از بازدید شما از Nature.com متشکریم. نسخه مرورگری که استفاده می‌کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد. برای بهترین تجربه، توصیه می‌کنیم از یک مرورگر به‌روز استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در Internet Explorer غیرفعال کنید). در عین حال، برای اطمینان از ادامه پشتیبانی، سایت را بدون استایل‌ها و جاوا اسکریپت رندر خواهیم کرد.
سیارک‌های نوع C که فرار و سرشار از مواد آلی هستند، ممکن است یکی از منابع اصلی آب روی زمین باشند. در حال حاضر، کندریت‌های حاوی کربن بهترین ایده را در مورد ترکیب شیمیایی آنها ارائه می‌دهند، اما اطلاعات مربوط به شهاب‌سنگ‌ها تحریف شده است: تنها بادوام‌ترین انواع پس از ورود به جو و سپس تعامل با محیط زمین زنده می‌مانند. در اینجا نتایج یک مطالعه حجمی و میکروآنالیزی دقیق از ذره اولیه ریوگو که توسط فضاپیمای هایابوسا-۲ به زمین تحویل داده شده است را ارائه می‌دهیم. ذرات ریوگو از نظر ترکیب، تطابق نزدیکی با کندریت‌های CI (نوع ایونا) از نظر شیمیایی تجزیه نشده اما تغییر یافته با آب دارند که به طور گسترده به عنوان شاخصی از ترکیب کلی منظومه شمسی استفاده می‌شوند. این نمونه، رابطه مکانی پیچیده‌ای را بین مواد آلیفاتیک غنی و سیلیکات‌های لایه‌ای نشان می‌دهد و حداکثر دمای حدود ۳۰ درجه سانتیگراد را در طول فرسایش آب نشان می‌دهد. ما فراوانی دوتریوم و دیازونیوم را یافتیم که با منشأ فراخورشیدی سازگار است. ذرات ریوگو آلوده نشده‌ترین و جدایی‌ناپذیرترین ماده بیگانه‌ای هستند که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و به بهترین شکل با ترکیب کلی منظومه شمسی مطابقت دارند.
از ژوئن ۲۰۱۸ تا نوامبر ۲۰۱۹، فضاپیمای هایابوسا۲ آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) یک بررسی گسترده از راه دور از سیارک ریوگو انجام داد. داده‌های طیف‌سنج مادون قرمز نزدیک (NIRS3) در هایابوسا-۲ نشان می‌دهد که ریوگو ممکن است از ماده‌ای مشابه کندریت‌های کربنی دگرگونی حرارتی و/یا ضربه‌ای تشکیل شده باشد. نزدیک‌ترین تطابق، کندریت CY (نوع یاماتو) ۲ است. آلبدوی پایین ریوگو را می‌توان با وجود تعداد زیادی از اجزای غنی از کربن و همچنین اندازه ذرات، تخلخل و اثرات هوازدگی فضایی توضیح داد. فضاپیمای هایابوسا-۲ دو فرود و نمونه‌برداری روی ریوگا انجام داد. در طول اولین فرود در ۲۱ فوریه ۲۰۱۹، مواد سطحی به دست آمد که در محفظه A کپسول بازگشت ذخیره شد و در طول دومین فرود در ۱۱ ژوئیه ۲۰۱۹، موادی در نزدیکی یک دهانه مصنوعی که توسط یک برخوردکننده قابل حمل کوچک تشکیل شده بود، جمع‌آوری شد. این نمونه‌ها در بخش C نگهداری می‌شوند. بررسی اولیه غیرمخرب ذرات در مرحله ۱ در محفظه‌های ویژه، غیرآلوده و پر از نیتروژن خالص در تأسیسات تحت مدیریت JAXA نشان داد که ذرات ریوگو بیشترین شباهت را به کندریت‌های CI4 دارند و «سطوح مختلفی از تنوع» را نشان می‌دهند. طبقه‌بندی به ظاهر متناقض ریوگو، مشابه کندریت‌های CY یا CI، تنها با بررسی دقیق ایزوتوپی، عنصری و کانی‌شناسی ذرات ریوگو قابل حل است. نتایج ارائه شده در اینجا مبنای محکمی برای تعیین اینکه کدام یک از این دو توضیح اولیه برای ترکیب کلی سیارک ریوگو محتمل‌تر است، ارائه می‌دهد.
هشت گلوله ریوگو (در مجموع تقریباً ۶۰ میلی‌گرم)، چهار گلوله از اتاق A و چهار گلوله از اتاق C، برای مدیریت تیم کوچی به فاز ۲ اختصاص داده شدند. هدف اصلی این مطالعه، روشن کردن ماهیت، منشأ و تاریخچه تکاملی سیارک ریوگو و مستندسازی شباهت‌ها و تفاوت‌های آن با سایر نمونه‌های فرازمینی شناخته شده مانند کندریت‌ها، ذرات غبار بین سیاره‌ای (IDPs) و دنباله‌دارهای بازگشتی است. نمونه‌های جمع‌آوری شده توسط ماموریت استارداست ناسا.
تجزیه و تحلیل دقیق کانی‌شناسی پنج دانه ریوگو (A0029، A0037، C0009، C0014 و C0068) نشان داد که آنها عمدتاً از فیلوسیلیکات‌های ریزدانه و درشت دانه (حدود 64 تا 88 درصد حجمی؛ شکل 1a، b، شکل تکمیلی 1) و جدول تکمیلی 1 تشکیل شده‌اند. فیلوسیلیکات‌های درشت دانه به صورت دانه‌های پینه‌دار (تا اندازه ده‌ها میکرون) در ماتریس‌های غنی از فیلوسیلیکات ریزدانه (با اندازه کمتر از چند میکرون) وجود دارند. ذرات سیلیکات لایه‌ای، همزیست‌های سرپانتین-ساپونیت هستند (شکل 1c). نقشه (Si + Al)-Mg-Fe همچنین نشان می‌دهد که ماتریس سیلیکات لایه‌ای توده‌ای ترکیبی میانی بین سرپانتین و ساپونیت دارد (شکل 2a، b). ماتریس فیلوسیلیکات شامل کانی‌های کربناتی (حدود ۲ تا ۲۱ درصد حجمی)، کانی‌های سولفیدی (حدود ۲.۴ تا ۵.۵ درصد حجمی) و مگنتیت (حدود ۳.۶ تا ۶.۸ درصد حجمی) است. یکی از ذرات مورد بررسی در این مطالعه (C0009) حاوی مقدار کمی (حدود ۰.۵ درصد حجمی) از سیلیکات‌های بی‌آب (الیوین و پیروکسن) بود که ممکن است به شناسایی ماده اولیه تشکیل‌دهنده سنگ خام ریوگو کمک کند. این سیلیکات بی‌آب در گلوله‌های ریوگو نادر است و فقط در گلوله C0009 به طور قطعی شناسایی شد. کربنات‌ها در ماتریس به صورت قطعاتی (کمتر از چند صد میکرون)، عمدتاً دولومیت، با مقادیر کمی کربنات کلسیم و برینل وجود دارند. مگنتیت به صورت ذرات جدا شده، فرامبوئیدها، پلاک‌ها یا سنگدانه‌های کروی وجود دارد. سولفیدها عمدتاً توسط پیروتیت به شکل منشورها/صفحات یا صفحات شش ضلعی نامنظم نشان داده می‌شوند. ماتریس حاوی مقدار زیادی پنتلاندیت زیر میکرونی یا در ترکیب با پیروتیت است. فازهای غنی از کربن (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) به طور گسترده در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات یافت می‌شوند. فازهای غنی از کربن (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) به طور گسترده در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات یافت می‌شوند. Богатые углеродом фазы (размером <10 mkm) فازهای غنی از کربن (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) به طور گسترده در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات یافت می‌شوند.富含碳的相（尺寸<10μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。富含碳的相（尺寸<10μm）普遍存在于富含层状硅酸盐的基质中。 Богатые углеродом фазы (размером <10 mkm) در богатой филлосиликатами матрице преобладают. فازهای غنی از کربن (با اندازه کمتر از 10 میکرومتر) در ماتریس غنی از فیلوسیلیکات غالب هستند.سایر کانی‌های فرعی در جدول تکمیلی ۱ نشان داده شده‌اند. فهرست کانی‌های تعیین‌شده از الگوی پراش پرتو ایکس مخلوط C0087 و A0029 و A0037 با فهرست کاندریت‌های CI (Orgueil) بسیار سازگار است، اما با کاندریت‌های CY و CM (نوع Mighei) تفاوت زیادی دارد (شکل ۱ با داده‌های گسترده و شکل تکمیلی ۲). محتوای کل عناصر دانه‌های ریوگو (A0098، C0068) نیز با کاندریت ۶ CI سازگار است (داده‌های گسترده، شکل ۲ و جدول تکمیلی ۲). در مقابل، کاندریت‌های CM از عناصر با فراریت متوسط ​​و بالا، به‌ویژه منگنز و روی، و از عناصر نسوز بیشتر تهی هستند۷. غلظت برخی از عناصر بسیار متفاوت است، که ممکن است بازتابی از ناهمگونی ذاتی نمونه به دلیل اندازه کوچک ذرات منفرد و سوگیری نمونه‌برداری حاصل باشد. تمام ویژگی‌های سنگ‌شناسی، کانی‌شناسی و عنصری نشان می‌دهد که دانه‌های ریوگو بسیار شبیه به کندریت‌های CI8،9،10 هستند. یک استثنای قابل توجه، عدم وجود فری‌هیدریت و سولفات در دانه‌های ریوگو است که نشان می‌دهد این کانی‌ها در کندریت‌های CI توسط هوازدگی زمینی تشکیل شده‌اند.
