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Volatili è ricchi di materia urganica, l'asteroidi di tipu C puderanu esse una di e principali fonti d'acqua nantu à a Terra. Attualmente, i condriti chì cuntenenu carbone danu a megliu idea di a so cumpusizione chimica, ma l'infurmazioni nantu à i meteoriti sò distorte: solu i tipi più durevuli sopravvivenu entrendu in l'atmosfera è dopu interagiscenu cù l'ambiente terrestre. Quì presentemu i risultati di un studiu volumetricu è microanaliticu dettagliatu di a particella primaria Ryugu purtata à a Terra da a sonda spaziale Hayabusa-2. E particelle Ryugu mostranu una stretta currispundenza in cumpusizione cù i condriti CI (tipu Iwuna) chimicamente micca frazionati ma alterati da l'acqua, chì sò largamente aduprati cum'è indicatore di a cumpusizione generale di u sistema solare. Stu campione mostra una relazione spaziale cumplessa trà organici alifatici ricchi è silicati stratificati è indica una temperatura massima di circa 30 °C durante l'erosione di l'acqua. Avemu trovu una abbundanza di deuteriu è diazoniu coerente cù una origine extrasolare. E particelle Ryugu sò u materiale alienu più incontaminatu è inseparabile mai studiatu è si adattanu megliu à a cumpusizione generale di u sistema solare.
Da ghjugnu 2018 à nuvembre 2019, a sonda spaziale Hayabusa2 di l'Agenzia di Esplorazione Aerospaziale Giapponese (JAXA) hà realizatu una vasta indagine remota di l'asteroide Ryugu. I dati di u Spettrometru Vicinu Infrarossu (NIRS3) in Hayabusa-2 suggerenu chì Ryugu puderia esse cumpostu da un materiale simile à i condriti carbonacei termicamente è/o metamorfichi d'urto. A currispundenza più vicina hè a condrite CY (tipu Yamato) 2. A bassa albedo di Ryugu pò esse spiegata da a presenza di un gran numeru di cumpunenti ricchi di carbone, è ancu da a dimensione di e particelle, a porosità è l'effetti di l'erosione spaziale. A sonda spaziale Hayabusa-2 hà fattu dui atterraggi è una raccolta di campioni in Ryuga. Durante u primu atterraggio u 21 di ferraghju 2019, hè statu ottenutu materiale di superficie, chì hè statu almacenatu in u compartimentu A di a capsula di ritornu, è durante u secondu atterraggio l'11 di lugliu 2019, hè statu raccoltu materiale vicinu à un cratere artificiale furmatu da un picculu impattore portatile. Questi campioni sò almacenati in u Repartu C. A caratterizazione iniziale non distruttiva di e particelle in a Fase 1 in camere speciali, micca contaminate è piene di azotu puru in strutture gestite da JAXA hà indicatu chì e particelle di Ryugu eranu più simili à i condriti CI4 è presentavanu "vari livelli di variazione"3. A classificazione apparentemente cuntradittoria di Ryugu, simile à i condriti CY o CI, pò esse risolta solu da una caratterizazione isotopica, elementale è mineralogica dettagliata di e particelle di Ryugu. I risultati presentati quì furniscenu una basa solida per determinà quale di queste duie spiegazioni preliminari per a cumpusizione generale di l'asteroide Ryugu hè a più prubabile.
Ottu pellet Ryugu (circa 60 mg in tutale), quattru da a Camera A è quattru da a Camera C, sò stati assignati à a Fase 2 per gestisce a squadra di Kochi. L'ubbiettivu principale di u studiu hè di elucidà a natura, l'origine è a storia evolutiva di l'asteroide Ryugu, è di documentà similitudini è differenze cù altri esemplari extraterrestri cunnisciuti cum'è condriti, particelle di polvere interplanetaria (IDP) è comete di ritornu. Campioni raccolti da a missione Stardust di a NASA.
L'analisi mineralogica dettagliata di cinque grani di Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 è C0068) hà dimustratu ch'elli sò cumposti principalmente da fillosilicati à grana fina è grossa (~64-88 vol.%; Fig. 1a, b, Fig. Supplementare 1). è a tavula supplementaria 1). I fillosilicati à grana grossa si presentanu cum'è aggregati pinnati (finu à decine di micron di dimensione) in matrici ricche di fillosilicati à grana fina (menu di uni pochi di micron di dimensione). E particelle di silicatu stratificate sò simbionti serpentina-saponite (Fig. 1c). A mappa (Si + Al)-Mg-Fe mostra ancu chì a matrice di silicatu stratificata in massa hà una cumpusizione intermedia trà a serpentina è a saponite (Fig. 2a, b). A matrice fillosilicata cuntene minerali carbonatichi (~2–21 vol.%), minerali sulfurichi (~2,4–5,5 vol.%) è magnetite (~3,6–6,8 vol.%). Una di e particelle esaminate in questu studiu (C0009) cuntene una piccula quantità (~0,5 vol.%) di silicati anidri (olivina è pirossenu), chì ponu aiutà à identificà u materiale di partenza chì custituisce a petra grezza di Ryugu5. Questu silicatu anidru hè raru in i pellet di Ryugu è hè statu identificatu pusitivamente solu in u pellet C0009. I carbonati sò presenti in a matrice cum'è frammenti (menu di uni pochi centinaia di micron), principalmente dolomite, cù piccule quantità di carbonatu di calciu è brinell. A magnetite si presenta cum'è particelle isolate, framboidi, placche o aggregati sferichi. I sulfuri sò principalmente rapprisentati da pirrotite in forma di prismi/piastre esagonali irregulari o listelli. A matrice cuntene una grande quantità di pentlandite submicronica o in cumbinazione cù pirrotite. E fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) sò ubiquitarie in a matrice ricca di fillosilicati. E fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) sò ubiquitarie in a matrice ricca di fillosilicati. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликататар. E fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) sò ubiquitarie in a matrice ricca di fillosilicati.富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10 µm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) преобладают в богатой филлосиликатами матрице. E fasi ricche di carbone (<10 µm di dimensione) predominanu in a matrice ricca di fillosilicati.Altri minerali ausiliari sò mostrati in a Tavula Supplementare 1. A lista di minerali determinati da u schema di diffrazione di raggi X di a mistura C0087 è A0029 è A0037 hè assai coerente cù quella determinata in a condrite CI (Orgueil), ma differisce assai da e condriti CY è CM (tipu Mighei) (Figura 1 cù dati espansi è Figura Supplementare 2). U cuntenutu tutale di elementi di i grani di Ryugu (A0098, C0068) hè ancu coerente cù a condrite 6 CI (dati espansi, Fig. 2 è Tavula Supplementare 2). In cuntrastu, e condriti CM sò impoverite in elementi moderatamente è altamente volatili, in particulare Mn è Zn, è più alte in elementi refrattari7. E concentrazioni di certi elementi varianu assai, ciò chì pò esse un riflessu di l'eterogeneità inerente di u campione per via di a piccula dimensione di e singole particelle è di u risultante pregiudiziu di campionamentu. Tutte e caratteristiche petrologiche, mineralogiche è elementari indicanu chì i grani di Ryugu sò assai simili à i condriti CI8,9,10. Una eccezione notevule hè l'assenza di ferridite è sulfatu in i grani di Ryugu, chì suggerisce chì questi minerali in i condriti CI sò stati furmati da l'erosione terrestre.
