Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS qo'llab-quvvatlashi cheklangan. Eng yaxshi tajriba uchun sizga yangilangan brauzerdan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, uzluksiz qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptsiz renderlaymiz.
Uchuvchan va organik moddalarga boy bo'lgan C tipidagi asteroidlar Yer yuzidagi suvning asosiy manbalaridan biri bo'lishi mumkin. Hozirgi vaqtda uglerodli xondritlar ularning kimyoviy tarkibi haqida eng yaxshi tasavvur beradi, ammo meteoritlar haqidagi ma'lumotlar buzib ko'rsatilgan: faqat eng bardoshli turlari atmosferaga kirib, keyin Yer atrof-muhiti bilan o'zaro ta'sirlashganda omon qoladi. Bu yerda biz Hayabusa-2 kosmik kemasi tomonidan Yerga yetkazib berilgan birlamchi Ryugu zarrachasining batafsil hajmli va mikroanalitik tadqiqot natijalarini taqdim etamiz. Ryugu zarralari tarkibida kimyoviy jihatdan fraktsiyalanmagan, ammo suv bilan o'zgartirilgan CI (Iwuna tipidagi) xondritlarga yaqinligini ko'rsatadi, ular Quyosh tizimining umumiy tarkibining ko'rsatkichi sifatida keng qo'llaniladi. Ushbu namunada boy alifatik organiklar va qatlamli silikatlar o'rtasidagi murakkab fazoviy bog'liqlik ko'rsatilgan va suv eroziyasi paytida maksimal harorat taxminan 30 °C ekanligini ko'rsatadi. Biz quyoshdan tashqari kelib chiqishi bilan mos keladigan deuteriy va diazoniyning ko'pligini topdik. Ryugu zarralari hozirgacha o'rganilgan eng ifloslanmagan va ajralmas begona material bo'lib, Quyosh tizimining umumiy tarkibiga eng mos keladi.
2018-yil iyunidan 2019-yil noyabrigacha Yaponiya Aerokosmik Tadqiqot Agentligining (JAXA) Hayabusa2 kosmik kemasi Ryugu asteroidini keng ko'lamli masofaviy tadqiq qildi. Hayabusa-2 dagi Yaqin Infraqizil Spektrometr (NIRS3) ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, Ryugu termal va/yoki zarba-metamorfik uglerodli xondritlarga o'xshash materialdan iborat bo'lishi mumkin. Eng yaqin mos keladigani CY xondrit (Yamato turi) 2. Ryuguning past albedosini ko'p miqdordagi uglerodga boy komponentlarning mavjudligi, shuningdek, zarrachalar hajmi, g'ovakliligi va fazoviy nurash effektlari bilan izohlash mumkin. Hayabusa-2 kosmik kemasi Ryuguga ikkita qo'nish va namunalar to'plashni amalga oshirdi. 2019-yil 21-fevraldagi birinchi qo'nish paytida sirt materiali olindi, u qaytish kapsulasining A bo'limida saqlandi va 2019-yil 11-iyuldagi ikkinchi qo'nish paytida kichik ko'chma zarba beruvchi tomonidan hosil qilingan sun'iy krater yaqinida material to'plandi. Ushbu namunalar C palatasida saqlanadi. JAXA tomonidan boshqariladigan inshootlardagi maxsus, ifloslanmagan va sof azot bilan to'ldirilgan kameralarda 1-bosqichdagi zarrachalarning dastlabki buzmaydigan tavsifi shuni ko'rsatdiki, Ryugu zarralari CI4 xondritlariga eng o'xshash va "turli darajadagi o'zgaruvchanlik"3 ni namoyish etdi. Ryuguning CY yoki CI xondritlariga o'xshash qarama-qarshi ko'rinadigan tasnifi faqat Ryugu zarrachalarining batafsil izotopik, elementar va mineralogik tavsifi orqali hal qilinishi mumkin. Bu yerda keltirilgan natijalar Ryugu asteroidining umumiy tarkibi uchun ushbu ikkita dastlabki tushuntirishdan qaysi biri eng ehtimolli ekanligini aniqlash uchun mustahkam asos yaratadi.
Kochi jamoasini boshqarish uchun 2-bosqichga sakkizta Ryugu granulalari (jami taxminan 60 mg), A kamerasidan to'rttasi va C kamerasidan to'rttasi tayinlandi. Tadqiqotning asosiy maqsadi Ryugu asteroidining tabiati, kelib chiqishi va evolyutsion tarixini aniqlash hamda xondritlar, sayyoralararo chang zarralari (IDP) va qaytib kelayotgan kometalar kabi boshqa ma'lum bo'lgan yerdan tashqari namunalar bilan o'xshashlik va farqlarni hujjatlashtirishdir. Namunalar NASAning Stardust missiyasi tomonidan to'plangan.
Beshta Ryugu donalarining (A0029, A0037, C0009, C0014 va C0068) batafsil mineralogik tahlili shuni ko'rsatdiki, ular asosan mayda va dag'al donador fillosilikatlardan (~64–88 vol.; 1a, b-rasm, Qo'shimcha 1-rasm) va qo'shimcha 1-jadvaldan iborat. Dag'al donador fillosilikatlar mayda donador, fillosilikatlarga boy matritsalarda (bir necha mikrondan kam) pinnat agregatlar sifatida uchraydi. Qatlamli silikat zarralari serpentin-saponit simbiontlaridir (1c-rasm). (Si + Al)-Mg-Fe xaritasi shuningdek, asosiy qatlamli silikat matritsasi serpentin va saponit o'rtasidagi oraliq tarkibga ega ekanligini ko'rsatadi (2a, b-rasm). Filosilikat matritsasi karbonat minerallarini (~2–21 vol.%), sulfid minerallarini (~2.4–5.5 vol.%) va magnetitni (~3.6–6.8 vol.%) o'z ichiga oladi. Ushbu tadqiqotda (C0009) o'rganilgan zarrachalardan birida oz miqdorda (~0.5 vol.%) suvsiz silikatlar (olivin va piroksen) mavjud bo'lib, bu Ryugu xom toshini tashkil etuvchi manba materialini aniqlashga yordam berishi mumkin5. Bu suvsiz silikat Ryugu granulalarida kam uchraydi va faqat C0009 granulasida ijobiy aniqlangan. Karbonatlar matritsada bo'laklar (bir necha yuz mikrondan kam), asosan dolomit, oz miqdorda kaltsiy karbonat va brinell mavjud. Magnetit izolyatsiya qilingan zarrachalar, framboidlar, blyashkalar yoki sharsimon agregatlar sifatida uchraydi. Sulfidlar asosan pirrotit bilan tartibsiz olti burchakli prizmalar/plitalar yoki latlar shaklida ifodalanadi. Matritsada ko'p miqdorda submikron pentlandit yoki pirrotit bilan birgalikda mavjud. Uglerodga boy fazalar (<10 µm o'lchamda) fillosilikatga boy matritsada hamma joyda uchraydi. Uglerodga boy fazalar (<10 µm o'lchamda) fillosilikatga boy matritsada hamma joyda uchraydi. Bogatye uglerodom fazy (razmerom <10 mkm) vstrechayutsya povsemestno v bogatoy fillosilikatami matritsa. Uglerodga boy fazalar (<10 µm o'lchamda) fillosilikatga boy matritsada hamma joyda uchraydi.zíngjíngíní<10 µm）língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngínízíngjíngíní<10 µm）língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíní Bogatye uglerodom fazy (razmerom <10 mkm) bogatoy fillosilikatam matritsada preobladayut. Filosilikatlarga boy matritsada uglerodga boy fazalar (<10 µm o'lchamda) ustunlik qiladi.Boshqa yordamchi minerallar 1-qo'shimcha jadvalda keltirilgan. C0087 va A0029 hamda A0037 aralashmasining rentgen difraksiyasi naqshidan aniqlangan minerallar ro'yxati CI (Orgueil) xondritida aniqlanganlarga juda mos keladi, ammo CY va CM (Mighei tipidagi) xondritlaridan juda farq qiladi (1-rasm kengaytirilgan ma'lumotlar va 2-qo'shimcha rasm bilan). Ryugu donalarining (A0098, C0068) umumiy element miqdori ham 6-xondrit CI bilan mos keladi (kengaytirilgan ma'lumotlar, 2-rasm va 2-qo'shimcha jadval). Aksincha, CM xondritlari o'rtacha va yuqori darajada uchuvchan elementlarda, ayniqsa Mn va Zn da kamayadi va refrakter elementlarda yuqoriroq bo'ladi7. Ba'zi elementlarning konsentratsiyasi juda katta farq qiladi, bu alohida zarrachalarning kichik o'lchamlari va natijada namuna olish tarafkashligi tufayli namunaning ichki heterojenligini aks ettirishi mumkin. Barcha petrologik, mineralogik va elementar xususiyatlar Ryugu donalarining CI8,9,10 xondritlariga juda o'xshashligini ko'rsatadi. Ryugu donalarida ferrihidrit va sulfatning yo'qligi diqqatga sazovor istisno bo'lib, CI xondritlaridagi bu minerallar quruqlikdagi nurash natijasida hosil bo'lganligini ko'rsatadi.