الف) تصویر پرتو ایکس ترکیبی از Mg Kα (قرمز)، Ca Kα (سبز)، Fe Kα (آبی) و S Kα (زرد) مقطع خشک و صیقل داده شده C0068. این بخش شامل سیلیکات‌های لایه‌ای (قرمز: ~88 درصد حجمی)، کربنات‌ها (دولومیت؛ سبز روشن: ~1.6 درصد حجمی)، مگنتیت (آبی: ~5.3 درصد حجمی) و سولفیدها (زرد: سولفید = ~2.5 درصد حجمی) است. ب) تصویر ناحیه کانتور در الکترون‌های پراکنده شده برگشتی روی الف) Bru - نابالغ؛ Dole - دولومیت؛ FeS سولفید آهن است؛ Mag - مگنتیت؛ juice - سنگ صابون؛ Srp - سرپانتین. ج) تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) با وضوح بالا از یک رشد متقابل ساپونیت-سرپانتین معمولی که نوارهای شبکه‌ای سرپانتین و ساپونیت را به ترتیب با اندازه‌های 0.7 نانومتر و 1.1 نانومتر نشان می‌دهد.
ترکیب ماتریس و سیلیکات لایه‌ای (به درصد) ذرات ریوگو A0037 (دایره‌های قرمز پررنگ) و C0068 (دایره‌های آبی پررنگ) در سیستم سه‌تایی (Si+Al)-Mg-Fe نشان داده شده است. الف) نتایج میکروآنالیز کاوشگر الکترونی (EPMA) در مقابل کندریت‌های CI (Ivuna، Orgueil، Alais)16 که برای مقایسه با رنگ خاکستری نشان داده شده‌اند، رسم شده است. ب) آنالیز TEM روبشی (STEM) و طیف‌سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDS) برای مقایسه با شهاب‌سنگ‌های Orgueil9 و Murchison46 و IDP47 هیدراته نشان داده شده است. فیلوسیلیکات‌های ریزدانه و درشت‌دانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و از ذرات کوچک سولفید آهن اجتناب شد. خطوط نقطه‌چین در a و b خطوط انحلال ساپونیت و سرپانتین را نشان می‌دهند. ترکیب غنی از آهن در a ممکن است به دلیل دانه‌های سولفید آهن زیر میکرونی در دانه‌های سیلیکات لایه‌ای باشد که با وضوح مکانی آنالیز EPMA قابل حذف نیستند. نقاط داده‌ای با محتوای Si بالاتر از ساپونیت در b ممکن است ناشی از وجود مواد غنی از سیلیکون آمورف نانومقیاس در شکاف‌های لایه فیلوسیلیکات باشد. تعداد آنالیزها: N=69 برای A0037، N=68 برای EPMA، N=68 برای C0068، N=19 برای A0037 و N=27 برای C0068 برای STEM-EDS. c، نقشه ایزوتوپ ذره تری‌اکسی ریوگو C0014-4 در مقایسه با مقادیر کندریت CI (Orgueil)، CY (Y-82162) و داده‌های ادبیات (CM و C2-ung)41،48،49. ما داده‌هایی را برای شهاب‌سنگ‌های Orgueil و Y-82162 به دست آورده‌ایم. CCAM خطی از کانی‌های کندریت کربنی بی‌آب است، TFL یک خط تقسیم خشکی است. نقشه‌های d، Δ17O و δ18O از ذره ریوگو C0014-4، کندریت CI (Orgueil) و کندریت CY (Y-82162) (این مطالعه). Δ17O_Ryugu: مقدار Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: مقدار میانگین Δ17O برای Orgueil. Δ17O_Y-82162: مقدار میانگین Δ17O برای Y-82162. داده‌های CI و CY از مقالات ۴۱، ۴۸، ۴۹ نیز برای مقایسه نشان داده شده‌اند.
آنالیز ایزوتوپ جرمی اکسیژن بر روی یک نمونه 1.83 میلی‌گرمی از ماده استخراج شده از دانه‌های C0014 با استفاده از فلوراسیون لیزری انجام شد (روش‌ها). برای مقایسه، ما هفت کپی از Orgueil (CI) (جرم کل = 8.96 میلی‌گرم) و هفت کپی از Y-82162 (CY) (جرم کل = 5.11 میلی‌گرم) را اجرا کردیم (جدول تکمیلی 3).
شکل 2d جدایی واضحی از Δ17O و δ18O بین میانگین وزنی ذرات Orgueil و Ryugu در مقایسه با Y-82162 را نشان می‌دهد. Δ17O ذره Ryugu C0014-4 با وجود همپوشانی در 2 sd، بیشتر از ذره Orgeil است. ذرات Ryugu در مقایسه با Orgeil مقادیر Δ17O بالاتری دارند که ممکن است منعکس کننده آلودگی زمینی دومی از زمان سقوط آن در سال 1864 باشد. هوازدگی در محیط زمینی11 لزوماً منجر به ترکیب اکسیژن اتمسفر می‌شود و تجزیه و تحلیل کلی را به خط تفکیک زمینی (TFL) نزدیک‌تر می‌کند. این نتیجه با داده‌های کانی‌شناسی (که قبلاً مورد بحث قرار گرفت) سازگار است که دانه‌های Ryugu حاوی هیدرات یا سولفات نیستند، در حالی که Orgeil حاوی آن است.
بر اساس داده‌های کانی‌شناسی فوق، این نتایج از ارتباط بین دانه‌های ریوگو و کندریت‌های CI پشتیبانی می‌کنند، اما ارتباط کندریت‌های CY را رد می‌کنند. این واقعیت که دانه‌های ریوگو با کندریت‌های CY که نشانه‌های واضحی از کانی‌شناسی آب‌زدایی نشان می‌دهند، مرتبط نیستند، گیج‌کننده است. مشاهدات مداری ریوگو نشان می‌دهد که دچار آب‌زدایی شده و بنابراین احتمالاً از مواد CY تشکیل شده است. دلایل این تفاوت آشکار هنوز مشخص نیست. تجزیه و تحلیل ایزوتوپ اکسیژن سایر ذرات ریوگو در مقاله همراه ۱۲ ارائه شده است. با این حال، نتایج این مجموعه داده‌های گسترده نیز با ارتباط بین ذرات ریوگو و کندریت‌های CI سازگار است.