a, Imagine cumposta à raggi X di Mg Kα (rossu), Ca Kα (verde), Fe Kα (blu) è S Kα (giallu) sezione lucidata a secco C0068. A frazzione hè custituita da silicati stratificati (rossu: ~88 vol%), carbonati (dolomite; verde chjaru: ~1,6 vol%), magnetite (blu: ~5,3 vol%) è sulfuri (giallu: sulfuru = ~2,5% vol. saggio. b, imagine di a regione di contornu in elettroni retrodiffusi nantu à a. Bru - immaturu; Dole - dolomite; FeS hè sulfuru di ferru; Mag - magnetite; suchju - petra ollare; Srp - serpentina. c, imagine di microscopia elettronica à trasmissione ad alta risoluzione (TEM) di una tipica intercrescita di saponite-serpentina chì mostra bande di reticolo di serpentina è saponite di 0,7 nm è 1,1 nm, rispettivamente.
A cumpusizione di a matrice è di u silicatu stratificatu (in %) di e particelle Ryugu A0037 (cerchi rossi solidi) è C0068 (cerchi blu solidi) hè mostrata in u sistema ternariu (Si+Al)-Mg-Fe. a, Risultati di a Microanalisi di Sonda Elettronica (EPMA) tracciati contr'à i condriti CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 mostrati in grisgiu per paragone. b, Analisi di TEM à scansione (STEM) è spettroscopia di raggi X à dispersione d'energia (EDS) mostrata per paragone cù i meteoriti Orgueil9 è Murchison46 è IDP47 idratatu. I fillosilicati à grana fina è grossa sò stati analizati, evitendu piccule particelle di sulfuru di ferru. E linee punteggiate in a è b mostranu e linee di dissoluzione di saponite è serpentina. A cumpusizione ricca di ferru in a pò esse dovuta à grani di sulfuru di ferru submicronichi in i grani di silicatu stratificatu, chì ùn ponu esse esclusi da a risoluzione spaziale di l'analisi EPMA. I punti di dati cù un cuntenutu di Si più altu ch'è a saponita in b ponu esse causati da a presenza di materiale riccu di siliciu amorfu di dimensioni nanometriche in l'interstizii di u stratu di fillosilicatu. Numeru d'analisi: N=69 per A0037, N=68 per EPMA, N=68 per C0068, N=19 per A0037 è N=27 per C0068 per STEM-EDS. c, mappa isotopica di a particella triossidica Ryugu C0014-4 paragunata cù i valori di condrite CI (Orgueil), CY (Y-82162) è i dati di literatura (CM è C2-ung)41,48,49. Avemu ottenutu dati per i meteoriti Orgueil è Y-82162. CCAM hè una linea di minerali di condrite carbonacee anidre, TFL hè una linea di divisione terrestre. d, carte Δ17O è δ18O di a particella Ryugu C0014-4, condrite CI (Orgueil) è condrite CY (Y-82162) (questu studiu). Δ17O_Ryugu: U valore di Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Valore mediu Δ17O per Orgueil. Δ17O_Y-82162: Valore mediu Δ17O per Y-82162. I dati CI è CY da a literatura 41, 48, 49 sò ancu mostrati per paragone.
L'analisi isotopica di massa di l'ossigenu hè stata realizata annantu à un campione di 1,83 mg di materiale estrattu da C0014 granulare per fluorurazione laser (Metodi). Per paragone, avemu eseguitu sette copie di Orgueil (CI) (massa totale = 8,96 mg) è sette copie di Y-82162 (CY) (massa totale = 5,11 mg) (Tabella Supplementare 3).
A figura 2d mostra una chiara separazione di Δ17O è δ18O trà e particelle medie in pesu di Orgueil è Ryugu paragunate à Y-82162. U Δ17O di a particella Ryugu C0014-4 hè più altu chè quellu di a particella Orgeil, malgradu a sovrapposizione à 2 sd. E particelle Ryugu anu valori di Δ17O più alti paragunati à Orgeil, ciò chì pò riflette l'inquinamentu terrestre di quest'ultima dapoi a so caduta in u 1864. L'erosione in l'ambiente terrestre11 porta necessariamente à l'incorporazione di l'ossigenu atmosfericu, avvicinendu l'analisi generale à a linea di frazziunamentu terrestre (TFL). Questa cunclusione hè coerente cù i dati mineralogichi (discutiti prima) chì i grani di Ryugu ùn cuntenenu idrati o sulfati, mentre chì Orgeil sì.
Basatu annantu à i dati mineralogichi sopra, sti risultati sustenenu una associazione trà i grani di Ryugu è i condriti CI, ma escludenu una associazione di condriti CY. U fattu chì i grani di Ryugu ùn sò micca assuciati cù i condriti CY, chì mostranu segni chjari di mineralogia di disidratazione, hè sconcertante. L'osservazioni orbitali di Ryugu parenu indicà ch'ella hà subitu una disidratazione è hè dunque probabilmente cumposta da materiale CY. E ragioni di sta apparente differenza ùn sò micca chjare. Un'analisi isotopica di l'ossigenu di altre particelle di Ryugu hè presentata in un articulu cumpagnu 12. Tuttavia, i risultati di questu inseme di dati allargatu sò ancu coerenti cù l'associazione trà e particelle di Ryugu è i condriti CI.