a, Mg Kα (qizil), Ca Kα (yashil), Fe Kα (ko'k) va S Kα (sariq) quruq abrazivlangan C0068 kesimining kompozit rentgen tasviri. Fraktsiya qatlamli silikatlar (qizil: ~88 vol%), karbonatlar (dolomit; och yashil: ~1,6 vol%), magnetit (ko'k: ~5,3 vol%) va sulfidlardan (sariq: sulfid = ~2,5% vol. insho. b, orqaga sochilgan elektronlardagi kontur mintaqasining tasviri a. Bru – yetilmagan; Dole – dolomit; FeS temir sulfid; Mag – magnetit; sharbat – sovun toshi; Srp – serpantin. c, mos ravishda 0,7 nm va 1,1 nm serpantin va saponit panjara polosalarini ko'rsatuvchi odatiy saponit-serpantin o'sishining yuqori aniqlikdagi uzatish elektron mikroskopi (TEM) tasviri.
Ryugu A0037 (qattiq qizil doiralar) va C0068 (qattiq ko'k doiralar) zarralarining matritsa va qatlamli silikat tarkibi (%) (Si+Al)-Mg-Fe uchlik tizimida ko'rsatilgan. a, Taqqoslash uchun kulrang rangda ko'rsatilgan CI xondritlariga (Ivuna, Orgueil, Alais)16 qarshi chizilgan elektron zond mikroanalizi (EPMA) natijalari. b, Orgueil9 va Murchison46 meteoritlari va gidratlangan IDP47 bilan taqqoslash uchun skanerlash TEM (STEM) va energiya dispersiyasi rentgen spektroskopiyasi (EDS) tahlili. Temir sulfidning kichik zarralaridan qochib, mayda donali va qo'pol donali filosilikatlar tahlil qilindi. a va b dagi nuqtali chiziqlar saponit va serpantinning erish chiziqlarini ko'rsatadi. a dagi temirga boy tarkib qatlamli silikat donalari ichidagi submikron temir sulfid donalari tufayli bo'lishi mumkin, buni EPMA tahlilining fazoviy aniqligi bilan istisno qilib bo'lmaydi. b tarkibidagi saponitga qaraganda yuqori Si miqdoriga ega ma'lumotlar nuqtalari fillosilikat qatlamining oraliqlarida nano o'lchamdagi amorf kremniyga boy materialning mavjudligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Tahlillar soni: A0037 uchun N=69, EPMA uchun N=68, C0068 uchun N=68, A0037 uchun N=19 va STEM-EDS uchun C0068 uchun N=27. c, Ryugu C0014-4 trioksi zarrachasining izotop xaritasi CI (Orgueil), CY (Y-82162) va adabiyot ma'lumotlari (CM va C2-ung)41,48,49 bilan taqqoslandi. Biz Orgueil va Y-82162 meteoritlari uchun ma'lumotlar oldik. CCAM - suvsiz uglerodli xondrit minerallari qatori, TFL - quruqlikni ajratuvchi chiziq. d, Ryugu zarrachasi C0014-4, CI xondrit (Orgueil) va CY xondritining (Y-82162) Δ17O va δ18O xaritalari (ushbu tadqiqot). Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1 qiymati. Δ17O_Orgueil: Orgueil uchun o'rtacha Δ17O qiymati. Δ17O_Y-82162: Y-82162 uchun o'rtacha Δ17O qiymati. Taqqoslash uchun 41, 48, 49-adabiyotlardan CI va CY ma'lumotlari ham ko'rsatilgan.
Kislorodning massa izotop tahlili lazerli ftorlash orqali granulali C0014 dan olingan 1,83 mg material namunasida o'tkazildi (Usullar). Taqqoslash uchun biz yetti nusxa Orgueil (CI) (umumiy massa = 8,96 mg) va yetti nusxa Y-82162 (CY) (umumiy massa = 5,11 mg) ni ishga tushirdik (3-qo'shimcha jadval).
2d-rasmda Orgueil va Ryugu zarralarining o'rtacha og'irlik zarralari orasida Y-82162 ga nisbatan Δ17O va δ18O ning aniq ajratilgani ko'rsatilgan. Ryugu C0014-4 zarrachasining Δ17O qiymati, 2 sd da bir-birining ustiga chiqishiga qaramay, Orgeil zarrachasinikidan yuqori. Ryugu zarrachalari Orgeilga nisbatan yuqori Δ17O qiymatlariga ega, bu esa 1864-yilda qulaganidan beri uning quruqlikdagi ifloslanishini aks ettirishi mumkin. Quruqlik muhitida11 nurash atmosfera kislorodining qo'shilishiga olib keladi va umumiy tahlilni quruqlik fraksiyalash chizig'iga (TFL) yaqinlashtiradi. Bu xulosa Ryugu donalarida gidratlar yoki sulfatlar yo'qligi, Orgeilda esa mavjud ekanligi haqidagi mineralogik ma'lumotlarga (avval muhokama qilingan) mos keladi.
Yuqoridagi mineralogik ma'lumotlarga asoslanib, ushbu natijalar Ryugu donalari va CI xondritlari o'rtasidagi bog'liqlikni qo'llab-quvvatlaydi, ammo CY xondritlari o'rtasidagi bog'liqlikni istisno qiladi. Ryugu donalarining suvsizlanish mineralogiyasining aniq belgilarini ko'rsatadigan CY xondritlari bilan bog'liq emasligi hayratlanarli. Ryuguning orbital kuzatuvlari uning suvsizlanishga uchraganligini va shuning uchun CY materialidan iborat bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Bu aniq farqning sabablari noma'lumligicha qolmoqda. Boshqa Ryugu zarralarining kislorod izotoplarini tahlil qilish 12-sonli qo'shimcha maqolada keltirilgan. Biroq, ushbu kengaytirilgan ma'lumotlar to'plamining natijalari Ryugu zarralari va CI xondritlari o'rtasidagi bog'liqlikka ham mos keladi.