با استفاده از تکنیک‌های میکروآنالیز هماهنگ (شکل تکمیلی 3)، توزیع فضایی کربن آلی را در کل سطح کسر پرتو یونی متمرکز (FIB) C0068.25 بررسی کردیم (شکل‌های 3a-f). طیف‌های جذب اشعه ایکس ساختار ریز کربن (NEXAFS) در لبه نزدیک در بخش C0068.25 که چندین گروه عاملی - آروماتیک یا C=C (285.2 eV)، C=O (286.5 eV)، CH (287.5 eV) و C( =O)O (288.8 eV) - را نشان می‌دهد، ساختار گرافن در 291.7 eV وجود ندارد (شکل 3a)، که به معنی درجه پایین تغییر حرارتی است. پیک قوی CH (287.5 eV) مربوط به مواد آلی جزئی C0068.25 با مواد آلی نامحلول کندریت‌های کربنی که قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته‌اند متفاوت است و بیشتر شبیه به IDP14 و ذرات دنباله‌دار به‌دست‌آمده توسط ماموریت Stardust است. یک پیک قوی CH در 287.5 eV و یک پیک بسیار ضعیف آروماتیک یا C=C در 285.2 eV نشان می‌دهد که ترکیبات آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک هستند (شکل 3a و شکل تکمیلی 3a). نواحی غنی از ترکیبات آلیفاتیک در فیلوسیلیکات‌های دانه درشت و همچنین در نواحی با ساختار کربن آروماتیک (یا C=C) ضعیف قرار دارند (شکل 3c، d). در مقابل، A0037,22 (شکل تکمیلی 3) تا حدی محتوای کمتری از مناطق غنی از کربن آلیفاتیک را نشان داد. کانی‌شناسی زیرین این دانه‌ها غنی از کربنات‌ها است، مشابه کندریت CI 16، که نشان دهنده تغییر گسترده آب منبع است (جدول تکمیلی 1). شرایط اکسیداسیون، غلظت‌های بالاتری از گروه‌های عاملی کربونیل و کربوکسیل را در ترکیبات آلی مرتبط با کربنات‌ها ترجیح می‌دهد. توزیع زیر میکرونی مواد آلی با ساختارهای کربن آلیفاتیک می‌تواند بسیار متفاوت از توزیع سیلیکات‌های لایه‌ای دانه درشت باشد. نشانه‌هایی از ترکیبات آلی آلیفاتیک مرتبط با فیلوسیلیکات-OH در شهاب‌سنگ دریاچه تاگیش یافت شد. داده‌های میکروآنالیزی هماهنگ نشان می‌دهد که مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک ممکن است در سیارک‌های نوع C گسترده باشند و ارتباط نزدیکی با فیلوسیلیکات‌ها داشته باشند. این نتیجه‌گیری با گزارش‌های قبلی از CHهای آلیفاتیک/آروماتیک در ذرات ریوگو که توسط MicroOmega، یک میکروسکوپ فراطیفی نزدیک به مادون قرمز، نشان داده شده است، سازگار است. یک سوال مهم و حل نشده این است که آیا خواص منحصر به فرد ترکیبات آلی غنی از کربن آلیفاتیک مرتبط با فیلوسیلیکات‌های دانه درشت مشاهده شده در این مطالعه، فقط در سیارک ریوگو یافت می‌شود یا خیر.
الف) طیف‌های کربن NEXAFS که در ناحیه غنی از آروماتیک (C=C) (قرمز)، در ناحیه غنی از آلیفاتیک (سبز) و در ماتریس (آبی) به 292 eV نرمال شده‌اند. خط خاکستری طیف آلی نامحلول Murchison 13 برای مقایسه است. au، واحد داوری. ب) تصویر طیفی میکروسکوپ اشعه ایکس عبوری روبشی (STXM) از یک لبه K کربنی که نشان می‌دهد بخش تحت سلطه کربن است. ج) نمودار ترکیبی RGB با نواحی غنی از آروماتیک (C=C) (قرمز)، نواحی غنی از آلیفاتیک (سبز) و ماتریس (آبی). د) مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک در فیلوسیلیکات دانه درشت متمرکز شده‌اند، این ناحیه از کادرهای نقطه‌چین سفید در b و c بزرگ شده است. ه) نانوکره‌های بزرگ (ng-1) در ناحیه بزرگ شده از کادر نقطه‌چین سفید در b و c. برای: پیروتیت. پ) نیکل-کرومیت. f، طیف‌سنجی جرمی یون ثانویه در مقیاس نانو (NanoSIMS)، تصاویر عنصری هیدروژن (1H)، کربن (12C) و نیتروژن (12C14N)، تصاویر نسبت عناصر 12C/1H، و تصاویر ایزوتوپ‌های متقاطع δD، δ13C و δ15N - بخش PG-1: گرافیت پیش از خورشید با غنی‌سازی شدید 13C (جدول تکمیلی 4).
مطالعات سینتیکی تخریب مواد آلی در شهاب‌سنگ‌های مورچیسون می‌تواند اطلاعات مهمی در مورد توزیع ناهمگن مواد آلی آلیفاتیک غنی از دانه‌های ریوگو ارائه دهد. این مطالعه نشان می‌دهد که پیوندهای CH آلیفاتیک در مواد آلی تا حداکثر دمای حدود 30 درجه سانتیگراد در ماده والد باقی می‌مانند و/یا با روابط زمان-دما تغییر می‌کنند (مثلاً 200 سال در 100 درجه سانتیگراد و 0 درجه سانتیگراد 100 میلیون سال). اگر پیش‌ساز بیش از یک زمان مشخص در دمای معین گرم نشود، توزیع اولیه مواد آلی آلیفاتیک غنی از فیلوسیلیکات ممکن است حفظ شود. با این حال، تغییرات آب سنگ منشأ ممکن است این تفسیر را پیچیده کند، زیرا A0037 غنی از کربنات هیچ ناحیه آلیفاتیک غنی از کربن مرتبط با فیلوسیلیکات‌ها را نشان نمی‌دهد. این تغییر دمای پایین تقریباً با وجود فلدسپار مکعبی در دانه‌های ریوگو مطابقت دارد (جدول تکمیلی 1) 20.
بخش C0068.25 (ng-1؛ شکل‌های 3a-c,e) حاوی یک نانوکره بزرگ است که طیف‌های بسیار آروماتیک (یا C=C)، نسبتاً آلیفاتیک و ضعیف C(=O)O و C=O را نشان می‌دهد. امضای کربن آلیفاتیک با امضای مواد آلی نامحلول توده‌ای و نانوکره‌های آلی مرتبط با کندریت‌ها (شکل 3a) مطابقت ندارد 17،21. تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی رامان و مادون قرمز نانوکره‌ها در دریاچه تاگیش نشان داد که آنها از ترکیبات آلیفاتیک و اکسید شده و ترکیبات آلی آروماتیک چند حلقه‌ای نامنظم با ساختار پیچیده تشکیل شده‌اند22،23. از آنجا که ماتریس اطراف حاوی مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک است، امضای کربن آلیفاتیک در ng-1 ممکن است یک مصنوع تحلیلی باشد. جالب توجه است که ng-1 حاوی سیلیکات‌های آمورف تعبیه شده است (شکل 3e)، بافتی که هنوز برای هیچ ماده آلی فرازمینی گزارش نشده است. سیلیکات‌های آمورف ممکن است اجزای طبیعی ng-1 باشند یا از آمورفیزاسیون سیلیکات‌های آبی/بی‌آب توسط پرتو یونی و/یا الکترونی در طول آنالیز حاصل شوند.
