her bir element için karakteristik X-ışını yoğunluğu, 30 s sabit veri toplama süresi, ~100 × 100 nm2 ışın tarama alanı ve 50 pA ışın akımı ile TEM tarama modunda ölçüldü.Tabakalı silikatlardaki (Si + Al)-Mg-Fe oranı, bir doğal piropagarnet standardından elde edilen, kalınlık için düzeltilmiş deneysel k katsayısı kullanılarak belirlendi.
Bu çalışmada kullanılan tüm görüntüler ve analizler JAXA Veri Arşivleme ve İletişim Sisteminde (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 mevcuttur.Bu makale orijinal verileri sağlar.
Kitari, K. ve ark.Hayabusa2 NIRS3 cihazı tarafından gözlemlenen asteroit 162173 Ryugu'nun yüzey bileşimi.Bilim 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato tipi karbonlu kondritler (CY): Ryugu asteroit yüzeyinin analogları?Jeokimya 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. ve ark.Ryugu örneklerinin ilk bileşimsel analizi, bir MicroOmega hiperspektral mikroskop kullanılarak yapıldı.Ulusal Astron.6, 221–225 (2021).
Yada, T. ve ark.C tipi asteroit Ryugu'dan dönen Hyabusa2 örneğinin ön analizi.Ulusal Astron.6, 214–220 (2021).