Utilizendu tecniche di microanalisi coordinate (Fig. Supplementare 3), avemu esaminatu a distribuzione spaziale di u carbone organicu annantu à tutta a superficia di a frazione di fasciu ionicu focalizatu (FIB) C0068.25 (Fig. 3a-f). Spettri d'assorbimentu di raggi X à struttura fina di u carbone (NEXAFS) à u bordu vicinu in a sezione C0068.25 chì mostranu parechji gruppi funziunali - aromatichi o C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH4 (287.5 eV) è C(=O)O4 (288.8 eV) - a struttura di u grafene hè assente à 291.7 eV (Fig. 3a), ciò chì significa un bassu gradu di variazione termica. U forte piccu CH4 (287.5 eV) di l'organichi parziali di C0068.25 differisce da l'organichi insolubili di i condriti carbonacei studiati prima è hè più simile à IDP14 è à e particelle cometarie ottenute da a missione Stardust. Un piccu CH forte à 287,5 eV è un piccu aromaticu o C=C assai debule à 285,2 eV indicanu chì i cumposti organici sò ricchi di cumposti alifatici (Fig. 3a è Fig. Supplementare 3a). E zone ricche di cumposti organici alifatici sò lucalizate in fillosilicati à grana grossa, è ancu in zone cù una struttura di carbone aromatica (o C=C) povera (Fig. 3c,d). In cuntrastu, A0037,22 (Fig. Supplementare 3) hà mostratu parzialmente un cuntenutu più bassu di regioni ricche di carbone alifaticu. A mineralogia sottostante di questi grani hè ricca di carbonati, simile à a condrite CI 16, chì suggerisce una vasta alterazione di l'acqua di fonte (Tabella Supplementare 1). E cundizioni ossidanti favuriranu concentrazioni più elevate di gruppi funzionali carbonilici è carbossilici in i cumposti organici assuciati à i carbonati. A distribuzione submicronica di l'organici cù strutture di carbone alifaticu pò esse assai diversa da a distribuzione di i silicati stratificati à grana grossa. Indizii di cumposti organici alifatici assuciati à i fillosilicati-OH sò stati truvati in u meteorite di u lavu Tagish. Dati microanalitici cuurdinati suggerenu chì a materia organica ricca di cumposti alifatici puderia esse diffusa in l'asteroidi di tipu C è strettamente assuciata à i fillosilicati. Sta cunclusione hè coerente cù i rapporti precedenti di CH alifatici/aromatici in e particelle di Ryugu dimustrati da MicroOmega, un microscopiu iperspettrale à infrarossu vicinu. Una quistione impurtante è micca risolta hè se e proprietà uniche di i cumposti organici alifatici ricchi di carbone assuciati à i fillosilicati à grana grossa osservati in questu studiu si trovanu solu nantu à l'asteroide Ryugu.
a, Spettri di carbone NEXAFS nurmalizati à 292 eV in a regione ricca aromatica (C=C) (rossa), in a regione ricca alifatica (verde) è in a matrice (blu). A linea grisgia hè u spettru organicu insolubile di Murchison 13 per paragone. au, unità d'arbitratu. b, Imagine spettrale di microscopia à raggi X à trasmissione à scansione (STXM) di un bordu K di carbone chì mostra chì a sezione hè duminata da u carbone. c, Graficu cumpostu RGB cù regioni ricche aromatiche (C=C) (rossa), regioni ricche alifatiche (verde) è matrice (blu). d, l'organici ricchi di cumposti alifatici sò cuncentrati in fillosilicatu à grana grossa, l'area hè ingrandita da e caselle bianche punteggiate in b è c. e, grandi nanosfere (ng-1) in l'area ingrandita da a casella bianca punteggiata in b è c. Per: pirrotite. Pn: nichel-cromite. f, Spettrometria di Massa di Ioni Secondari à Nanoscala (NanoSIMS), imagine elementali di Idrogenu (1H), Carboniu (12C) è Azotu (12C14N), imagine di u rapportu di l'elementi 12C/1H, è imagine di l'isotopi incruciati δD, δ13C è δ15N - Sezione PG-1: grafite presolare cù arricchimentu estremu di 13C (Tabella Supplementare 4).
Studi cinetichi di a degradazione di a materia urganica in i meteoriti di Murchison ponu furnisce informazioni impurtanti nantu à a distribuzione eterogenea di a materia urganica alifatica ricca in grani di Ryugu. Questu studiu mostra chì i ligami CH alifatici in a materia urganica persistenu finu à una temperatura massima di circa 30 °C à u parente è / o cambianu cù e relazioni tempu-temperatura (per esempiu 200 anni à 100 °C è 0 °C 100 milioni d'anni). Se u precursore ùn hè micca riscaldatu à una data temperatura per più di un certu tempu, a distribuzione originale di l'organici alifatici ricchi di fillosilicati pò esse cunservata. Tuttavia, i cambiamenti di l'acqua di a roccia madre ponu complicà sta interpretazione, postu chì A0037 riccu in carbonatu ùn mostra alcuna regione alifatica ricca di carbone assuciata à i fillosilicati. Questa bassa variazione di temperatura currisponde approssimativamente à a presenza di feldspatu cubicu in i grani di Ryugu (Tabella Supplementare 1) 20.
A frazzione C0068.25 (ng-1; Fig. 3a-c,e) cuntene una grande nanosfera chì mostra spettri altamente aromatichi (o C=C), moderatamente alifatici, è debuli di C(=O)O è C=O. A firma di u carbone alifaticu ùn currisponde micca à a firma di l'organichi insolubili in massa è di e nanosfere organiche assuciate à i condriti (Fig. 3a) 17,21. L'analisi spettroscopica Raman è infrarossa di e nanosfere in u lavu Tagish hà dimustratu ch'elle sò custituite da cumposti organici alifatici è ossidati è cumposti organici aromatici policiclici disordinati cù una struttura cumplessa 22,23. Siccomu a matrice circundante cuntene organici ricchi di cumposti alifatici, a firma di u carbone alifaticu in ng-1 pò esse un artefattu analiticu. Hè interessante nutà chì ng-1 cuntene silicati amorfi incrustati (Fig. 3e), una struttura chì ùn hè ancu stata signalata per alcun organicu extraterrestre. I silicati amorfi ponu esse cumpunenti naturali di ng-1 o risultanu da l'amorfizazione di silicati acquosi/anidri per mezu di un fasciu di ioni è/o elettroni durante l'analisi.