تصاویر یونی NanoSIMS از بخش C0068.25 (شکل 3f) تغییرات یکنواختی را در δ13C و δ15N نشان می‌دهند، به جز دانه‌های پیش خورشیدی با غنی‌سازی زیاد 13C به میزان 30811‰ (PG-1 در تصویر δ13C در شکل 3f) (جدول تکمیلی 4). تصاویر دانه‌های بنیادی اشعه ایکس و تصاویر TEM با وضوح بالا فقط غلظت کربن و فاصله بین صفحات پایه 0.3 نانومتر را نشان می‌دهند که مربوط به گرافیت است. قابل توجه است که مقادیر δD (841 ± 394‰) و δ15N (169 ± 95‰)، غنی از ماده آلی آلیفاتیک مرتبط با فیلوسیلیکات‌های دانه درشت، کمی بالاتر از میانگین کل منطقه C (δD = 528 ± 139‰) هستند. ‰، δ15N = 67 ± 15 ‰) در C0068.25 (جدول تکمیلی 4). این مشاهده نشان می‌دهد که مواد آلی غنی از آلیفاتیک در فیلوسیلیکات‌های دانه درشت ممکن است ابتدایی‌تر از مواد آلی اطراف باشند، زیرا دومی ممکن است در جسم اصلی، تبادل ایزوتوپی با آب اطراف انجام داده باشد. از طرف دیگر، این تغییرات ایزوتوپی همچنین ممکن است به فرآیند تشکیل اولیه مربوط باشند. تفسیر می‌شود که سیلیکات‌های لایه‌ای ریزدانه در کندریت‌های CI در نتیجه تغییر مداوم خوشه‌های سیلیکات دانه درشت بی‌آب اولیه تشکیل شده‌اند. ماده آلی غنی از آلیفاتیک ممکن است از مولکول‌های پیش‌ساز در دیسک پیش‌سیاره‌ای یا محیط بین ستاره‌ای قبل از تشکیل منظومه شمسی تشکیل شده باشند و سپس در طول تغییرات آب جسم مادر ریوگو (بزرگ) کمی تغییر یافته باشند. اندازه (کمتر از 1.0 کیلومتر) ریوگو برای حفظ گرمای داخلی کافی جهت دگرسانی آبی و تشکیل کانی‌های آبدار بسیار کوچک است. اندازه (کمتر از 1.0 کیلومتر) ریوگو برای حفظ گرمای داخلی کافی جهت دگرسانی آبی و تشکیل کانی‌های آبدار بسیار کوچک است. اندازه (<1.0 کیلومتر) Рюгу слишком мал, مینرالوف۲۵. اندازه (کمتر از ۱.۰ کیلومتر) ریوگو برای حفظ گرمای داخلی کافی جهت تغییر آب و تشکیل کانی‌های آب بسیار کوچک است. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水2 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水2 Размер Рюгу (<1,0 کیلومتر) слишком мал، чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды со образованием водных минералов25. اندازه ریوگو (کمتر از ۱.۰ کیلومتر) برای تحمل گرمای داخلی جهت تغییر آب به کانی‌های آب بسیار کوچک است.بنابراین، ممکن است به اجداد ریوگو با اندازه ده‌ها کیلومتر نیاز باشد. مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک ممکن است به دلیل ارتباط با فیلوسیلیکات‌های دانه درشت، نسبت‌های ایزوتوپی اولیه خود را حفظ کنند. با این حال، ماهیت دقیق حامل‌های سنگین ایزوتوپی به دلیل اختلاط پیچیده و ظریف اجزای مختلف در این بخش‌های FIB نامشخص است. این‌ها می‌توانند مواد آلی غنی از ترکیبات آلیفاتیک در گرانول‌های ریوگو یا فیلوسیلیکات‌های درشت اطراف آن‌ها باشند. توجه داشته باشید که مواد آلی تقریباً در تمام کندریت‌های کربنی (از جمله کندریت‌های CI) تمایل دارند که از نظر D غنی‌تر از فیلوسیلیکات‌ها باشند، به استثنای شهاب‌سنگ‌های CM Paris 24, 26.
نمودارهای حجم δD و δ15N برش‌های FIB به‌دست‌آمده برای برش‌های FIB A0002.23 و A0002.26، A0037.22 و A0037.23 و C0068.23، C0068.25 و C0068.26 (در مجموع هفت برش FIB از سه ذره ریوگو). مقایسه NanoSIMS با سایر اجرام منظومه شمسی در شکل 4 (جدول تکمیلی 4) نشان داده شده است.27،28. تغییرات حجم در δD و δ15N در پروفایل‌های A0002، A0037 و C0068 با مقادیر موجود در IDP سازگار است، اما بیشتر از کندریت‌های CM و CI است (شکل 4). توجه داشته باشید که محدوده مقادیر δD برای نمونه دنباله‌دار 29 (-240 تا 1655‰) بزرگتر از ریوگو است. حجم‌های δD و δ15N در پروفایل‌های ریوکیو، به طور معمول، کمتر از میانگین برای دنباله‌دارهای خانواده مشتری و ابر اورت هستند (شکل 4). مقادیر پایین‌تر δD در کندریت‌های CI ممکن است نشان‌دهنده تأثیر آلودگی زمینی در این نمونه‌ها باشد. با توجه به شباهت‌های بین بلز، دریاچه تاگیش و IDP، ناهمگونی زیاد در مقادیر δD و δN در ذرات ریوگو ممکن است نشان‌دهنده تغییرات در امضاهای ایزوتوپی اولیه ترکیبات آلی و آبی در اوایل منظومه شمسی باشد. تغییرات ایزوتوپی مشابه در δD و δN در ذرات ریوگو و IDP نشان می‌دهد که هر دو می‌توانستند از موادی از یک منبع تشکیل شده باشند. اعتقاد بر این است که IDPها از منابع دنباله‌داری 14 سرچشمه می‌گیرند. بنابراین، ریوگو ممکن است حاوی موادی شبیه دنباله‌دار و/یا حداقل از منظومه شمسی بیرونی باشد. با این حال، این ممکن است دشوارتر از آن چیزی باشد که ما در اینجا بیان می‌کنیم به دلیل (1) مخلوط آب غنی از اسفرولیتی و D روی جرم مادر 31 و (2) نسبت D/H دنباله‌دار به عنوان تابعی از فعالیت دنباله‌دار 32. با این حال، دلایل ناهمگونی مشاهده شده ایزوتوپ‌های هیدروژن و نیتروژن در ذرات ریوگو به طور کامل درک نشده است، که تا حدودی به دلیل تعداد محدود آنالیزهای موجود امروزه است. نتایج سیستم‌های ایزوتوپ هیدروژن و نیتروژن هنوز این احتمال را مطرح می‌کند که ریوگو حاوی بیشتر مواد خارج از منظومه شمسی است و بنابراین ممکن است شباهت‌هایی با دنباله‌دارها نشان دهد. مشخصات ریوگو هیچ همبستگی ظاهری بین δ13C و δ15N نشان نداد (جدول تکمیلی 4).
ترکیب ایزوتوپی کلی H و N ذرات ریوگو (دایره‌های قرمز: A0002، A0037؛ دایره‌های آبی: C0068) با قدر خورشیدی ۲۷، خانواده متوسط ​​مشتری (JFC27) و دنباله‌دارهای ابر اورت (OCC27)، IDP28 و کندرول‌های کربنی همبستگی دارد. مقایسه شهاب سنگ ۲۷ (CI، CM، CR، C2-ung). ترکیب ایزوتوپی در جدول تکمیلی ۴ آمده است. خطوط نقطه‌چین مقادیر ایزوتوپ‌های زمینی برای H و N هستند.
انتقال مواد فرار (مثلاً مواد آلی و آب) به زمین همچنان یک نگرانی است26،27،33. مواد آلی زیر میکرونی مرتبط با فیلوسیلیکات‌های درشت در ذرات ریوگو که در این مطالعه شناسایی شده‌اند، ممکن است منبع مهمی از مواد فرار باشند. مواد آلی موجود در فیلوسیلیکات‌های درشت دانه، در مقایسه با مواد آلی موجود در ماتریس‌های ریز دانه، در برابر تخریب16،34 و پوسیدگی35 بهتر محافظت می‌شوند. ترکیب ایزوتوپی سنگین‌تر هیدروژن در ذرات به این معنی است که بعید است آنها تنها منبع مواد فرار منتقل شده به زمین اولیه باشند. آنها می‌توانند با اجزایی با ترکیب ایزوتوپی هیدروژن سبک‌تر مخلوط شوند، همانطور که اخیراً در فرضیه وجود آب ناشی از باد خورشیدی در سیلیکات‌ها مطرح شده است.
در این مطالعه، ما نشان می‌دهیم که شهاب‌سنگ‌های CI، علیرغم اهمیت ژئوشیمیایی خود به عنوان نماینده‌ای از ترکیب کلی منظومه شمسی،6،10 نمونه‌های آلوده زمینی هستند. ما همچنین شواهد مستقیمی برای برهمکنش‌های بین مواد آلی آلیفاتیک غنی و مواد معدنی آبدار مجاور ارائه می‌دهیم و پیشنهاد می‌کنیم که ریوگو ممکن است حاوی مواد فراخورشیدی باشد37. نتایج این مطالعه به وضوح اهمیت نمونه‌برداری مستقیم از پروتواستروئیدها و لزوم انتقال نمونه‌های برگشتی در شرایط کاملاً بی‌اثر و استریل را نشان می‌دهد. شواهد ارائه شده در اینجا نشان می‌دهد که ذرات ریوگو بدون شک یکی از آلوده‌ترین مواد منظومه شمسی موجود برای تحقیقات آزمایشگاهی هستند و مطالعه بیشتر این نمونه‌های گرانبها بدون شک درک ما از فرآیندهای اولیه منظومه شمسی را گسترش خواهد داد. ذرات ریوگو بهترین نماینده ترکیب کلی منظومه شمسی هستند.