Koordinatsiyalangan mikroanaliz usullaridan foydalangan holda (3-qo'shimcha rasm), biz organik uglerodning fokuslangan ion nurlari fraksiyasining (FIB) C0068.25 butun sirt maydoni bo'ylab fazoviy taqsimlanishini o'rganib chiqdik (3a–f-rasmlar). C0068.25 kesimidagi yaqin chekkada joylashgan uglerodning nozik strukturaviy rentgen yutilish spektrlari (NEXAFS) bir nechta funktsional guruhlarni ko'rsatadi - aromatik yoki C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH (287.5 eV) va C( =O)O (288.8 eV) - grafen tuzilishi 291.7 eV da yo'q (3a-rasm), bu past darajadagi issiqlik o'zgarishini anglatadi. C0068.25 qisman organiklarining kuchli CH cho'qqisi (287.5 eV) ilgari o'rganilgan uglerodli xondritlarning erimaydigan organiklaridan farq qiladi va Stardust missiyasi tomonidan olingan IDP14 va kometa zarralariga ko'proq o'xshaydi. 287,5 eV da kuchli CH cho'qqisi va 285,2 eV da juda zaif aromatik yoki C=C cho'qqisi organik birikmalar alifatik birikmalarga boy ekanligini ko'rsatadi (3a-rasm va 3a-qo'shimcha rasm). Alifatik organik birikmalarga boy joylar yirik donali fillosilikatlarda, shuningdek, aromatik (yoki C=C) uglerod tuzilishi yomon bo'lgan joylarda joylashgan (3c, d-rasm). Aksincha, A0037,22 (3-qo'shimcha rasm) qisman alifatik uglerodga boy hududlarning pastroq miqdorini ko'rsatdi. Bu donalarning asosiy mineralogiyasi karbonatlarga boy, xondrit CI 16 ga o'xshash, bu manba suvining keng o'zgarishini ko'rsatadi (1-qo'shimcha jadval). Oksidlanish sharoitlari karbonatlar bilan bog'liq organik birikmalarda karbonil va karboksil funktsional guruhlarining yuqori konsentratsiyasiga yordam beradi. Alifatik uglerod tuzilmalariga ega organiklarning submikron taqsimoti yirik donali qatlamli silikatlarning taqsimotidan juda farq qilishi mumkin. Tagish ko'li meteoritida fillosilikat-OH bilan bog'liq alifatik organik birikmalarning izlari topildi. Muvofiqlashtirilgan mikroanalitik ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, alifatik birikmalarga boy organik moddalar C-turdagi asteroidlarda keng tarqalgan va fillosilikatlar bilan chambarchas bog'liq bo'lishi mumkin. Bu xulosa yaqin infraqizil giperspektral mikroskop bo'lgan MicroOmega tomonidan namoyish etilgan Ryugu zarralaridagi alifatik/aromatik CHlarning avvalgi hisobotlariga mos keladi. Muhim va hal qilinmagan savol shundaki, ushbu tadqiqotda kuzatilgan qo'pol donador fillosilikatlar bilan bog'liq alifatik uglerodga boy organik birikmalarning noyob xususiyatlari faqat Ryugu asteroidida topilganmi?
a, aromatik (C=C) boy mintaqada (qizil), alifatik boy mintaqada (yashil) va matritsada (ko'k) 292 eV ga normallashtirilgan NEXAFS uglerod spektrlari. Kulrang chiziq taqqoslash uchun Murchison 13 erimaydigan organik spektrdir. au, arbitraj birligi. b, Uglerod K-chetining skanerlash uzatish rentgen mikroskopiyasi (STXM) spektral tasviri, kesim uglerod tomonidan boshqarilishini ko'rsatadi. c, aromatik (C=C) boy mintaqalar (qizil), alifatik boy mintaqalar (yashil) va matritsa (ko'k) bilan RGB kompozit grafigi. d, alifatik birikmalarga boy organiklar qo'pol donador fillosilikatda to'plangan, maydon b va c da oq nuqtali qutilardan kattalashtirilgan. e, b va c da oq nuqtali qutidan kattalashtirilgan maydonda katta nanosferalar (ng-1). Uchun: pirrotin. Pn: nikel-xromit. f, NanoSIMS, Vodorod (1H), Uglerod (12C) va Azot (12C14N) elementlarining tasvirlari, 12C/1H elementlar nisbati tasvirlari va o'zaro δD, δ13C va δ15N izotoplarining tasvirlari – PG-1 bo'limi: 13C bilan haddan tashqari boyitilgan presolar grafit (4-qo'shimcha jadval).
Murchison meteoritlarida organik moddalarning parchalanishini kinetik tadqiqotlar Ryugu donalariga boy alifatik organik moddalarning heterojen tarqalishi haqida muhim ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, organik moddalardagi alifatik CH bog'lanishlari ota-onada taxminan 30°C maksimal haroratgacha saqlanib qoladi va/yoki vaqt-harorat munosabatlari bilan o'zgaradi (masalan, 100°C da 200 yil va 0°C 100 million yil). Agar prekursor ma'lum bir haroratda ma'lum vaqtdan ko'proq qizdirilmasa, fillosilikatga boy alifatik organik moddalarning asl taqsimoti saqlanib qolishi mumkin. Biroq, manba jinslaridagi suv o'zgarishi bu talqinni murakkablashtirishi mumkin, chunki karbonatga boy A0037 fillosilikatlar bilan bog'liq uglerodga boy alifatik mintaqalarni ko'rsatmaydi. Bu past harorat o'zgarishi taxminan Ryugu donalarida kubik dala shpatining mavjudligiga mos keladi (1-qo'shimcha jadval) 20.
C0068.25 fraktsiyasi (ng-1; 3a–c,e-rasmlar) tarkibida C(=O)O va C=O ning yuqori aromatik (yoki C=C), o'rtacha alifatik va kuchsiz spektrlari ko'rsatilgan katta nanosfera mavjud. Alifatik uglerodning belgisi ko'p miqdorda erimaydigan organik moddalar va xondritlar bilan bog'liq organik nanosferalarning belgisiga mos kelmaydi (3a-rasm) 17,21. Tagish ko'lidagi nanosferalarning Raman va infraqizil spektroskopik tahlili shuni ko'rsatdiki, ular murakkab tuzilishga ega alifatik va oksidlangan organik birikmalar va tartibsiz politsiklik aromatik organik birikmalardan iborat22,23. Atrofdagi matritsada alifatik birikmalarga boy organik moddalar mavjud bo'lganligi sababli, ng-1 tarkibidagi alifatik uglerodning belgisi analitik artefakt bo'lishi mumkin. Qizig'i shundaki, ng-1 tarkibida ko'milgan amorf silikatlar mavjud (3e-rasm), bu tekstura hali hech qanday yerdan tashqari organik moddalar uchun xabar qilinmagan. Amorf silikatlar ng-1 ning tabiiy komponentlari bo'lishi yoki tahlil paytida suvli/suvsiz silikatlarning ion va/yoki elektron nurlari bilan amorflanishi natijasida hosil bo'lishi mumkin.