L'imaghjini ioniche NanoSIMS di a sezione C0068.25 (Fig. 3f) mostranu cambiamenti uniformi in δ13C è δ15N, eccettu per i grani presolari cù un grande arricchimentu di 13C di 30.811‰ (PG-1 in l'imaghjini δ13C in Fig. 3f) (Tabella Supplementare 4). L'imaghjini elementari di grani à raggi X è l'imaghjini TEM à alta risoluzione mostranu solu a cuncentrazione di carbone è a distanza trà i piani basali di 0,3 nm, chì currisponde à a grafite. Hè da nutà chì i valori di δD (841 ± 394‰) è δ15N (169 ± 95‰), arricchiti in materia urganica alifatica assuciata à fillosilicati à grana grossa, risultanu esse ligeramente più alti di a media per tutta a regione C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) in C0068.25 (Tabella Supplementare 4). Questa osservazione suggerisce chì l'organichi ricchi di alifatici in i fillosilicati à grana grossa possinu esse più primitivi cà l'organichi circundanti, postu chì questi ultimi possinu avè subitu un scambiu isotopicu cù l'acqua circundante in u corpu originale. In alternativa, questi cambiamenti isotopici possinu ancu esse ligati à u prucessu di furmazione iniziale. S'interpreta chì i silicati stratificati à grana fina in i condriti CI sò stati furmati cum'è risultatu di l'alterazione cuntinua di i gruppi originali di silicati anidri à grana grossa. A materia urganica ricca di alifatici pò esse furmata da molecule precursori in u discu protoplanetariu o in u mezu interstellare prima di a furmazione di u sistema solare, è dopu sò stati ligeramente alterati durante i cambiamenti d'acqua di u corpu parentale Ryugu (grande). A dimensione (<1.0 km) di Ryugu hè troppu chjuca per mantene abbastanza u calore internu per l'alterazione acquosa per furmà minerali idrati25. A dimensione (<1.0 km) di Ryugu hè troppu chjuca per mantene un calore internu sufficiente per chì l'alterazione acquosa possi furmà minerali idrati25. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутренне тепло не тепло для длерживать образованием водных минералов25. Dimensione (<1.0 km) Ryugu hè troppu chjucu per mantene un calore internu sufficiente per chì l'acqua si cambi per furmà minerali d'acqua25. 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氩25含氩 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氩25含氩 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения водерживать водных минералов25. A dimensione di Ryugu (<1,0 km) hè troppu chjuca per sustene u calore internu per cambià l'acqua per furmà minerali d'acqua25.Dunque, i predecessori di Ryugu di decine di chilometri di dimensione puderanu esse richiesti. A materia urganica ricca di cumposti alifatici pò mantene i so rapporti isotopici originali per via di l'associazione cù fillosilicati à grana grossa. Tuttavia, a natura esatta di i purtatori pesanti isotopici ferma incerta per via di a miscelazione cumplessa è delicata di i vari cumpunenti in queste frazioni FIB. Quessi ponu esse sustanzi urganici ricchi di cumposti alifatici in granuli di Ryugu o fillosilicati grossi chì li circundanu. Nutate bè chì a materia urganica in quasi tutti i condriti carbonacei (cumpresi i condriti CI) tende à esse più ricca di D chè in i fillosilicati, cù l'eccezzione di i meteoriti CM Paris 24, 26.
Grafici di u vulume δD è δ15N di e fette FIB ottenute per e fette FIB A0002.23 è A0002.26, A0037.22 è A0037.23 è e fette FIB C0068.23, C0068.25 è C0068.26 (un totale di sette fette FIB da trè particelle Ryugu) Una paragone di NanoSIMS cù altri oggetti di u sistema solare hè mostrata in a fig. 4 (Tabella Supplementare 4)27,28. I cambiamenti di vulume in δD è δ15N in i profili A0002, A0037 è C0068 sò coerenti cù quelli in l'IDP, ma più alti chè in i condriti CM è CI (Fig. 4). Nutate bè chì l'intervallu di valori δD per u campione di a Cometa 29 (da -240 à 1655‰) hè più grande di quellu di Ryugu. I vulumi δD è δ15N di i profili Ryukyu sò, di regula, più chjuchi cà a media di e comete di a famiglia di Ghjove è di a nuvola di Oort (Fig. 4). I valori di δD più bassi di i condriti CI ponu riflettà l'influenza di a contaminazione terrestre in questi campioni. Date e similitudini trà Bells, u lavu Tagish è IDP, a grande eterogeneità in i valori di δD è δN in e particelle di Ryugu pò riflettà cambiamenti in e firme isotopiche iniziali di e cumpusizioni organiche è acquose in u sistema solare iniziale. I cambiamenti isotopichi simili in δD è δN in e particelle di Ryugu è IDP suggerenu chì tramindui puderanu esse furmati da materiale da a stessa fonte. Si crede chì l'IDP sò originarii di fonti cometarie 14. Dunque, Ryugu pò cuntene materiale simile à una cometa è/o almenu u sistema solare esternu. Tuttavia, questu pò esse più difficiule di ciò chì dicemu quì per via di (1) a mistura d'acqua sferulitica è ricca in D nantu à u corpu parentale 31 è (2) u rapportu D/H di a cometa in funzione di l'attività cometaria 32. Tuttavia, e ragioni di l'eterogeneità osservata di l'isotopi di l'idrogenu è di l'azotu in e particelle di Ryugu ùn sò micca cumpletamente capite, in parte per via di u numeru limitatu d'analisi dispunibili oghje. I risultati di i sistemi isotopici di l'idrogenu è di l'azotu aumentanu sempre a pussibilità chì Ryugu cuntene a maiò parte di u materiale da fora di u Sistema Solare è dunque pò mustrà qualchì similitudine cù e comete. U prufilu Ryugu ùn hà mostratu alcuna currelazione apparente trà δ13C è δ15N (Tabella Supplementare 4).
A cumpusizione isotopica generale di H è N di e particelle di Ryugu (cerchi rossi: A0002, A0037; cerchi blu: C0068) hè correlata cù a magnitudine solare 27, a famiglia media di Giove (JFC27), è e comete di a nuvola di Oort (OCC27), IDP28, è i condruli carbonacei. Paragone di u meteorite 27 (CI, CM, CR, C2-ung). A cumpusizione isotopica hè data in a Tabella Supplementare 4. E linee punteggiate sò i valori isotopici terrestri per H è N.
U trasportu di sustanzi volatili (per esempiu, materia urganica è acqua) versu a Terra ferma una preoccupazione26,27,33. A materia urganica submicronica assuciata à i fillosilicati grossi in e particelle di Ryugu identificate in questu studiu pò esse una fonte impurtante di sustanzi volatili. A materia urganica in i fillosilicati à grana grossa hè megliu prutetta da a degradazione16,34 è a decomposizione35 chè a materia urganica in e matrici à grana fina. A cumpusizione isotopica più pesante di l'idrogenu in e particelle significa chì hè improbabile ch'elli sianu l'unica fonte di sustanzi volatili purtati versu a Terra primitiva. Puderanu esse mischiati cù cumpunenti cù una cumpusizione isotopica di l'idrogenu più ligera, cum'è hè statu prupostu pocu fà in l'ipotesi di a presenza di acqua guidata da u ventu solare in i silicati.
In questu studiu, mostremu chì i meteoriti CI, malgradu a so impurtanza geochimica cum'è rapprisentanti di a cumpusizione generale di u sistema solare,6,10 sò campioni terrestri contaminati. Fornemu ancu evidenze dirette di l'interazzione trà a ricca materia urganica alifatica è i minerali idrati vicini è suggerimu chì Ryugu pò cuntene materiale extrasolare37. I risultati di questu studiu dimostranu chjaramente l'impurtanza di u campionamentu direttu di protoasteroidi è a necessità di trasportà i campioni restituiti in cundizioni cumpletamente inerti è sterili. L'evidenza presentata quì mostra chì e particelle di Ryugu sò senza dubbitu unu di i materiali di u sistema solare più incontaminati dispunibili per a ricerca di laburatoriu, è un ulteriore studiu di questi preziosi campioni amplierà senza dubbitu a nostra comprensione di i primi prucessi di u sistema solare. E particelle di Ryugu sò a megliu rapprisentazione di a cumpusizione generale di u sistema solare.