برای تعیین ریزساختار پیچیده و خواص شیمیایی نمونه‌های در مقیاس زیر میکرون، از توموگرافی کامپیوتری مبتنی بر تابش سینکروترون (SR-XCT) و آنالیز پراش اشعه ایکس SR (XRD)-CT، FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM استفاده کردیم. هیچ تخریب، آلودگی ناشی از جو زمین و هیچ آسیبی از ذرات ریز یا نمونه‌های مکانیکی مشاهده نشد. در عین حال، ما آنالیز حجمی سیستماتیک را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)-EDS، EPMA، XRD، آنالیز فعال‌سازی نوترونی دستگاهی (INAA) و تجهیزات فلوراسیون ایزوتوپ اکسیژن لیزری انجام داده‌ایم. روش‌های سنجش در شکل تکمیلی 3 نشان داده شده است و هر سنجش در بخش‌های بعدی شرح داده شده است.
ذرات سیارک ریوگو از ماژول بازگشت به جو هایابوسا-۲ بازیابی و بدون آلودگی جو زمین به مرکز کنترل JAXA در ساگامیهارا، ژاپن تحویل داده شدند.4 پس از بررسی‌های اولیه و غیرمخرب در یک مرکز تحت مدیریت JAXA، از ظروف انتقال بین سایتی قابل آب‌بندی و کیسه‌های کپسول نمونه (کریستال یاقوت کبود با قطر 10 یا 15 میلی‌متر و فولاد ضد زنگ، بسته به اندازه نمونه) استفاده کنید تا از تداخل محیطی و/یا آلاینده‌های زمینی (مانند بخار آب، هیدروکربن‌ها، گازهای جوی و ذرات ریز) و آلودگی متقابل بین نمونه‌ها در طول آماده‌سازی نمونه و حمل و نقل بین مؤسسات و دانشگاه‌ها جلوگیری شود.38 برای جلوگیری از تخریب و آلودگی ناشی از تعامل با جو زمین (بخار آب و اکسیژن)، انواع آماده‌سازی نمونه (از جمله تراشیدن با اسکنه تانتالیوم، استفاده از اره سیمی الماسه متعادل (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) و برش اپوکسی) آماده‌سازی برای نصب) در محفظه مخصوص (glovebox) و در زیر گاز نیتروژن (N2) تمیز و خشک (نقطه شبنم: -80 تا -60 درجه سانتیگراد، O2 ~50-100 ppm) انجام شد. تمام اقلام مورد استفاده در اینجا با ترکیبی از آب فوق خالص و اتانول با استفاده از امواج فراصوت با فرکانس‌های مختلف تمیز می‌شوند.
در اینجا ما مجموعه شهاب سنگ‌های موسسه ملی تحقیقات قطبی (NIPR) از مرکز تحقیقات شهاب سنگ قطب جنوب (CI: Orgueil، CM2.4: Yamato (Y)-791198، CY: Y-82162 و CY: Y 980115) را مطالعه می‌کنیم.
برای انتقال بین ابزارهای SR-XCT، NanoSIMS، STXM-NEXAFS و آنالیز TEM، از نگهدارنده نمونه فوق نازک جهانی که در مطالعات قبلی شرح داده شده است، استفاده کردیم.
آنالیز SR-XCT نمونه‌های ریوگو با استفاده از سیستم یکپارچه CT BL20XU/SPring-8 انجام شد. سیستم یکپارچه CT شامل حالت‌های اندازه‌گیری مختلفی است: حالت میدان دید وسیع و حالت وضوح پایین (WL) برای ثبت کل ساختار نمونه، حالت میدان دید باریک و حالت وضوح بالا (NH) برای اندازه‌گیری دقیق مساحت نمونه. از بهره و رادیوگرافی برای به دست آوردن الگوی پراش حجم نمونه و انجام XRD-CT برای به دست آوردن نمودار دوبعدی از فازهای معدنی صفحه افقی در نمونه استفاده کنید. توجه داشته باشید که همه اندازه‌گیری‌ها را می‌توان بدون استفاده از سیستم داخلی برای برداشتن نگهدارنده نمونه از پایه انجام داد که امکان اندازه‌گیری‌های دقیق CT و XRD-CT را فراهم می‌کند. آشکارساز اشعه ایکس حالت WL (BM AA40P؛ Hamamatsu Photonics) به یک دوربین نیمه‌رسانای اکسید فلزی (CMOS) اضافی با ابعاد 4608 × 4608 پیکسل (C14120-20P؛ Hamamatsu Photonics) با یک سوسوزن متشکل از 10 میکرومتر ضخامت تک کریستال لوتتیوم آلومینیوم گارنت (Lu3Al5O12:Ce) و لنز رله مجهز شده بود. اندازه پیکسل در حالت WL حدود 0.848 میکرومتر است. بنابراین، میدان دید (FOV) در حالت WL تقریباً 6 میلی‌متر در حالت CT با افست است. آشکارساز اشعه ایکس حالت NH (BM AA50؛ Hamamatsu Photonics) به یک سوسوزن گادولینیوم-آلومینیوم-گالیوم گارنت (Gd3Al2Ga3O12) با ضخامت 20 میکرومتر، یک دوربین CMOS (C11440-22CU) با وضوح 2048 × 2048 پیکسل؛ Hamamatsu Photonics) و یک لنز ×20 مجهز شده بود. اندازه پیکسل در حالت NH حدود 0.25 میکرومتر و میدان دید حدود 0.5 میلی‌متر است. آشکارساز حالت XRD (BM AA60؛ Hamamatsu Photonics) به یک سوسوزن متشکل از یک صفحه پودری P43 (Gd2O2S:Tb) با ضخامت 50 میکرومتر، یک دوربین CMOS با وضوح 2304 × 2304 پیکسل (C15440-20UP؛ Hamamatsu Photonics) و یک لنز رله مجهز شده بود. این آشکارساز دارای اندازه پیکسل مؤثر ۱۹.۰۵ میکرومتر و میدان دید ۴۳.۹ میلی‌متر مربع است. برای افزایش میدان دید (FOV)، ما از یک روش CT آفست در حالت WL استفاده کردیم. تصویر نور عبوری برای بازسازی CT شامل یک تصویر در محدوده ۱۸۰ تا ۳۶۰ درجه است که به صورت افقی در اطراف محور چرخش منعکس شده است و یک تصویر در محدوده ۰ تا ۱۸۰ درجه.
در حالت XRD، پرتو اشعه ایکس توسط یک صفحه منطقه فرنل متمرکز می‌شود. در این حالت، آشکارساز ۱۱۰ میلی‌متر پشت نمونه قرار می‌گیرد و نقطه پرتو ۳ میلی‌متر جلوتر از آشکارساز است. تصاویر پراش در محدوده 2θ از ۱.۴۳ درجه تا ۱۸.۰۰ درجه (گام شبکه d = ۱۶.۶-۱.۳۲ Å) با نقطه پرتو ایکس متمرکز در پایین میدان دید آشکارساز به دست آمدند. نمونه به صورت عمودی در فواصل منظم حرکت می‌کند و برای هر مرحله اسکن عمودی، نیم دور می‌چرخد. اگر ذرات معدنی هنگام چرخش ۱۸۰ درجه، شرط براگ را برآورده کنند، می‌توان پراش ذرات معدنی را در صفحه افقی به دست آورد. سپس تصاویر پراش برای هر مرحله اسکن عمودی در یک تصویر ترکیب شدند. شرایط سنجش SR-XRD-CT تقریباً مشابه شرایط سنجش SR-XRD است. در حالت XRD-CT، آشکارساز در فاصله ۶۹ میلی‌متر پشت نمونه قرار می‌گیرد. تصاویر پراش در محدوده 2θ از 1.2 درجه تا 17.68 درجه (d = 19.73 تا 1.35 Å) متغیر هستند، که در آن هم پرتو اشعه ایکس و هم محدودکننده پرتو در راستای مرکز میدان دید آشکارساز قرار دارند. نمونه را به صورت افقی اسکن کنید و نمونه را 180 درجه بچرخانید. تصاویر SR-XRD-CT با شدت اوج مواد معدنی به عنوان مقادیر پیکسلی بازسازی شدند. با اسکن افقی، نمونه معمولاً در 500 تا 1000 مرحله اسکن می‌شود.