C0068.25 kesimining NanoSIMS ion tasvirlari (3f-rasm) δ13C va δ15N da bir xil o'zgarishlarni ko'rsatadi, faqat 30,811‰ katta 13C boyitilgan presolar donalari bundan mustasno (3f-rasmdagi δ13C tasviridagi PG-1) (4-qo'shimcha jadval). Rentgen elementar dona tasvirlari va yuqori aniqlikdagi TEM tasvirlari faqat uglerod konsentratsiyasini va grafitga mos keladigan 0,3 nm bazal tekisliklar orasidagi masofani ko'rsatadi. Shunisi e'tiborga loyiqki, qo'pol donali filosilikatlar bilan bog'liq alifatik organik moddalarga boy δD (841 ± 394‰) va δ15N (169 ± 95‰) qiymatlari butun C mintaqasi uchun o'rtacha ko'rsatkichdan biroz yuqoriroq (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25 da (4-qo'shimcha jadval). Ushbu kuzatish shuni ko'rsatadiki, qo'pol donador fillosilikatlardagi alifatik boy organik moddalar atrofdagi organik moddalarga qaraganda ibtidoiyroq bo'lishi mumkin, chunki ikkinchisi asl tanada atrofdagi suv bilan izotop almashinuvidan o'tgan bo'lishi mumkin. Shu bilan bir qatorda, bu izotop o'zgarishlar ham dastlabki hosil bo'lish jarayoni bilan bog'liq bo'lishi mumkin. CI xondritlaridagi mayda donador qatlamli silikatlar asl qo'pol donador suvsiz silikat klasterlarining uzluksiz o'zgarishi natijasida hosil bo'lgan deb talqin qilinadi. Alifatik boy organik moddalar quyosh tizimi shakllanishidan oldin protoplanetar diskdagi yoki yulduzlararo muhitdagi oldingi molekulalardan hosil bo'lgan va keyin Ryugu (katta) ota-ona tanasining suv o'zgarishi paytida biroz o'zgargan bo'lishi mumkin. Ryuguning o'lchami (<1,0 km) suvli minerallarni hosil qilish uchun ichki issiqlikni etarli darajada ushlab turish uchun juda kichik25. Ryuguning o'lchami (<1,0 km) suvli minerallarni hosil qilish uchun suvli o'zgarish uchun yetarlicha ichki issiqlikni saqlab turish uchun juda kichik25. Razmer (<1,0 km) Ryugu slishkom mal, chtoby podderjivat dostatochnoe vnutrennee teplo uchun vodnogo izmeneniya s obrazovaniem vodnyh mineralov25. Hajmi (<1.0 km) Ryugu suv minerallarini hosil qilish uchun suv o'zgarishi uchun yetarli ichki issiqlikni saqlab qolish uchun juda kichik25. Ryugu língjín（<1.0 língíngín, díngíngíngíngíníngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngjínīng. Ryugu língjín（<1.0 língíngín, díngíngíngíngíníngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngjínīng. Razmer Ryugu (<1,0 km) slishkom mal, chtoby podderjivat vnutrennee teplo uchun izmeneniya vody s obrazovaniem vodnyx mineralov25. Ryuguning o'lchami (<1,0 km) suvni minerallarga aylantirish uchun ichki issiqlikni ushlab turish uchun juda kichik25.Shuning uchun, o'nlab kilometr o'lchamdagi Ryugu oldingilari talab qilinishi mumkin. Alifatik birikmalarga boy organik moddalar qo'pol donador fillosilikatlar bilan bog'liqligi sababli asl izotop nisbatlarini saqlab qolishi mumkin. Biroq, izotop og'ir tashuvchilarning aniq tabiati ushbu FIB fraktsiyalaridagi turli komponentlarning murakkab va nozik aralashishi tufayli noma'lumligicha qolmoqda. Bular Ryugu granulalaridagi alifatik birikmalarga boy organik moddalar yoki ularni o'rab turgan qo'pol fillosilikatlar bo'lishi mumkin. E'tibor bering, deyarli barcha uglerodli xondritlardagi (CI xondritlarini ham qo'shgan holda) organik moddalar, CM Paris 24, 26 meteoritlaridan tashqari, fillosilikatlarga qaraganda D ga boyroq bo'ladi.
A0002.23 va A0002.26, A0037.22 va A0037.23 hamda C0068.23, C0068.25 va C0068.26 FIB bo'laklari uchun olingan FIB bo'laklarining δD va δ15N hajm grafiklari (uchta Ryugu zarrachasidan jami yettita FIB bo'lagi). NanoSIMS ni Quyosh tizimining boshqa obyektlari bilan taqqoslash 4-rasmda ko'rsatilgan (4-qo'shimcha jadval)27,28. A0002, A0037 va C0068 profillaridagi δD va δ15N hajm o'zgarishlari IDP dagi o'zgarishlarga mos keladi, ammo CM va CI xondritlariga qaraganda yuqoriroq (4-rasm). E'tibor bering, 29-komet namunasi uchun δD qiymatlari diapazoni (-240 dan 1655‰ gacha) Ryugunikidan kattaroq. Ryukyu profillarining δD va δ15N hajmlari, qoida tariqasida, Yupiter oilasi va Oort buluti kometalari uchun o'rtacha ko'rsatkichdan kichikroq (4-rasm). CI xondritlarining past δD qiymatlari ushbu namunalardagi quruqlik ifloslanishining ta'sirini aks ettirishi mumkin. Bells, Lake Tagish va IDP o'rtasidagi o'xshashliklarni hisobga olgan holda, Ryugu zarralaridagi δD va δN qiymatlarining katta heterojenligi dastlabki quyosh tizimidagi organik va suvli tarkiblarning dastlabki izotop belgilaridagi o'zgarishlarni aks ettirishi mumkin. Ryugu va IDP zarralaridagi δD va δN ning o'xshash izotop o'zgarishlari ikkalasi ham bir xil manbadan olingan materialdan hosil bo'lgan bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. IDPlar kometa manbalaridan kelib chiqqan deb ishoniladi 14. Shuning uchun, Ryugu kometa o'xshash materialni va/yoki hech bo'lmaganda tashqi quyosh tizimini o'z ichiga olishi mumkin. Biroq, bu biz aytganimizdan ko'ra qiyinroq bo'lishi mumkin, chunki (1) ota-ona tanasidagi sferulik va D ga boy suv aralashmasi 31 va (2) kometaning D/H nisbati kometa faolligi 32 funksiyasi sifatida. Biroq, Ryugu zarralarida vodorod va azot izotoplarining kuzatilgan heterojenligining sabablari to'liq tushunilmagan, qisman bugungi kunda mavjud bo'lgan tahlillarning cheklangan soni tufayli. Vodorod va azot izotop tizimlarining natijalari hali ham Ryugu tarkibida Quyosh tizimidan tashqaridagi materiallarning katta qismi mavjudligi va shuning uchun kometalarga o'xshashlik ko'rsatishi mumkinligi ehtimolini oshiradi. Ryugu profili δ13C va δ15N o'rtasida aniq bog'liqlikni ko'rsatmadi (4-qo'shimcha jadval).
Ryugu zarralarining umumiy H va N izotop tarkibi (qizil doiralar: A0002, A0037; ko'k doiralar: C0068) Quyosh kattaligi 27, Yupiterning o'rtacha oilasi (JFC27) va Oort bulut kometalari (OCC27), IDP28 va uglerodli xondrulalar bilan o'zaro bog'liq. Meteorit 27 ni taqqoslash (CI, CM, CR, C2-ung). Izotopik tarkib 4-qo'shimcha jadvalda keltirilgan. Nuqtali chiziqlar H va N uchun yer izotop qiymatlaridir.
Uchuvchi moddalarning (masalan, organik moddalar va suv) Yerga tashishi tashvish tug'dirmoqda26,27,33. Ushbu tadqiqotda aniqlangan Ryugu zarralaridagi qo'pol fillosilikatlar bilan bog'liq submikron organik moddalar uchuvchi moddalarning muhim manbai bo'lishi mumkin. Qo'pol donali fillosilikatlardagi organik moddalar mayda donali matritsalardagi organik moddalarga qaraganda parchalanishdan16,34 va parchalanishdan35 yaxshiroq himoyalangan. Zarrachalardagi vodorodning og'irroq izotop tarkibi ularning Yerning ilk davriga olib kelingan uchuvchi moddalarning yagona manbai bo'lishi ehtimoldan yiroq ekanligini anglatadi. Ularni yaqinda silikatlarda quyosh shamoli ta'sirida suv borligi haqidagi gipotezada ilgari surilganidek, yengilroq vodorod izotop tarkibiga ega komponentlar bilan aralashtirish mumkin.