Per determinà a microstruttura cumplessa è e proprietà chimiche di campioni à scala submicronica, avemu utilizatu a tomografia computerizzata basata nantu à a radiazione di sincrotrone (SR-XCT) è a diffrazione di raggi X SR (XRD)-CT, analisi FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Nisuna degradazione, inquinamentu per via di l'atmosfera terrestre, è nisun dannu da particelle fini o campioni meccanichi. Intantu, avemu realizatu analisi volumetriche sistematiche utilizendu a microscopia elettronica à scansione (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analisi strumentale di attivazione neutronica (INAA) è apparecchiature di fluorurazione di l'isotopi di l'ossigenu laser. E procedure di analisi sò mostrate in a Figura Supplementare 3 è ogni analisi hè discrittu in e sezioni seguenti.
E particelle di l'asteroide Ryugu sò state recuperate da u modulu di rientramentu Hayabusa-2 è cunsegnate à u Centru di Cuntrollu JAXA in Sagamihara, Giappone, senza inquinà l'atmosfera terrestre4. Dopu a caratterizazione iniziale è non distruttiva in una struttura gestita da JAXA, aduprate cuntenitori di trasferimentu inter-situ sigillabili è sacchetti di capsule di campioni (cristallo di zaffiro di 10 o 15 mm di diametru è acciaio inox, secondu a dimensione di u campione) per evità interferenze ambientali. ambiente. contaminanti di y è/o di terra (per esempiu, vapore acqueo, idrocarburi, gas atmosferichi è particelle fini) è contaminazione incrociata trà i campioni durante a preparazione di i campioni è u trasportu trà istituti è università38. Per evità a degradazione è l'inquinamentu per via di l'interazione cù l'atmosfera terrestre (vapore acqueo è ossigenu), tutti i tipi di preparazione di campioni (cumprese a scheggiatura cù un scalpello di tantalio, l'usu di una sega à filu di diamanti equilibrata (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) è u tagliu di resina epossidica) preparazione per l'installazione) sò stati effettuati in una glovebox sottu N2 pulitu è ​​seccu (puntu di rugiada: da -80 à -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Tutti l'articuli aduprati quì sò puliti cù una cumminazione d'acqua ultrapura è etanolu aduprendu onde ultrasoniche di diverse frequenze.
Quì studiemu a cullezzione di meteoriti di l'Istitutu Naziunale di Ricerca Polare (NIPR) di u Centru di Ricerca Meteoritica Antartica (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 è CY: Y 980115).
Per u trasferimentu trà strumenti per SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS è analisi TEM, avemu utilizatu u portacampioni ultrafini universale discrittu in studii precedenti38.
L'analisi SR-XCT di i campioni di Ryugu hè stata realizata cù u sistema CT integratu BL20XU/SPring-8. U sistema CT integratu hè custituitu da diverse modalità di misurazione: campu visivu largu è modalità à bassa risoluzione (WL) per catturà tutta a struttura di u campione, campu visivu strettu è modalità à alta risoluzione (NH) per una misurazione precisa di l'area di u campione. interessu è radiografie per ottene un mudellu di diffrazione di u vulume di u campione, è eseguisce XRD-CT per ottene un diagramma 2D di e fasi minerali di u pianu orizzontale in u campione. Nutate bè chì tutte e misurazioni ponu esse realizate senza aduprà u sistema integratu per rimuovere u supportu di u campione da a basa, permettendu misurazioni CT è XRD-CT precise. U rilevatore di raggi X in modu WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) era equipatu cù una camera CMOS (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) supplementaria di 4608 × 4608 pixel cù un scintillatore custituitu da 10 µm di spessore di cristallu unicu di granatu di luteziu è aluminiu (Lu3Al5O12:Ce) è una lente à relè. A dimensione di u pixel in modu WL hè di circa 0,848 µm. Cusì, u campu di vista (FOV) in modu WL hè di circa 6 mm in modu CT offset. U rilevatore di raggi X in modu NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) era equipatu cù un scintillatore di granatu di gadoliniu-aluminiu-galliu (Gd3Al2Ga3O12) di 20 µm di spessore, una camera CMOS (C11440-22CU) cù una risoluzione di 2048 × 2048 pixel; Hamamatsu Photonics) è una lente ×20. A dimensione di u pixel in modu NH hè ~0,25 µm è u campu di vista hè ~0,5 mm. U detector per u modu XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) era equipatu cù un scintillatore custituitu da un schermu di polvere P43 (Gd2O2S:Tb) di 50 µm di spessore, una camera CMOS di risoluzione 2304 × 2304 pixel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) è una lente à relè. U detector hà una dimensione effettiva di pixel di 19,05 µm è un campu di vista di 43,9 mm2. Per aumentà u FOV, avemu applicatu una prucedura CT offset in modu WL. L'immagine di luce trasmessa per a ricostruzione CT hè custituita da una immagine in l'intervallu da 180° à 360° riflessa orizzontalmente intornu à l'asse di rotazione, è una immagine in l'intervallu da 0° à 180°.
In u modu XRD, u fasciu di raggi X hè focalizatu da una piastra di zona di Fresnel. In questu modu, u rilevatore hè piazzatu 110 mm daretu à u campione è u stop di u fasciu hè 3 mm davanti à u rilevatore. L'imaghjini di diffrazione in a gamma 2θ da 1,43° à 18,00° (passu di reticolo d = 16,6–1,32 Å) sò state ottenute cù u puntu di raggi X focalizatu in fondu à u campu visuale di u rilevatore. U campione si move verticalmente à intervalli regulari, cù un mezu giru per ogni passu di scansione verticale. Se e particelle minerali soddisfanu a cundizione di Bragg quandu sò ruotate di 180°, hè pussibule ottene a diffrazione di e particelle minerali in u pianu orizzontale. L'imaghjini di diffrazione sò state poi cumminate in una sola maghjina per ogni passu di scansione verticale. E cundizioni di u test SR-XRD-CT sò guasi listesse à quelle per u test SR-XRD. In u modu XRD-CT, u rilevatore hè piazzatu 69 mm daretu à u campione. L'imagine di diffrazione in a gamma 2θ varianu da 1,2° à 17,68° (d = 19,73 à 1,35 Å), induve sia u fasciu di raggi X sia u limitatore di u fasciu sò in linea cù u centru di u campu visuale di u rilevatore. Scansionate u campione orizzontalmente è ruotate u campione di 180°. L'imagine SR-XRD-CT sò state ricustruite cù l'intensità minerali di piccu cum'è valori di pixel. Cù a scansione orizzontale, u campione hè tipicamente scansionatu in passi di 500-1000.