برای تمام آزمایش‌ها، انرژی اشعه ایکس روی 30 کیلوالکترون‌ولت ثابت شد، زیرا این حد پایین نفوذ اشعه ایکس به شهاب‌سنگ‌هایی با قطر حدود 6 میلی‌متر است. تعداد تصاویر به‌دست‌آمده برای تمام اندازه‌گیری‌های سی‌تی‌اسکن در طول چرخش 180 درجه، 1800 تصویر (3600 تصویر برای برنامه افست سی‌تی‌اسکن) بود و زمان نوردهی برای تصاویر برای حالت WL، 100 میلی‌ثانیه، برای حالت NH، 300 میلی‌ثانیه، برای XRD و 50 میلی‌ثانیه برای XRD-CT بود. زمان اسکن نمونه معمولاً حدود 10 دقیقه در حالت WL، 15 دقیقه در حالت NH، 3 ساعت برای XRD و 8 ساعت برای SR-XRD-CT است.
تصاویر سی‌تی‌اسکن با استفاده از روش پس‌افکنی کانولوشن بازسازی و برای ضریب تضعیف خطی از 0 تا 80 سانتی‌متر نرمال‌سازی شدند. برای تجزیه و تحلیل داده‌های سه‌بعدی از نرم‌افزار Slice و برای تجزیه و تحلیل داده‌های XRD از نرم‌افزار muXRD استفاده شد.
ذرات ریوگو (A0029، A0037، C0009، C0014 و C0068) که با اپوکسی تثبیت شده بودند، به تدریج روی سطح تا سطح یک فیلم صیقلی الماسی 0.5 میکرومتری (3M) در شرایط خشک صیقل داده شدند و از تماس مواد با سطح در طول فرآیند صیقل دادن جلوگیری شد. سطح صیقل داده شده هر نمونه ابتدا توسط میکروسکوپ نوری بررسی شد و سپس الکترون‌های برگشتی برای به دست آوردن تصاویر کانی‌شناسی و بافت (BSE) نمونه‌ها و عناصر کیفی NIPR با استفاده از یک SEM JEOL JSM-7100F مجهز به طیف‌سنج پراکندگی انرژی (AZtec) به کار گرفته شدند. برای هر نمونه، محتوای عناصر اصلی و فرعی با استفاده از یک میکروآنالیزور پروب الکترونی (EPMA، JEOL JXA-8200) تجزیه و تحلیل شد. ذرات فیلوسیلیکات و کربنات را در 5 نانوآمپر، استانداردهای طبیعی و مصنوعی را در 15 کیلوالکترون ولت، سولفیدها، مگنتیت، الیوین و پیروکسن را در 30 نانوآمپر آنالیز کنید. عیارهای مودال از نقشه‌های عناصر و تصاویر BSE با استفاده از نرم‌افزار ImageJ 1.53 با آستانه‌های مناسب که به طور دلخواه برای هر ماده معدنی تعیین شده‌اند، محاسبه شدند.
آنالیز ایزوتوپ اکسیژن در دانشگاه آزاد (میلتون کینز، انگلستان) با استفاده از سیستم فلوراسیون لیزری مادون قرمز انجام شد. نمونه‌های Hayabusa2 در ظروف پر از نیتروژن برای انتقال بین مراکز به دانشگاه آزاد ۳۸ تحویل داده شدند.
بارگذاری نمونه در یک محفظه دستکش نیتروژن با سطح اکسیژن تحت نظارت زیر 0.1٪ انجام شد. برای کار تحلیلی Hayabusa2، یک محفظه نمونه نیکل جدید ساخته شد که تنها شامل دو سوراخ نمونه (قطر 2.5 میلی‌متر، عمق 5 میلی‌متر)، یکی برای ذرات Hayabusa2 و دیگری برای استاندارد داخلی ابسیدین بود. در طول تجزیه و تحلیل، چاه نمونه حاوی ماده Hayabusa2 با یک پنجره BaF2 داخلی تقریباً 1 میلی‌متر ضخامت و 3 میلی‌متر قطر پوشانده شد تا نمونه را در طول واکنش لیزری نگه دارد. جریان BrF5 به نمونه توسط یک کانال اختلاط گاز که در محفظه نمونه نیکل بریده شده بود، حفظ می‌شد. محفظه نمونه نیز طوری پیکربندی مجدد شد که بتوان آن را از خط فلوراسیون خلاء خارج کرد و سپس در یک محفظه دستکش پر از نیتروژن باز کرد. محفظه دو تکه با یک آب‌بند فشاری واشردار مسی و یک گیره زنجیره‌ای EVAC Quick Release CeFIX 38 مهر و موم شد. یک پنجره BaF2 با ضخامت 3 میلی‌متر در بالای محفظه امکان مشاهده همزمان نمونه و گرمایش لیزری را فراهم می‌کند. پس از بارگذاری نمونه، محفظه را دوباره محکم کنید و دوباره به خط فلوئوردار متصل کنید. قبل از تجزیه و تحلیل، محفظه نمونه به مدت یک شب تحت خلاء تا حدود ۹۵ درجه سانتیگراد گرم شد تا هرگونه رطوبت جذب شده از بین برود. پس از گرم کردن به مدت یک شب، اجازه داده شد تا محفظه تا دمای اتاق خنک شود و سپس بخشی که در طول انتقال نمونه در معرض جو قرار گرفته بود، با سه قسمت BrF5 برای حذف رطوبت پاکسازی شد. این روش‌ها تضمین می‌کنند که نمونه Hayabusa 2 در معرض جو قرار نگیرد و توسط رطوبت حاصل از بخشی از خط فلوئوردار که در طول بارگذاری نمونه به جو تخلیه می‌شود، آلوده نشود.
نمونه‌های ذرات Ryugu C0014-4 و Orgueil (CI) در یک حالت «تک» اصلاح‌شده42 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، در حالی که تجزیه و تحلیل Y-82162 (CY) بر روی یک سینی واحد با چندین چاهک نمونه41 انجام شد. با توجه به ترکیب بی‌آب آنها، استفاده از یک روش واحد برای کندریت‌های CY ضروری نیست. نمونه‌ها با استفاده از لیزر CO2 مادون قرمز Photon Machines Inc. با قدرت 50 وات (10.6 میکرومتر) که بر روی گانتری XYZ در حضور BrF5 نصب شده بود، گرم شدند. سیستم ویدئویی داخلی، روند واکنش را نظارت می‌کند. پس از فلوئوراسیون، O2 آزاد شده با استفاده از دو تله نیتروژن برودتی و یک بستر گرم KBr برای حذف هرگونه فلوئور اضافی، شستشو داده شد. ترکیب ایزوتوپی اکسیژن خالص شده بر روی طیف‌سنج جرمی دو کاناله Thermo Fisher MAT 253 با وضوح جرمی حدود 200 تجزیه و تحلیل شد.
در برخی موارد، مقدار O2 گازی آزاد شده در طول واکنش نمونه کمتر از 140 میکروگرم بود که حد تقریبی استفاده از دستگاه bellows در طیف‌سنج جرمی MAT 253 است. در این موارد، برای تجزیه و تحلیل از میکروولوم‌ها استفاده کنید. پس از تجزیه و تحلیل ذرات Hayabusa2، استاندارد داخلی ابسیدین فلوئوردار شد و ترکیب ایزوتوپ اکسیژن آن تعیین شد.
یون‌های قطعه NF+ NF3+ با پرتو با جرم ۳۳ (16O17O) تداخل می‌کنند. برای رفع این مشکل بالقوه، اکثر نمونه‌ها با استفاده از روش‌های جداسازی برودتی پردازش می‌شوند. این کار را می‌توان در جهت رو به جلو قبل از تجزیه و تحلیل MAT 253 یا به عنوان تجزیه و تحلیل دوم با بازگرداندن گاز تجزیه شده به غربال مولکولی مخصوص و عبور مجدد آن پس از جداسازی برودتی انجام داد. جداسازی برودتی شامل تأمین گاز به یک غربال مولکولی در دمای نیتروژن مایع و سپس تخلیه آن به یک غربال مولکولی اولیه در دمای -۱۳۰ درجه سانتیگراد است. آزمایش‌های گسترده نشان داده است که NF+ روی غربال مولکولی اول باقی می‌ماند و با استفاده از این روش هیچ تفکیک قابل توجهی رخ نمی‌دهد.