Ushbu tadqiqotda biz CI meteoritlari, quyosh tizimining umumiy tarkibini ifodalovchi geokimyoviy ahamiyatga ega bo'lishiga qaramay,6,10 yer usti ifloslangan namunalar ekanligini ko'rsatamiz. Shuningdek, biz boy alifatik organik moddalar va qo'shni suvli minerallar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar uchun to'g'ridan-to'g'ri dalillarni taqdim etamiz va Ryugu tarkibida quyoshdan tashqari material bo'lishi mumkinligini ta'kidlaymiz37. Ushbu tadqiqot natijalari protoasteroidlardan to'g'ridan-to'g'ri namunalar olishning muhimligini va qaytarilgan namunalarni to'liq inert va steril sharoitlarda tashish zarurligini aniq ko'rsatib beradi. Bu yerda keltirilgan dalillar shuni ko'rsatadiki, Ryugu zarralari, shubhasiz, laboratoriya tadqiqotlari uchun mavjud bo'lgan eng ifloslanmagan quyosh tizimi materiallaridan biridir va bu qimmatbaho namunalarni yanada o'rganish, shubhasiz, quyosh tizimining dastlabki jarayonlari haqidagi tushunchamizni kengaytiradi. Ryugu zarralari quyosh tizimining umumiy tarkibining eng yaxshi ifodasidir.
Submikron o'lchamli namunalarning murakkab mikrotuzilmasi va kimyoviy xususiyatlarini aniqlash uchun biz sinxrotron nurlanishga asoslangan kompyuter tomografiyasi (SR-XCT) va SR rentgen difraksiyasi (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM tahlilidan foydalandik. Yer atmosferasi tufayli parchalanish, ifloslanish va mayda zarrachalar yoki mexanik namunalardan zarar yo'q. Shu bilan birga, biz skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumental neytron faollashtirish tahlili (INAA) va lazerli kislorod izotopini ftorlash uskunalari yordamida tizimli hajmli tahlil o'tkazdik. Tahlil protseduralari 3-qo'shimcha rasmda ko'rsatilgan va har bir tahlil quyidagi bo'limlarda tasvirlangan.
Ryugu asteroididan zarrachalar Hayabusa-2 qayta kirish modulidan ajratib olindi va Yer atmosferasini ifloslantirmasdan Yaponiyaning Sagamihara shahridagi JAXA boshqaruv markaziga yetkazib berildi4. JAXA tomonidan boshqariladigan muassasada dastlabki va buzilmas tavsiflashdan so'ng, atrof-muhitning aralashuvini oldini olish uchun muhrlanadigan joylararo o'tkazish idishlari va namunaviy kapsula paketlaridan (namuna hajmiga qarab 10 yoki 15 mm diametrli sapfir kristalli va zanglamaydigan po'latdan yasalgan) foydalaning. atrof-muhit. y va/yoki yer ifloslantiruvchi moddalari (masalan, suv bug'i, uglevodorodlar, atmosfera gazlari va mayda zarrachalar) va namunalarni tayyorlash va institutlar va universitetlar o'rtasida tashish paytida namunalar orasidagi o'zaro ifloslanishning oldini olish uchun38. Yer atmosferasi (suv bug'i va kislorod) bilan o'zaro ta'siri natijasida degradatsiya va ifloslanishning oldini olish uchun barcha turdagi namunalarni tayyorlash (shu jumladan, tantal keski bilan maydalash, muvozanatli olmos simli arra (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) yordamida va epoksi kesish) o'rnatishga tayyorlash) qo'lqop qutisida toza va quruq N2 (shudring nuqtasi: -80 dan -60 °C gacha, O2 ~50-100 ppm) ostida amalga oshirildi. Bu yerda ishlatiladigan barcha buyumlar turli chastotali ultratovush to'lqinlari yordamida ultra toza suv va etanol aralashmasi bilan tozalanadi.
Bu yerda biz Antarktika meteoritlarini tadqiq qilish markazining Milliy qutb tadqiqotlari instituti (NIPR) meteorit to'plamini o'rganamiz (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 va CY: Y 980115).
SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS va TEM tahlillari uchun asboblar o'rtasida uzatish uchun biz avvalgi tadqiqotlarda tasvirlangan universal ultra yupqa namuna ushlagichidan foydalandik38.
Ryugu namunalarining SR-XCT tahlili BL20XU/SPring-8 integratsiyalashgan KT tizimi yordamida amalga oshirildi. Integratsiyalashgan KT tizimi turli o'lchov rejimlaridan iborat: namunaning butun tuzilishini suratga olish uchun keng ko'rish maydoni va past aniqlikdagi (WL) rejim, namuna maydonini aniq o'lchash uchun tor ko'rish maydoni va yuqori aniqlikdagi (NH) rejim. Namuna hajmining difraksiya naqshini olish uchun qiziqish va rentgenografiya, shuningdek, namunadagi gorizontal tekislik mineral fazalarining 2D diagrammasini olish uchun XRD-KT bajariladi. Shuni esda tutingki, barcha o'lchovlar namuna ushlagichini asosdan olib tashlash uchun o'rnatilgan tizimdan foydalanmasdan amalga oshirilishi mumkin, bu esa aniq KT va XRD-KT o'lchovlarini olish imkonini beradi. WL rejimidagi rentgen detektori (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) qo'shimcha 4608 × 4608 pikselli metall-oksid-yarim o'tkazgichli (CMOS) kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) bilan jihozlangan bo'lib, u 10 lutetiy alyuminiy granatli monokristal qalinligi µm (Lu3Al5O12:Ce) va rele linzasidan iborat sintillyatorga ega. WL rejimidagi piksel o'lchami taxminan 0,848 µm ni tashkil qiladi. Shunday qilib, WL rejimidagi ko'rish maydoni (FOV) ofset KT rejimida taxminan 6 mm ni tashkil qiladi. NH rejimidagi rentgen detektori (BM AA50; Hamamatsu Photonics) 20 µm qalinlikdagi gadoliniy-alyuminiy-galliy granat (Gd3Al2Ga3O12) sintillyatori, 2048 × 2048 piksel o'lchamdagi CMOS kamerasi (C11440-22CU; Hamamatsu Photonics) va ×20 linzasi bilan jihozlangan. NH rejimidagi piksel o'lchami ~0,25 µm va ko'rish maydoni ~0,5 mm. XRD rejimidagi detektor (BM AA60; Hamamatsu Photonics) 50 µm qalinlikdagi P43 (Gd2O2S:Tb) kukunli ekran, 2304 × 2304 piksel o'lchamdagi CMOS kamerasi (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) va rele linzasidan iborat sintillyator bilan jihozlangan. Detektorning samarali piksel o'lchami 19,05 µm va ko'rish maydoni 43,9 mm2 ni tashkil qiladi. FOV ni oshirish uchun biz WL rejimida ofset KT protsedurasini qo'lladik. KT rekonstruksiya qilish uchun uzatiladigan yorug'lik tasviri aylanish o'qi atrofida gorizontal ravishda aks ettirilgan 180° dan 360° gacha bo'lgan tasvirdan va 0° dan 180° gacha bo'lgan tasvirdan iborat.
XRD rejimida rentgen nuri Fresnel zonasi plastinkasi bilan fokuslanadi. Ushbu rejimda detektor namunadan 110 mm orqada, nur to'xtash joyi esa detektordan 3 mm oldinda joylashgan. 2θ diapazonida 1,43° dan 18,00° gacha bo'lgan diffraktsiya tasvirlari (panjara burchagi d = 16,6–1,32 Å) rentgen nuqtasi detektorning ko'rish maydonining pastki qismiga fokuslangan holda olingan. Namuna vertikal ravishda muntazam ravishda harakatlanadi, har bir vertikal skanerlash bosqichi uchun yarim burilish amalga oshiriladi. Agar mineral zarrachalar 180° ga burilganda Bragg shartini qondirsa, gorizontal tekislikda mineral zarrachalarning diffraktsiyasini olish mumkin. Keyin diffraktsiya tasvirlari har bir vertikal skanerlash bosqichi uchun bitta tasvirga birlashtirildi. SR-XRD-CT tahlil shartlari SR-XRD tahlili shartlari bilan deyarli bir xil. XRD-CT rejimida detektor namunadan 69 mm orqada joylashgan. 2θ diapazonidagi difraksiya tasvirlari 1,2° dan 17,68° gacha (d = 19,73 dan 1,35 Å gacha), bu yerda rentgen nuri ham, nur cheklovchisi ham detektorning ko'rish maydonining markaziga mos keladi. Namunani gorizontal ravishda skanerlang va namunani 180° ga aylantiring. SR-XRD-CT tasvirlari piksel qiymatlari sifatida eng yuqori mineral intensivligi bilan qayta tiklandi. Gorizontal skanerlashda namuna odatda 500–1000 bosqichda skanerlanadi.