Per tutti l'esperimenti, l'energia di i raggi X hè stata fissata à 30 keV, postu chì questu hè u limite inferiore di penetrazione di i raggi X in i meteoriti cù un diametru di circa 6 mm. U numeru d'imagine acquistate per tutte e misurazioni CT durante a rotazione di 180° era 1800 (3600 per u prugramma CT offset), è u tempu d'esposizione per l'imagine era 100 ms per a modalità WL, 300 ms per a modalità NH, 500 ms per XRD, è 50 ms. ms per XRD-CT ms. U tempu tipicu di scansione di u campione hè di circa 10 minuti in modalità WL, 15 minuti in modalità NH, 3 ore per XRD, è 8 ore per SR-XRD-CT.
L'imagine CT sò state ricustruite per retroproiezione cunvoluzionale è nurmalizate per un coefficientu di attenuazione lineare da 0 à 80 cm-1. U software Slice hè statu utilizatu per analizà i dati 3D è u software muXRD hè statu utilizatu per analizà i dati XRD.
E particelle di Ryugu fissate cù epossidu (A0029, A0037, C0009, C0014 è C0068) sò state lucidate gradualmente nantu à a superficia finu à u livellu di una pellicola di lappatura di diamante di 0,5 µm (3M) in cundizioni secche, evitendu chì u materiale entri in cuntattu cù a superficia durante u prucessu di lucidatura. A superficia lucidata di ogni campione hè stata prima esaminata per microscopia ottica è dopu elettroni retrodiffusi per ottene immagini di mineralogia è struttura (BSE) di i campioni è elementi NIPR qualitativi utilizendu un SEM JEOL JSM-7100F equipatu cù un spettrometru à dispersione di energia (AZtec). Immagine (energia). Per ogni campione, u cuntenutu di elementi maiò è minori hè statu analizatu utilizendu un microanalizzatore di sonda elettronica (EPMA, JEOL JXA-8200). Analizà e particelle di fillosilicatu è carbonatu à 5 nA, standard naturali è sintetici à 15 keV, sulfuri, magnetite, olivina è pirossenu à 30 nA. I gradi modali sò stati calculati da e carte di l'elementi è l'imagine BSE utilizendu u software ImageJ 1.53 cù limiti adatti stabiliti arbitrariamente per ogni minerale.
L'analisi di l'isotopi di l'ossigenu hè stata realizata à l'Open University (Milton Keynes, Regnu Unitu) aduprendu un sistema di fluorurazione laser à infrarossi. I campioni di Hayabusa2 sò stati cunsegnati à l'Open University 38 in cuntenitori pieni d'azotu per u trasferimentu trà e strutture.
U caricamentu di u campione hè statu realizatu in una scatula à guanti d'azotu cù un livellu d'ossigenu monitoratu inferiore à 0,1%. Per u travagliu analiticu di Hayabusa2, hè statu fabricatu un novu portacampioni di Ni, custituitu da solu dui fori di campione (diametru 2,5 mm, prufundità 5 mm), unu per e particelle di Hayabusa2 è l'altru per u standard internu d'ossidiana. Durante l'analisi, u pozzu di campione chì cuntene u materiale Hayabusa2 hè statu cupertu cù una finestra interna di BaF2 di circa 1 mm di spessore è 3 mm di diametru per mantene u campione durante a reazione laser. U flussu di BrF5 versu u campione hè statu mantinutu da un canale di miscelazione di gas tagliatu in u portacampioni di Ni. A camera di campione hè stata ancu riconfigurata in modu da pudè esse rimossa da a linea di fluorurazione à vuoto è poi aperta in una scatula à guanti piena d'azotu. A camera in dui pezzi hè stata sigillata cù una guarnizione di compressione cù guarnizione di rame è una morsa à catena EVAC Quick Release CeFIX 38. Una finestra di BaF2 di 3 mm di spessore nantu à a cima di a camera permette l'osservazione simultanea di u campione è di u riscaldamentu laser. Dopu avè caricatu u campione, fissate di novu a camera è ricunnettete à a linea fluorurata. Prima di l'analisi, a camera di u campione hè stata riscaldata sottu vacuum à circa 95 °C durante a notte per caccià ogni umidità adsorbita. Dopu u riscaldamentu durante a notte, a camera hè stata lasciata raffreddà à temperatura ambiente è dopu a parte esposta à l'atmosfera durante u trasferimentu di u campione hè stata purgata cù trè aliquote di BrF5 per caccià l'umidità. Queste procedure assicuranu chì u campione Hayabusa 2 ùn sia micca espostu à l'atmosfera è ùn sia micca contaminatu da l'umidità da a parte di a linea fluorurata chì hè ventilata in atmosfera durante u caricamentu di u campione.
I campioni di particelle di Ryugu C0014-4 è Orgueil (CI) sò stati analizati in un modu "singulu" mudificatu42, mentre chì l'analisi Y-82162 (CY) hè stata realizata nantu à un unicu vassoio cù parechji pozzetti di campione41. A causa di a so cumpusizione anidra, ùn hè micca necessariu aduprà un solu metudu per i condriti CY. I campioni sò stati riscaldati cù un laser CO2 infrarossu Photon Machines Inc. di putenza di 50 W (10,6 µm) muntatu nantu à u gantry XYZ in presenza di BrF5. U sistema video integratu monitorizza u corsu di a reazione. Dopu a fluorurazione, l'O2 liberatu hè statu lavatu cù duie trappole d'azotu criogenicu è un lettu riscaldatu di KBr per rimuovere ogni eccessu di fluoru. A cumpusizione isotopica di l'ossigenu purificatu hè stata analizata nantu à un spettrometru di massa à doppiu canale Thermo Fisher MAT 253 cù una risoluzione di massa di circa 200.
In certi casi, a quantità di O2 gassoso liberata durante a reazione di u campione era inferiore à 140 µg, chì hè u limite apprussimativu di l'usu di u dispusitivu à soffietto nantu à u spettrometru di massa MAT 253. In questi casi, aduprate microvolumi per l'analisi. Dopu avè analizatu e particelle Hayabusa2, u standard internu d'ossidiana hè statu fluoruratu è a so cumpusizione isotopica di l'ossigenu hè stata determinata.
L'ioni di u frammentu NF+ NF3+ interferiscenu cù u fasciu di massa 33 (16O17O). Per eliminà stu prublema putenziale, a maiò parte di i campioni sò trattati cù prucedure di separazione criogenica. Questu pò esse fattu in avanti prima di l'analisi MAT 253 o cum'è una seconda analisi restituendu u gas analizatu à u setacciu moleculare speciale è ripassendulu dopu a separazione criogenica. A separazione criogenica implica a furnitura di gas à un setacciu moleculare à a temperatura di l'azotu liquidu è poi u scaricamentu in un setacciu moleculare primariu à una temperatura di -130 °C. Test approfonditi anu dimustratu chì NF+ ferma nantu à u primu setacciu moleculare è chì ùn si verifica alcuna frazziunazione significativa cù stu metudu.