بر اساس تحلیل‌های مکرر استانداردهای داخلی ابسیدین ما، دقت کلی سیستم در حالت بیلوز عبارت است از: ±0.053‰ برای δ17O، ±0.095‰ برای δ18O، ±0.018‰ برای Δ17O (2sd). آنالیز ایزوتوپ اکسیژن با نماد دلتای استاندارد ارائه شده است، که در آن δ18O به صورت زیر محاسبه می‌شود:
همچنین برای δ17O از نسبت 17O/16O استفاده کنید. VSMOW استاندارد بین‌المللی برای استاندارد آب دریای متوسط ​​وین است. Δ17O نشان‌دهنده انحراف از خط تفکیک زمین است و فرمول محاسبه آن به صورت زیر است: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. تمام داده‌های ارائه شده در جدول تکمیلی 3 با در نظر گرفتن اختلاف مقادیر، تعدیل شده‌اند.
بخش‌هایی با ضخامت تقریبی ۱۵۰ تا ۲۰۰ نانومتر از ذرات ریوگو با استفاده از دستگاه Hitachi High Tech SMI4050 FIB در JAMSTEC، موسسه نمونه‌برداری هسته کوچی، استخراج شدند. توجه داشته باشید که تمام بخش‌های FIB از قطعات فرآوری نشده ذرات فرآوری نشده پس از خارج شدن از مخازن پر از گاز N2 برای انتقال بین اجسام، بازیابی شدند. این قطعات توسط SR-CT اندازه‌گیری نشدند، اما با حداقل قرار گرفتن در معرض جو زمین پردازش شدند تا از آسیب و آلودگی احتمالی که می‌تواند بر طیف لبه K کربن تأثیر بگذارد، جلوگیری شود. پس از رسوب یک لایه محافظ تنگستن، ناحیه مورد نظر (تا ۲۵ × ۲۵ میکرومتر مربع) با پرتو یون Ga+ با ولتاژ شتاب‌دهنده ۳۰ کیلوولت، سپس در ۵ کیلوولت و جریان پروب ۴۰ پیکوآمپر برش داده شده و نازک شد تا آسیب سطحی به حداقل برسد. سپس بخش‌های فوق نازک با استفاده از یک میکرومانیپولاتور مجهز به FIB روی یک مش مسی بزرگ شده (مش کوچی) ۳۹ قرار داده شدند.
قرص‌های ریوگو A0098 (1.6303 میلی‌گرم) و C0068 (0.6483 میلی‌گرم) دو بار در ورق‌های پلی‌اتیلن خالص با خلوص بالا در یک محفظه پر از نیتروژن خالص روی SPring-8 بدون هیچ گونه برهمکنشی با جو زمین مهر و موم شدند. آماده‌سازی نمونه برای JB-1 (یک سنگ مرجع زمین‌شناسی که توسط سازمان زمین‌شناسی ژاپن صادر شده است) در دانشگاه متروپولیتن توکیو انجام شد.
INAA در موسسه علوم هسته‌ای و تابش یکپارچه، دانشگاه کیوتو برگزار می‌شود. نمونه‌ها دو بار با چرخه‌های تابش مختلف که بر اساس نیمه عمر نوکلید مورد استفاده برای تعیین مقدار عنصر انتخاب شده بودند، تحت تابش قرار گرفتند. ابتدا، نمونه به مدت 30 ثانیه در یک لوله تابش پنوماتیک تابش داده شد. شار نوترون‌های حرارتی و سریع در شکل 3 به ترتیب 4.6 × 1012 و 9.6 × 1011 سانتی‌متر مربع بر ثانیه برای تعیین محتوای Mg، Al، Ca، Ti، V و Mn است. مواد شیمیایی مانند MgO (با خلوص 99.99٪، Soekawa Chemical)، Al (با خلوص 99.9٪، Soekawa Chemical) و فلز Si (با خلوص 99.999٪، FUJIFILM Wako Pure Chemical) نیز برای اصلاح واکنش‌های هسته‌ای مزاحم مانند (n، n) تابش داده شدند. نمونه همچنین با کلرید سدیم (با خلوص ۹۹.۹۹٪؛ MANAC) پرتودهی شد تا تغییرات شار نوترونی اصلاح شود.
پس از تابش نوترون، ورق پلی‌اتیلن بیرونی با یک ورق جدید جایگزین شد و تابش گامای ساطع شده توسط نمونه و مرجع بلافاصله با یک آشکارساز Ge اندازه‌گیری شد. همان نمونه‌ها به مدت ۴ ساعت در یک لوله تابش پنوماتیکی دوباره تابش داده شدند. 2 دارای شار نوترون حرارتی و سریع به ترتیب 5.6 1012 و 1.2 1012 سانتی‌متر مربع بر ثانیه برای تعیین Na، K، Ca، Sc، Cr، Fe، Co، Ni، Zn، Ga، As، محتوای Se، Sb، Os، Ir و Au است. نمونه‌های کنترل Ga، As، Se، Sb، Os، Ir و Au با اعمال مقادیر مناسب (از ۱۰ تا ۵۰ میکروگرم) از محلول‌های استاندارد با غلظت‌های مشخص از این عناصر بر روی دو قطعه کاغذ صافی تابش داده شدند و پس از آن نمونه‌ها تابش داده شدند. شمارش پرتو گاما در موسسه تابش یکپارچه و علوم هسته‌ای، دانشگاه کیوتو و مرکز تحقیقات RI، دانشگاه متروپولیتن توکیو انجام شد. روش‌های تحلیلی و مواد مرجع برای تعیین کمی عناصر INAA همان‌هایی هستند که در کار قبلی ما شرح داده شده‌اند.
از یک پراش‌سنج اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع‌آوری الگوهای پراش نمونه‌های ریوگو A0029 (کمتر از ۱ میلی‌گرم)، A0037 (≪۱ میلی‌گرم) و C0087 (کمتر از ۱ میلی‌گرم) در NIPR استفاده شد. از یک پراش‌سنج اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع‌آوری الگوهای پراش نمونه‌های ریوگو A0029 (کمتر از ۱ میلی‌گرم)، A0037 (≪۱ میلی‌گرم) و C0087 (کمتر از ۱ میلی‌گرم) در NIPR استفاده شد. Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (≪1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) در NIPR. از یک پراش‌سنج اشعه ایکس (Rigaku SmartLab) برای جمع‌آوری الگوهای پراش نمونه‌های ریوگو A0029 (کمتر از 1 میلی‌گرم)، A0037 (≪1 میلی‌گرم) و C0087 (کمتر از 1 میلی‌گرم) در NIPR استفاده شد.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 میلی گرم)、A0037 (<1 میلی گرم) 和C0087 (<1 میلی گرم) ゾ使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 میلی گرم)、A0037 (<1 میلی گرم) 和C0087 (<1 میلی گرم) ゾ Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 میلی گرم)، A0037 (<1 میلی گرم) و C0087 (<1 میلی گرم) با استفاده از NIPR با استفاده از رنتجُنیوم دیفراکتومترا (Rigaku SmartLab). الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه‌های ریوگو A0029 (کمتر از ۱ میلی‌گرم)، A0037 (کمتر از ۱ میلی‌گرم) و C0087 (کمتر از ۱ میلی‌گرم) با استفاده از دستگاه پراش‌سنج پرتو ایکس (Rigaku SmartLab) در NIPR به دست آمد.تمام نمونه‌ها با استفاده از یک صفحه شیشه‌ای یاقوت کبود روی یک ویفر سیلیکونی غیر بازتابنده به پودر ریز تبدیل شدند و سپس بدون هیچ مایعی (آب یا الکل) به طور یکنواخت روی ویفر سیلیکونی غیر بازتابنده پخش شدند. شرایط اندازه‌گیری به شرح زیر است: تابش اشعه ایکس Cu Kα در ولتاژ لامپ 40 کیلوولت و جریان لامپ 40 میلی‌آمپر تولید می‌شود، طول شکاف محدودکننده 10 میلی‌متر، زاویه واگرایی (1/6) درجه، سرعت چرخش درون صفحه 20 دور در دقیقه و محدوده 2θ (زاویه براگ مضاعف) 3-100 درجه است و تجزیه و تحلیل آن حدود 28 ساعت طول می‌کشد. از اپتیک براگ برنتانو استفاده شد. آشکارساز یک آشکارساز نیمه‌هادی سیلیکونی یک بعدی (D/teX Ultra 250) است. اشعه ایکس Cu Kβ با استفاده از یک فیلتر Ni حذف شد. با استفاده از نمونه‌های موجود، اندازه‌گیری‌های ساپونیت منیزیمی مصنوعی (JCSS-3501، Kunimine Industries CO. Ltd)، سرپانتین (سرپانتین برگی، میازو، نیکا) و پیروتیت (مونوکلینیک 4C، چیهوا، مکزیک واتس) برای شناسایی پیک‌ها و استفاده از داده‌های فایل پودری، داده‌های پراش از مرکز بین‌المللی داده‌های پراش، دولومیت (PDF 01-071-1662) و مگنتیت (PDF 00-019-0629) مقایسه شدند. داده‌های پراش از ریوگو همچنین با داده‌های مربوط به کندریت‌های کربنی هیدروآلتره شده، Orgueil CI، Y-791198 CM2.4 و Y 980115 CY (مرحله گرمایش III، 500-750 درجه سانتیگراد) مقایسه شدند. این مقایسه شباهت‌هایی را با Orgueil نشان داد، اما با Y-791198 و Y 980115 مشابه نبود.