Barcha tajribalar uchun rentgen energiyasi 30 keV da o'rnatildi, chunki bu diametri taxminan 6 mm bo'lgan meteoritlarga rentgen nurlarining kirishining pastki chegarasi. 180° aylanish paytida barcha KT o'lchovlari uchun olingan tasvirlar soni 1800 ni tashkil etdi (ofset KT dasturi uchun 3600) va tasvirlar uchun ekspozitsiya vaqti WL rejimida 100 ms, NH rejimida 300 ms, XRD uchun 500 ms va XRD-CT ms uchun 50 ms . ms edi. Odatda namunaviy skanerlash vaqti WL rejimida taxminan 10 daqiqa, NH rejimida 15 daqiqa, XRD uchun 3 soat va SR-XRD-CT uchun 8 soatni tashkil qiladi.
KT tasvirlari konvolyutsion orqa proyeksiya yordamida qayta tiklandi va 0 dan 80 sm-1 gacha bo'lgan chiziqli susayish koeffitsienti uchun normallashtirildi. 3D ma'lumotlarni tahlil qilish uchun Slice dasturi va XRD ma'lumotlarini tahlil qilish uchun muXRD dasturi ishlatilgan.
Epoksi bilan fiksatsiyalangan Ryugu zarralari (A0029, A0037, C0009, C0014 va C0068) quruq sharoitda sirtda 0,5 µm (3M) olmosli plyonka darajasigacha asta-sekin sayqallandi, bu esa sayqallash jarayonida materialning sirt bilan aloqa qilishiga yo'l qo'ymadi. Har bir namunaning sayqallangan yuzasi avval yorug'lik mikroskopi yordamida tekshirildi, so'ngra energiya dispers spektrometri (AZtec) bilan jihozlangan JEOL JSM-7100F SEM yordamida namunalar va sifatli NIPR elementlarining mineralogiya va tekstura tasvirlarini (BSE) olish uchun orqaga sochilgan elektronlar tekshirildi. Har bir namuna uchun asosiy va ikkinchi darajali elementlarning tarkibi elektron zond mikroanalizatori (EPMA, JEOL JXA-8200) yordamida tahlil qilindi. Filosilikat va karbonat zarralarini 5 nA da, tabiiy va sintetik standartlarni 15 keV da, sulfidlarni, magnetitni, olivinni va piroksenni 30 nA da tahlil qiling. Modal darajalar element xaritalari va BSE tasvirlaridan ImageJ 1.53 dasturi yordamida har bir mineral uchun o'zboshimchalik bilan belgilangan tegishli chegaralar bilan hisoblab chiqildi.
Kislorod izotopi tahlili Ochiq Universitetda (Milton Keynes, Buyuk Britaniya) infraqizil lazerli ftorlash tizimi yordamida amalga oshirildi. Hayabusa2 namunalari muassasalar o'rtasida o'tkazish uchun azot bilan to'ldirilgan idishlarda Ochiq Universitet 38 ga yetkazib berildi.
Namuna yuklash kislorod darajasi 0,1% dan past bo'lgan azotli qo'lqop qutisida amalga oshirildi. Hayabusa2 analitik ishi uchun faqat ikkita namunaviy teshikdan (diametri 2,5 mm, chuqurligi 5 mm) iborat yangi Ni namunaviy ushlagichi ishlab chiqarildi, biri Hayabusa2 zarralari uchun, ikkinchisi esa obsidian ichki standarti uchun. Tahlil paytida, Hayabusa2 materialini o'z ichiga olgan namunaviy quduq lazer reaksiyasi paytida namunani ushlab turish uchun taxminan 1 mm qalinlikdagi va 3 mm diametrli ichki BaF2 oynasi bilan yopildi. Namunaga BrF5 oqimi Ni namunaviy ushlagichida kesilgan gaz aralashtirish kanali orqali ushlab turildi. Namuna kamerasi ham vakuumli ftorlash liniyasidan chiqarilishi va keyin azot bilan to'ldirilgan qo'lqop qutisida ochilishi uchun qayta konfiguratsiya qilindi. Ikki qismli kamera mis qistirmali siqish muhri va EVAC Quick Release CeFIX 38 zanjirli qisqich bilan muhrlandi. Kameraning yuqori qismidagi 3 mm qalinlikdagi BaF2 oynasi namunani bir vaqtning o'zida kuzatish va lazer bilan isitish imkonini beradi. Namunani yuklagandan so'ng, kamerani yana qisib, ftorlangan liniyaga qayta ulang. Tahlildan oldin, namunaviy kamera adsorbsiyalangan namlikni yo'qotish uchun vakuum ostida bir kechada taxminan 95°C gacha qizdirildi. Bir kecha qizdirilgandan so'ng, kamera xona haroratiga qadar sovutildi va keyin namunani o'tkazish paytida atmosferaga ta'sir qilgan qism namlikni yo'qotish uchun uch alikvot BrF5 bilan tozalandi. Ushbu protseduralar Hayabusa 2 namunasining atmosferaga ta'sir qilmasligini va namunani yuklash paytida atmosferaga chiqariladigan ftorlangan liniya qismidan namlik bilan ifloslanmasligini ta'minlaydi.
Ryugu C0014-4 va Orgueil (CI) zarracha namunalari modifikatsiyalangan "bitta" rejimda tahlil qilindi42, Y-82162 (CY) tahlili esa bir nechta namunaviy quduqlarga ega bitta patnisda41 o'tkazildi. Suvsiz tarkibi tufayli CY xondritlari uchun bitta usuldan foydalanish shart emas. Namunalar BrF5 ishtirokida XYZ portaliga o'rnatilgan 50 Vt (10,6 µm) quvvatga ega Photon Machines Inc. infraqizil CO2 lazeri yordamida qizdirildi. O'rnatilgan video tizim reaksiya jarayonini kuzatib boradi. Ftorlashdan so'ng, ajralib chiqqan O2 ortiqcha ftorni olib tashlash uchun ikkita kriogen azot tuzoqlari va qizdirilgan KBr qatlami yordamida tozalandi. Tozalangan kislorodning izotop tarkibi taxminan 200 massa aniqligiga ega Thermo Fisher MAT 253 ikki kanalli massa spektrometrida tahlil qilindi.
Ba'zi hollarda, namunaning reaksiyasi paytida ajralib chiqadigan gazsimon O2 miqdori 140 µg dan kam bo'lgan, bu MAT 253 mass-spektrometridagi silovsin qurilmasidan foydalanishning taxminiy chegarasi. Bunday hollarda tahlil qilish uchun mikrohajmlardan foydalaning. Hayabusa2 zarrachalarini tahlil qilgandan so'ng, obsidian ichki standarti ftorlangan va uning kislorod izotopi tarkibi aniqlangan.