Basatu annantu à analisi ripetute di i nostri standard interni d'ossidiana, a precisione generale di u sistema in modu soffietto hè: ±0,053‰ per δ17O, ±0,095‰ per δ18O, ±0,018‰ per Δ17O (2 sd). L'analisi di l'isotopi di l'ossigenu hè data in a notazione delta standard, induve delta18O hè calculatu cum'è:
Aduprate ancu u rapportu 17O/16O per δ17O. VSMOW hè u standard internaziunale per u Standard Mediu di l'Acqua di Mare di Vienna. Δ17O rapprisenta a deviazione da a linea di frazziunamentu terrestre, è a formula di calculu hè: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. Tutti i dati presentati in a Tavula Supplementare 3 sò stati aghjustati per u gap.
Sezzioni di circa 150 à 200 nm di spessore sò state estratte da e particelle di Ryugu utilizendu un strumentu Hitachi High Tech SMI4050 FIB à JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Nutate bè chì tutte e sezzioni FIB sò state recuperate da frammenti micca trattati di particelle micca trattate dopu esse state rimosse da vasi pieni di gas N2 per u trasferimentu interughjettu. Quessi frammenti ùn sò stati misurati da SR-CT, ma sò stati trattati cù una minima esposizione à l'atmosfera terrestre per evità danni è contaminazioni potenziali chì puderanu influenzà u spettru di u bordu K di u carbone. Dopu a deposizione di un stratu protettivu di tungstenu, a regione d'interessu (finu à 25 × 25 μm2) hè stata tagliata è diluita cù un fasciu di ioni Ga+ à una tensione di accelerazione di 30 kV, poi à 5 kV è una corrente di sonda di 40 pA per minimizà i danni superficiali. E sezzioni ultrasottili sò state poi piazzate nantu à una maglia di rame allargata (maglia Kochi) 39 utilizendu un micromanipulatore equipatu di FIB.
I pellets di Ryugu A0098 (1,6303 mg) è C0068 (0,6483 mg) sò stati sigillati duie volte in fogli di polietilene puru di alta purezza in una scatula di guanti piena di azotu puru nantu à u SPring-8 senza alcuna interazione cù l'atmosfera terrestre. A preparazione di u campione per JB-1 (una roccia di riferimentu geologicu emessa da u Geological Survey of Japan) hè stata realizata à l'Università Metropolitana di Tokyo.
L'INAA si trova à l'Istitutu per e Radiazioni Integrate è e Scienze Nucleari di l'Università di Kyoto. I campioni sò stati irradiati duie volte cù cicli d'irradiazione diversi scelti secondu a mezza vita di u nuclide utilizatu per a quantificazione di l'elementi. Prima, u campione hè statu irradiatu in un tubu d'irradiazione pneumatica per 30 secondi. I flussi di neutroni termichi è veloci in a fig. 3 sò 4,6 × 1012 è 9,6 × 1011 cm-2 s-1, rispettivamente, per determinà u cuntenutu di Mg, Al, Ca, Ti, V è Mn. I prudutti chimichi cum'è MgO (purezza 99,99%, Soekawa Chemical), Al (purezza 99,9%, Soekawa Chemical) è Si metal (purezza 99,999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) sò stati ancu irradiati per curregge e reazioni nucleari interferenti cum'è (n, n). U campione hè statu ancu irradiatu cù cloruru di sodiu (purezza 99,99%; MANAC) per curregge i cambiamenti in u flussu di neutroni.
Dopu l'irradiazione di neutroni, u fogliu di polietilene esternu hè statu rimpiazzatu cù unu novu, è a radiazione gamma emessa da u campione è da a riferenza hè stata immediatamente misurata cù un rilevatore di Ge. I stessi campioni sò stati re-irradiati per 4 ore in un tubu d'irradiazione pneumatica. 2 hà flussi di neutroni termichi è veloci di 5,6 x 1012 è 1,2 x 1012 cm-2 s-1, rispettivamente, per determinà Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, cuntenutu Se, Sb, Os, Ir è Au. I campioni di cuntrollu di Ga, As, Se, Sb, Os, Ir è Au sò stati irradiati applicendu quantità appropriate (da 10 à 50 μg) di soluzioni standard di concentrazioni cunnisciute di questi elementi nantu à dui pezzi di carta da filtru, seguita da l'irradiazione di i campioni. U conteggio di raggi gamma hè statu realizatu à l'Istitutu di Radiazione Integrata è Scienze Nucleari, Università di Kyoto è u Centru di Ricerca RI, Università Metropolitana di Tokyo. E procedure analitiche è i materiali di riferimentu per a determinazione quantitativa di l'elementi INAA sò listessi à quelli descritti in u nostru travagliu precedente.
Un diffrattometru di raggi X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per raccoglie i mudelli di diffrazione di i campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) à NIPR. Un diffrattometru di raggi X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per raccoglie i mudelli di diffrazione di i campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) à NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин оборазционных (Rygaku SmartLab) A0037 (≪1 мг) è C0087 (<1 мг) in NIPR. Un diffrattometru di raggi X (Rigaku SmartLab) hè statu utilizatu per raccoglie i mudelli di diffrazione di i campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) è C0087 (<1 mg) in NIPR.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的品氡品使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 的品氡品 Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) и C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с ис исповов рентгеновского дифрактометра (Rigaku SmartLab). I mudelli di diffrazione di raggi X di i campioni Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) è C0087 (<1 mg) sò stati ottenuti à NIPR utilizendu un diffrattometru di raggi X (Rigaku SmartLab).Tutti i campioni sò stati macinati in una polvere fina nantu à una cialda di siliciu non riflettente utilizendu una piastra di vetru zaffiro è poi spargugliati uniformemente nantu à a cialda di siliciu non riflettente senza alcun liquidu (acqua o alcolu). E cundizioni di misurazione sò e seguenti: a radiazione di raggi X Cu Kα hè generata à una tensione di u tubu di 40 kV è una corrente di u tubu di 40 mA, a lunghezza limite di a fessura hè di 10 mm, l'angulu di divergenza hè (1/6)°, a velocità di rotazione in u pianu hè di 20 rpm, è a gamma hè 2θ (doppiu angulu di Bragg) hè 3-100° è ci vole circa 28 ore per analizà. Sò state aduprate l'ottiche Bragg Brentano. U rilevatore hè un rilevatore di semiconduttori di siliciu unidimensionale (D/teX Ultra 250). I raggi X di Cu Kβ sò stati rimossi utilizendu un filtru Ni. Utilizendu campioni dispunibili, e misurazioni di saponite magnesiana sintetica (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentina (serpentina fogliare, Miyazu, Nikka) è pirrotite (monoclinica 4C, Chihua, Messicu Watts) sò state paragunate per identificà i picchi è aduprà dati di diffrazione di file di polvere da u Centru Internaziunale per i Dati di Diffrazione, dolomite (PDF 01-071-1662) è magnetite (PDF 00-019-0629). I dati di diffrazione di Ryugu sò stati ancu paragunati cù dati nantu à condriti carbonacee idroalterate, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, è Y 980115 CY (stadiu di riscaldamentu III, 500–750°C). U paragone hà mostratu similitudini cù Orgueil, ma micca cù Y-791198 è Y 980115.