طیف‌های NEXAFS با لبه کربنی K از مقاطع فوق نازک نمونه‌های ساخته شده از FIB با استفاده از کانال STXM BL4U در مرکز سینکروترون UVSOR در موسسه علوم مولکولی (اوکازاکی، ژاپن) اندازه‌گیری شدند. اندازه نقطه پرتو متمرکز شده نوری با صفحه منطقه فرنل تقریباً 50 نانومتر است. گام انرژی برای ساختار ریز ناحیه لبه نزدیک 0.1 eV (283.6-292.0 eV) و 0.5 eV (280.0-283.5 eV و 292.5-300.0 eV) برای نواحی جلو و عقب جبهه‌ها است. زمان برای هر پیکسل تصویر روی 2 میلی‌ثانیه تنظیم شد. پس از تخلیه، محفظه تحلیلی STXM با هلیوم با فشار حدود 20 میلی‌بار پر شد. این امر به حداقل رساندن رانش حرارتی تجهیزات اپتیک اشعه ایکس در محفظه و نگهدارنده نمونه و همچنین کاهش آسیب و/یا اکسیداسیون نمونه کمک می‌کند. طیف‌های کربن K-edge NEXAFS از داده‌های انباشته‌شده با استفاده از نرم‌افزار aXis2000 و نرم‌افزار اختصاصی پردازش داده‌های STXM تولید شدند. توجه داشته باشید که از جعبه انتقال نمونه و گلاوباکس برای جلوگیری از اکسیداسیون و آلودگی نمونه استفاده می‌شود.
پس از تجزیه و تحلیل STXM-NEXAFS، ترکیب ایزوتوپی هیدروژن، کربن و نیتروژن برش‌های Ryugu FIB با استفاده از تصویربرداری ایزوتوپی با JAMSTEC NanoSIMS 50L تجزیه و تحلیل شد. یک پرتو اولیه Cs+ متمرکز با حدود 2 pA برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ کربن و نیتروژن و حدود 13 pA برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن، بر روی مساحتی حدود 24 × 24 میکرومتر مربع تا 30 × 30 میکرومتر مربع روی نمونه، رستر می‌شود. پس از 3 دقیقه پیش‌اسپری با جریان پرتو اولیه نسبتاً قوی، هر تجزیه و تحلیل پس از تثبیت شدت پرتو ثانویه آغاز شد. برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ‌های کربن و نیتروژن، تصاویر 12C-، 13C-، 16O-، 12C14N- و 12C15N- به طور همزمان با استفاده از هفت آشکارساز چندگانه الکترونی با وضوح جرمی تقریباً 9000 به دست آمد که برای جداسازی تمام ترکیبات ایزوتوپی مربوطه کافی است. تداخل (یعنی 12C1H روی 13C و 13C14N روی 12C15N). برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ‌های هیدروژن، تصاویر 1H-، 2D- و 12C- با وضوح جرمی تقریباً 3000 با آشکارسازی چندگانه با استفاده از سه ضرب‌کننده الکترونی به دست آمدند. هر تجزیه و تحلیل شامل 30 تصویر اسکن شده از همان منطقه است که یک تصویر شامل 256 × 256 پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ کربن و نیتروژن و 128 × 128 پیکسل برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن است. زمان تأخیر برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ کربن و نیتروژن 3000 میکروثانیه در هر پیکسل و برای تجزیه و تحلیل ایزوتوپ هیدروژن 5000 میکروثانیه در هر پیکسل است. ما از هیدرات 1-هیدروکسی بنزوتریازول به عنوان استانداردهای ایزوتوپ هیدروژن، کربن و نیتروژن برای کالیبراسیون تفکیک جرمی دستگاهی45 استفاده کرده‌ایم.
برای تعیین ترکیب ایزوتوپی سیلیکون گرافیت پیش از خورشید در پروفایل FIB C0068-25، از شش ضرب‌کننده الکترون با وضوح جرمی حدود 9000 استفاده کردیم. تصاویر شامل 256 × 256 پیکسل با زمان تأخیر 3000 میکروثانیه در هر پیکسل هستند. ما یک دستگاه تفکیک جرمی را با استفاده از ویفرهای سیلیکونی به عنوان استانداردهای ایزوتوپ هیدروژن، کربن و سیلیکون کالیبره کردیم.
تصاویر ایزوتوپ با استفاده از نرم‌افزار تصویربرداری NanoSIMS45 ناسا پردازش شدند. داده‌ها برای زمان تلف‌شده‌ی ضرب‌کننده‌ی الکترون (۴۴ نانوثانیه) و اثرات ورود شبه‌همزمان تصحیح شدند. برای اصلاح رانش تصویر در طول تصویربرداری، ترازبندی اسکن برای هر تصویر متفاوت است. تصویر ایزوتوپ نهایی با افزودن یون‌های ثانویه از هر تصویر برای هر پیکسل اسکن ایجاد می‌شود.
پس از آنالیز STXM-NEXAFS و NanoSIMS، همان بخش‌های FIB با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (JEOL JEM-ARM200F) در ولتاژ شتاب‌دهنده 200 کیلوولت در کوچی، JAMSTEC بررسی شدند. ریزساختار با استفاده از TEM میدان روشن و TEM روبشی با زاویه بالا در میدان تاریک مشاهده شد. فازهای معدنی با پراش الکترون نقطه‌ای و تصویربرداری باند شبکه شناسایی شدند و آنالیز شیمیایی توسط EDS با آشکارساز رانش سیلیکونی 100 میلی‌متر مربع و نرم‌افزار JEOL Analysis Station 4.30 انجام شد. برای آنالیز کمی، شدت اشعه ایکس مشخصه برای هر عنصر در حالت اسکن TEM با زمان جمع‌آوری داده ثابت 30 ثانیه، مساحت اسکن پرتو ~100 × 100 نانومتر مربع و جریان پرتو 50 پیکوآمپر اندازه‌گیری شد. نسبت (Si + Al)-Mg-Fe در سیلیکات‌های لایه‌ای با استفاده از ضریب تجربی k، اصلاح‌شده برای ضخامت، که از یک پیروپاگارنت طبیعی استاندارد به دست آمده بود، تعیین شد.
تمام تصاویر و تحلیل‌های استفاده‌شده در این مطالعه در سامانه بایگانی و ارتباطات داده‌های JAXA (DARTS) به آدرس https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 موجود است. این مقاله داده‌های اصلی را ارائه می‌دهد.
کیتاری، ک. و همکاران. ترکیب سطحی سیارک ریوگو ۱۶۲۱۷۳ همانطور که توسط ابزار Hayabusa2 NIRS3 مشاهده شده است. Science 364، ۲۷۲–۲۷۵.
کیم، ای.جی. کندریت‌های کربنی نوع یاماتو (CY): آنالوگ‌های سطح سیارک ریوگو؟ ژئوشیمی 79، 125531 (2019).
پیلورجت، اس. و همکاران. اولین تجزیه و تحلیل ترکیبی نمونه‌های ریوگو با استفاده از میکروسکوپ فراطیفی MicroOmega انجام شد. نشنال آسترون. 6، 221–225 (2021).
یادا، تی. و همکاران. تجزیه و تحلیل اولیه نمونه Hyabusa2 که از سیارک نوع C ریوگو بازگردانده شده است. نشنال آسترون. 6، 214–220 (2021).