NF+ NF3+ fragmentining ionlari massasi 33 (16O17O) bo'lgan nurga xalaqit beradi. Ushbu mumkin bo'lgan muammoni bartaraf etish uchun ko'pgina namunalar kriogen ajratish protseduralari yordamida qayta ishlanadi. Buni MAT 253 tahlilidan oldin oldinga yo'nalishda yoki tahlil qilingan gazni maxsus molekulyar elakka qaytarish va kriogen ajratishdan keyin uni qayta o'tkazish orqali ikkinchi tahlil sifatida amalga oshirish mumkin. Kriogen ajratish suyuq azot haroratida molekulyar elakka gaz yetkazib berishni va keyin uni -130°C haroratda birlamchi molekulyar elakka tushirishni o'z ichiga oladi. Keng ko'lamli sinovlar shuni ko'rsatdiki, NF+ birinchi molekulyar elakda qoladi va bu usul yordamida sezilarli fraksiyalanish sodir bo'lmaydi.
Ichki obsidian standartlarimizning takroriy tahlillariga asoslanib, tizimning silfon rejimidagi umumiy aniqligi: δ17O uchun ±0,053‰, δ18O uchun ±0,095‰, Δ17O uchun ±0,018‰ (2 sd). Kislorod izotopi tahlili standart delta yozuvida berilgan, bu yerda delta18O quyidagicha hisoblanadi:
Shuningdek, δ17O uchun 17O/16O nisbatidan foydalaning. VSMOW Vena o'rtacha dengiz suvi standarti uchun xalqaro standartdir. Δ17O yer fraktsiyalash chizig'idan og'ishni anglatadi va hisoblash formulasi quyidagicha: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. 3-qo'shimcha jadvalda keltirilgan barcha ma'lumotlar bo'shliqqa moslashtirilgan.
Taxminan 150 dan 200 nm gacha qalinlikdagi kesmalar Ryugu zarralaridan JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institutida Hitachi High Tech SMI4050 FIB asbobi yordamida ajratib olindi. E'tibor bering, barcha FIB kesimlari N2 gaz bilan to'ldirilgan idishlardan obyektlararo o'tkazish uchun olib tashlanganidan so'ng, ishlov berilmagan zarrachalarning parchalaridan olingan. Bu parchalar SR-CT yordamida o'lchanmagan, balki uglerod K-chegara spektriga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan potentsial shikastlanish va ifloslanishning oldini olish uchun Yer atmosferasiga minimal ta'sir ko'rsatgan holda qayta ishlangan. Volfram himoya qatlami yotqizilgandan so'ng, qiziqish sohasi (25 × 25 mkm2 gacha) kesilgan va sirt shikastlanishini minimallashtirish uchun 30 kV tezlashtiruvchi kuchlanishda, keyin 5 kV va 40 pA zond oqimida Ga+ ion nuri bilan yupqalashtirilgan. Keyin ultra yupqa kesimlar FIB bilan jihozlangan mikromanipulyator yordamida kattalashtirilgan mis to'rga (Kochi to'ri) 39 joylashtirilgan.
Ryugu A0098 (1.6303 mg) va C0068 (0.6483 mg) granulalari SPring-8 da sof azot bilan to'ldirilgan qo'lqop qutisida ikki marta sof yuqori tozalikdagi polietilen varaqlarga solib, Yer atmosferasi bilan hech qanday o'zaro ta'sirsiz muhrlandi. JB-1 (Yaponiya Geologik xizmati tomonidan berilgan geologik ma'lumotnoma jinsi) uchun namunalar tayyorlash Tokio Metropolitan Universitetida amalga oshirildi.
INAA Kioto universitetining Integratsiyalashgan radiatsiya va yadro fanlari institutida o'tkaziladi. Namunalar elementlarni miqdoriy aniqlash uchun ishlatiladigan nuklidning yarim yemirilish davriga muvofiq tanlangan turli nurlanish sikllari bilan ikki marta nurlantirildi. Birinchidan, namuna pnevmatik nurlanish naychasida 30 soniya davomida nurlantirildi. 3-rasmdagi termal va tez neytronlar oqimlari Mg, Al, Ca, Ti, V va Mn miqdorini aniqlash uchun mos ravishda 4,6 × 1012 va 9,6 × 1011 sm-2 s-1 ni tashkil qiladi. MgO (99,99% soflik, Soekawa Chemical), Al (99,9% soflik, Soekawa Chemical) va Si metall (99,999% soflik, FUJIFILM Wako Pure Chemical) kabi kimyoviy moddalar ham (n, n) kabi aralashuvchi yadroviy reaksiyalarni tuzatish uchun nurlantirildi. Namuna neytron oqimidagi o'zgarishlarni tuzatish uchun natriy xlorid (99,99% soflik; MANAC) bilan ham nurlantirildi.
Neytron nurlanishidan so'ng, tashqi polietilen qatlam yangisi bilan almashtirildi va namuna va mos yozuvlar tomonidan chiqarilgan gamma nurlanishi darhol Ge detektori yordamida o'lchandi. Xuddi shu namunalar pnevmatik nurlanish naychasida 4 soat davomida qayta nurlantirildi. 2-namunada Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir va Au ni aniqlash uchun mos ravishda 5,6 · 1012 va 1,2 · 1012 sm-2 s-1 termal va tez neytron oqimlari mavjud. Ga, As, Se, Sb, Os, Ir va Au ning nazorat namunalari ikkita filtr qog'oziga ushbu elementlarning ma'lum konsentratsiyalarining standart eritmalaridan tegishli miqdorda (10 dan 50 mkg gacha) surtish orqali nurlantirildi, so'ngra namunalar nurlantirildi. Gamma nurlarini hisoblash Kioto universitetining Integratsiyalashgan nurlanish va yadro fanlari institutida va Tokio Metropolitan universitetining RI tadqiqot markazida amalga oshirildi. INAA elementlarini miqdoriy aniqlash uchun analitik protseduralar va ma'lumotnoma materiallari avvalgi ishimizda tasvirlanganlar bilan bir xil.
NIPRda Ryugu namunalarining A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) va C0087 (<1 mg) difraksiya naqshlarini to'plash uchun rentgen difraktometri (Rigaku SmartLab) ishlatilgan. NIPRda Ryugu namunalarining A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) va C0087 (<1 mg) difraksiya naqshlarini to'plash uchun rentgen difraktometri (Rigaku SmartLab) ishlatilgan. Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) va NIPR uchun C0087 (<1 mg) sbora diffraktsionnyh kartin obraztsov uchun Rentgenovskiy diraktometr (Rigaku SmartLab) qo'llaniladi. NIPRda Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) va C0087 (<1 mg) namunalarining difraksiya naqshlarini to'plash uchun rentgen difraktometri (Rigaku SmartLab) ishlatilgan.mēngčičičiči(Rigaku SmartLab) NIPR língín Ryugu línín A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) líníC0087 (<1 mg)mēngčičičiči(Rigaku SmartLab) NIPR língín Ryugu línín A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) líníC0087 (<1 mg) Difraktogramma obraztsov Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) va C0087 (<1 mg) NIPR tomonidan qayta ishlash diffraktometrlari (Rigaku SmartLab) dan foydalanish. Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) va C0087 (<1 mg) namunalarining rentgen difraksiya naqshlari NIPRda rentgen difraktometri (Rigaku SmartLab) yordamida olingan.Barcha namunalar safir shisha plastinka yordamida kremniy aks ettirmaydigan plastinkada mayda kukunga aylantirildi va keyin suyuqliksiz (suv yoki spirtsiz) kremniy aks ettirmaydigan plastinkaga teng ravishda tarqaldi. O'lchov shartlari quyidagicha: Cu Kα rentgen nurlanishi 40 kV naycha kuchlanishida va 40 mA naycha oqimida hosil bo'ladi, chegaraviy yoriq uzunligi 10 mm, divergensiya burchagi (1/6)°, tekislik ichidagi aylanish tezligi 20 rpm va diapazon 2θ (qo'shaloq Bragg burchagi) 3-100° ni tashkil qiladi va tahlil qilish uchun taxminan 28 soat vaqt ketadi. Bragg Brentano optikasi ishlatilgan. Detektor bir o'lchovli kremniy yarimo'tkazgichli detektor (D/teX Ultra 250). Cu Kβ rentgen nurlari Ni filtri yordamida olib tashlandi. Mavjud namunalardan foydalanib, sintetik magniy saponiti (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpantin (barg serpantin, Miyazu, Nikka) va pirrotin (monoklin 4C, Chihua, Mexico Watts) o'lchovlari cho'qqilarni aniqlash va Xalqaro Diffraksiya Ma'lumotlari Markazining kukunli fayl ma'lumotlari diffraksiya ma'lumotlaridan foydalanish uchun taqqoslandi, dolomit (PDF 01-071-1662) va magnetit (PDF 00-019-0629). Ryugudan olingan diffraksiya ma'lumotlari, shuningdek, gidro-o'zgartirilgan uglerodli xondritlar, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 va Y 980115 CY (III isitish bosqichi, 500–750°C) bo'yicha ma'lumotlar bilan taqqoslandi. Taqqoslash Orgueil bilan o'xshashliklarni ko'rsatdi, ammo Y-791198 va Y 980115 bilan emas.