I spettri NEXAFS cù u bordu di carbone K di sezioni ultrafini di campioni fatti da FIB sò stati misurati utilizendu u canale STXM BL4U à l'installazione di sincrotrone UVSOR à l'Istitutu di Scienze Moleculari (Okazaki, Giappone). A dimensione di u spot di un fasciu focalizatu otticamente cù una piastra di zona di Fresnel hè di circa 50 nm. U passu d'energia hè 0,1 eV per a struttura fine di a regione di u bordu vicinu (283,6-292,0 eV) è 0,5 eV (280,0-283,5 eV è 292,5-300,0 eV) per e regioni frontale è posteriore. U tempu per ogni pixel di l'immagine hè statu impostu à 2 ms. Dopu l'evacuazione, a camera analitica STXM hè stata riempita d'eliu à una pressione di circa 20 mbar. Questu aiuta à minimizà a deriva termica di l'equipaggiu otticu à raggi X in a camera è in u supportu di u campione, è ancu à riduce i danni è/o l'ossidazione di u campione. I spettri di carbone NEXAFS K-edge sò stati generati da dati impilati utilizendu u software aXis2000 è u software pruprietariu di trasfurmazioni di dati STXM. Nutate bè chì a scatula di trasferimentu di campioni è a scatula di guanti sò aduprate per evità l'ossidazione è a contaminazione di i campioni.
Dopu à l'analisi STXM-NEXAFS, a cumpusizione isotopica di l'idrogenu, di u carbone è di l'azotu di e fette di Ryugu FIB hè stata analizata aduprendu l'imaghjini isotopica cù un JAMSTEC NanoSIMS 50L. Un fasciu primariu di Cs+ focalizatu di circa 2 pA per l'analisi di l'isotopi di u carbone è di l'azotu è di circa 13 pA per l'analisi di l'isotopi di l'idrogenu hè rasterizatu annantu à una superficia di circa 24 × 24 µm2 à 30 × 30 µm2 annantu à u campione. Dopu à una prespray di 3 minuti à una corrente di fasciu primariu relativamente forte, ogni analisi hè stata iniziata dopu a stabilizazione di l'intensità di u fasciu secundariu. Per l'analisi di l'isotopi di u carbone è di l'azotu, l'imaghjini di 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– è 12C15N– sò state ottenute simultaneamente aduprendu a rilevazione multiplex multiplicatore à sette elettroni cù una risoluzione di massa di circa 9000, chì hè sufficiente per separà tutti i cumposti isotopici pertinenti. interferenza (vale à dì 12C1H nantu à 13C è 13C14N nantu à 12C15N). Per l'analisi di l'isotopi di l'idrogenu, sò state ottenute immagini 1H-, 2D- è 12C- cù una risoluzione di massa di circa 3000 cù rilevazione multipla utilizendu trè multiplicatori di elettroni. Ogni analisi hè custituita da 30 immagini scansionate di a stessa area, cù una maghjina custituita da 256 × 256 pixel per l'analisi di l'isotopi di u carbone è di l'azotu è 128 × 128 pixel per l'analisi di l'isotopi di l'idrogenu. U tempu di ritardu hè di 3000 µs per pixel per l'analisi di l'isotopi di u carbone è di l'azotu è 5000 µs per pixel per l'analisi di l'isotopi di l'idrogenu. Avemu utilizatu l'idratu di 1-idrossibenzotriazolo cum'è standard di isotopi di l'idrogenu, di u carbone è di l'azotu per calibrà a frazziunazione di massa strumentale45.
Per determinà a cumpusizione isotopica di u siliciu di a grafite presolare in u prufilu FIB C0068-25, avemu utilizatu sei multiplicatori di elettroni cù una risoluzione di massa di circa 9000. L'imagine sò custituite da 256 × 256 pixel cù un tempu di ritardu di 3000 µs per pixel. Avemu calibratu un strumentu di frazziunamentu di massa utilizendu wafer di siliciu cum'è standard di isotopi di idrogenu, carbone è siliciu.
L'imagine isotopiche sò state trattate cù u software d'imaghjini NanoSIMS45 di a NASA. I dati sò stati curretti per u tempu mortu di u multiplicatore di elettroni (44 ns) è l'effetti d'arrivu quasi simultaneu. Allineamentu di scansione differente per ogni imagine per curregge a deriva di l'imagine durante l'acquisizione. L'imagine isotopica finale hè creata aghjunghjendu ioni secundarii da ogni imagine per ogni pixel di scansione.
Dopu l'analisi STXM-NEXAFS è NanoSIMS, e stesse sezioni FIB sò state esaminate cù un microscopiu elettronicu à trasmissione (JEOL JEM-ARM200F) à una tensione d'accelerazione di 200 kV à Kochi, JAMSTEC. A microstruttura hè stata osservata cù un TEM à campu luminosu è un TEM à scansione à altu angulu in un campu scuru. E fasi minerali sò state identificate per diffrazione elettronica spot è imaging di banda di reticolo, è l'analisi chimica hè stata effettuata da EDS cù un rilevatore di deriva di siliciu di 100 mm2 è u software JEOL Analysis Station 4.30. Per l'analisi quantitativa, l'intensità caratteristica di i raggi X per ogni elementu hè stata misurata in a modalità di scansione TEM cù un tempu di acquisizione di dati fissu di 30 s, una zona di scansione di u fasciu di ~100 × 100 nm2, è una corrente di fasciu di 50 pA. U rapportu (Si + Al)-Mg-Fe in silicati stratificati hè statu determinatu cù u cuefficiente sperimentale k, currettu per u spessore, ottenutu da un standard di piropagarnettu naturale.
Tutte l'imagine è l'analisi aduprate in questu studiu sò dispunibili nantu à u Sistema di Archiviazione è Cumunicazione di Dati JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Questu articulu furnisce i dati uriginali.
Kitari, K. et al. Cumposizione superficiale di l'asteroide 162173 Ryugu cum'è osservata da u strumentu Hayabusa2 NIRS3. Science 364, 272–275.
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