FIB dan olingan namunalarning ultra yupqa kesimlarining uglerod qirrasi K bo'lgan NEXAFS spektrlari Molekulyar fanlar institutidagi (Okazaki, Yaponiya) UVSOR sinxrotron zavodida STXM BL4U kanali yordamida o'lchandi. Fresnel zonasi plastinkasi bilan optik fokuslangan nurning nuqta o'lchami taxminan 50 nm ni tashkil qiladi. Yaqin chekka mintaqasining nozik tuzilishi (283,6–292,0 eV) uchun energiya bosqichi 0,1 eV va old va orqa jabhalar mintaqalari uchun 0,5 eV (280,0–283,5 eV va 292,5–300,0 eV). Har bir tasvir pikseli uchun vaqt 2 ms ga o'rnatildi. Evakuatsiya qilingandan so'ng, STXM analitik kamerasi taxminan 20 mbar bosim ostida geliy bilan to'ldirildi. Bu kamerada va namuna ushlagichida rentgen optikasi uskunasining termal siljishini minimallashtirishga, shuningdek, namuna shikastlanishini va/yoki oksidlanishini kamaytirishga yordam beradi. NEXAFS K-chegara uglerod spektrlari aXis2000 dasturi va patentlangan STXM ma'lumotlarni qayta ishlash dasturi yordamida ustma-ust qo'yilgan ma'lumotlardan yaratilgan. Namunalarni uzatish qutisi va qo'lqop qutisi namunalarning oksidlanishi va ifloslanishining oldini olish uchun ishlatilishini unutmang.
STXM-NEXAFS tahlilidan so'ng, Ryugu FIB bo'laklarining vodorod, uglerod va azotning izotop tarkibi JAMSTEC NanoSIMS 50L yordamida izotop tasvirlash yordamida tahlil qilindi. Uglerod va azot izotoplarini tahlil qilish uchun taxminan 2 pA va vodorod izotoplarini tahlil qilish uchun taxminan 13 pA fokuslangan Cs+ birlamchi nur namunada taxminan 24 × 24 µm2 dan 30 × 30 µm2 gacha bo'lgan maydonda rastrlashtirildi. Nisbatan kuchli birlamchi nur oqimida 3 daqiqalik oldindan purkashdan so'ng, har bir tahlil ikkilamchi nur intensivligini barqarorlashtirgandan so'ng boshlandi. Uglerod va azot izotoplarini tahlil qilish uchun bir vaqtning o'zida taxminan 9000 massa aniqligi bilan yetti elektron multipleksli multipleks aniqlash yordamida 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– va 12C15N– tasvirlari olindi, bu barcha tegishli izotop birikmalarni ajratish uchun etarli. interferensiya (ya'ni, 13C da 12C1H va 12C15N da 13C14N). Vodorod izotoplarini tahlil qilish uchun uchta elektron multiplikatoridan foydalangan holda bir nechta aniqlash bilan taxminan 3000 massa aniqligi bilan 1H-, 2D- va 12C- tasvirlar olindi. Har bir tahlil bir xil maydonning 30 ta skanerlangan tasviridan iborat bo'lib, bitta tasvir uglerod va azot izotoplarini tahlil qilish uchun 256 × 256 pikseldan va vodorod izotoplarini tahlil qilish uchun 128 × 128 pikseldan iborat. Kechikish vaqti uglerod va azot izotoplarini tahlil qilish uchun pikselga 3000 µs va vodorod izotoplarini tahlil qilish uchun pikselga 5000 µs. Biz instrumental massa fraksiyasini kalibrlash uchun vodorod, uglerod va azot izotoplari standartlari sifatida 1-gidroksibenzotriazol gidratdan foydalandik45.
FIB C0068-25 profilidagi presolar grafitning kremniy izotop tarkibini aniqlash uchun biz taxminan 9000 massa aniqligiga ega oltita elektron multiplikatoridan foydalandik. Tasvirlar 256 × 256 pikseldan iborat bo'lib, piksel uchun 3000 µs kechikish vaqtiga ega. Biz kremniy plastinkalarini vodorod, uglerod va kremniy izotopi standartlari sifatida ishlatib, massa fraksiyalash asbobini kalibrladik.
Izotop tasvirlari NASAning NanoSIMS45 tasvirlash dasturi yordamida qayta ishlandi. Ma'lumotlar elektron multiplikatorining o'lik vaqti (44 ns) va kvazi-bir vaqtning o'zida yetib kelish effektlari uchun tuzatildi. Olish paytida tasvirning siljishini tuzatish uchun har bir tasvir uchun turli xil skanerlash moslashuvi. Yakuniy izotop tasviri har bir skanerlash pikseli uchun har bir tasvirdan ikkilamchi ionlarni qo'shish orqali yaratiladi.
STXM-NEXAFS va NanoSIMS tahlilidan so'ng, xuddi shu FIB kesimlari Kochi, JAMSTECda 200 kV tezlashtiruvchi kuchlanishda transmissiya elektron mikroskopi (JEOL JEM-ARM200F) yordamida tekshirildi. Mikrotuzilma qorong'u maydonda yorqin maydonli TEM va yuqori burchakli skanerlash TEM yordamida kuzatildi. Mineral fazalar nuqta elektron difraksiyasi va panjarali tasma tasviri yordamida aniqlandi va kimyoviy tahlil 100 mm2 kremniy drift detektori va JEOL Analysis Station 4.30 dasturi yordamida EDS yordamida amalga oshirildi. Miqdoriy tahlil uchun har bir element uchun xarakterli rentgen intensivligi TEM skanerlash rejimida 30 s belgilangan ma'lumotlarni yig'ish vaqti, ~100 × 100 nm2 nurlanish maydoni va 50 pA nurlanish oqimi bilan o'lchandi. Qatlamli silikatlardagi (Si + Al)-Mg-Fe nisbati tabiiy piropagarnet standartidan olingan qalinligi uchun tuzatilgan eksperimental k koeffitsienti yordamida aniqlandi.
Ushbu tadqiqotda ishlatilgan barcha tasvirlar va tahlillar JAXA ma'lumotlarni arxivlash va aloqa tizimida (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 manzilida mavjud. Ushbu maqolada asl ma'lumotlar keltirilgan.
Kitari, K. va boshqalar. Hayabusa2 NIRS3 asbobi yordamida kuzatilgan 162173 Ryugu asteroidining sirt tarkibi. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato tipidagi uglerodli xondritlar (CY): Ryugu asteroid yuzasining analoglari? Geokimyo 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. va boshqalar. Ryugu namunalarining birinchi tarkibiy tahlili MicroOmega giperspektral mikroskopi yordamida amalga oshirildi. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. va boshqalar. C tipidagi Ryugu asteroididan qaytarilgan Hyabusa2 namunasining dastlabki tahlili. National Astron. 6, 214–220 (2021).