გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს. თქვენს მიერ გამოყენებულ ბრაუზერის ვერსიას CSS-ის შეზღუდული მხარდაჭერა აქვს. საუკეთესო გამოცდილებისთვის გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში). ამასობაში, მხარდაჭერის უწყვეტი უზრუნველყოფის მიზნით, საიტს სტილებისა და JavaScript-ის გარეშე ვაჩვენებთ.
აქროლადი და ორგანული ნივთიერებებით მდიდარი, C ტიპის ასტეროიდები შესაძლოა დედამიწაზე წყლის ერთ-ერთი მთავარი წყარო იყოს. ამჟამად, ნახშირბადის შემცველი ქონდრიტები საუკეთესო წარმოდგენას გვაძლევენ მათი ქიმიური შემადგენლობის შესახებ, მაგრამ მეტეორიტების შესახებ ინფორმაცია დამახინჯებულია: ატმოსფეროში შესვლისა და შემდეგ დედამიწის გარემოსთან ურთიერთქმედების შემდეგ მხოლოდ ყველაზე გამძლე ტიპები გადარჩებიან. აქ წარმოგიდგენთ ჰაიაბუსა-2 კოსმოსური ხომალდის მიერ დედამიწაზე მიწოდებული პირველადი რიუგუს ნაწილაკის დეტალური მოცულობითი და მიკროანალიტიკური კვლევის შედეგებს. რიუგუს ნაწილაკები შემადგენლობით მჭიდრო ემთხვევა ქიმიურად არაფრაქციონირებულ, მაგრამ წყლით შეცვლილ CI (ივუნას ტიპის) ქონდრიტებს, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მზის სისტემის საერთო შემადგენლობის ინდიკატორად. ეს ნიმუში აჩვენებს რთულ სივრცით ურთიერთობას მდიდარ ალიფატურ ორგანულ ნივთიერებებსა და შრეობრივ სილიკატებს შორის და მიუთითებს წყლის ეროზიის დროს დაახლოებით 30 °C მაქსიმალურ ტემპერატურაზე. ჩვენ აღმოვაჩინეთ დეიტერიუმის და დიაზონიუმის სიმრავლე, რაც შეესაბამება ექსტრასოლარულ წარმოშობას. რიუგუს ნაწილაკები ყველაზე დაუბინძურებელი და განუყოფელი უცხო მასალაა, რაც კი ოდესმე შესწავლილა და საუკეთესოდ შეესაბამება მზის სისტემის საერთო შემადგენლობას.
2018 წლის ივნისიდან 2019 წლის ნოემბრამდე, იაპონიის აერონავტიკის კვლევის სააგენტოს (JAXA) კოსმოსურმა ხომალდმა Hayabusa2 ჩაატარა ასტეროიდ რიუგუს ფართომასშტაბიანი დისტანციური კვლევა. Hayabusa-2-ზე მდებარე ახლო ინფრაწითელი სპექტრომეტრის (NIRS3) მონაცემები მიუთითებს, რომ რიუგუ შესაძლოა შედგებოდეს თერმულად და/ან შოკურ-მეტამორფული ნახშირბადოვანი ქონდრიტების მსგავსი მასალისგან. ყველაზე ახლოს მდგომია CY ქონდრიტი (იამატოს ტიპი) 2. რიუგუს დაბალი ალბედო შეიძლება აიხსნას ნახშირბადით მდიდარი კომპონენტების დიდი რაოდენობით არსებობით, ასევე ნაწილაკების ზომით, ფორიანობით და სივრცითი ამინდის ეფექტებით. Hayabusa-2 კოსმოსურმა ხომალდმა რიუგაზე ორჯერ დაშვება და ნიმუშების შეგროვება განახორციელა. 2019 წლის 21 თებერვალს, პირველი დაშვების დროს, მიღებული იქნა ზედაპირული მასალა, რომელიც შენახული იყო დაბრუნების კაფსულის A განყოფილებაში, ხოლო 2019 წლის 11 ივლისს, მეორე დაშვების დროს, მასალა შეგროვდა მცირე პორტატული იმპაქტორის მიერ წარმოქმნილ ხელოვნურ კრატერთან ახლოს. ეს ნიმუშები ინახება C პალატაში. JAXA-ს მიერ მართულ ობიექტებში სპეციალურ, დაუბინძურებელ და სუფთა აზოტით სავსე კამერებში პირველ ეტაპზე ნაწილაკების საწყისი არადესტრუქციული დახასიათებამ აჩვენა, რომ რიუგუს ნაწილაკები ყველაზე მეტად ჰგავდა CI4 ქონდრიტებს და ავლენდა „ვარიაციის სხვადასხვა დონეს“3. რიუგუს, CY ან CI ქონდრიტების მსგავსად, ერთი შეხედვით წინააღმდეგობრივი კლასიფიკაცია შეიძლება გადაწყდეს მხოლოდ რიუგუს ნაწილაკების დეტალური იზოტოპური, ელემენტარული და მინერალოგიური დახასიათებით. აქ წარმოდგენილი შედეგები იძლევა მყარ საფუძველს იმის დასადგენად, თუ ასტეროიდ რიუგუს საერთო შემადგენლობის ამ ორი წინასწარი ახსნა-განმარტებიდან რომელია ყველაზე სავარაუდო.
კოჩის გუნდის სამართავად მე-2 ფაზაში გადაეცა რვა რიუგუს გრანულა (სულ დაახლოებით 60 მგ), ოთხი A კამერიდან და ოთხი C კამერიდან. კვლევის მთავარი მიზანია ასტეროიდ რიუგუს ბუნების, წარმოშობისა და ევოლუციური ისტორიის გარკვევა, ასევე სხვა ცნობილ არამიწიერ ნიმუშებთან, როგორიცაა ქონდრიტები, პლანეტათშორისი მტვრის ნაწილაკები (IDP) და დაბრუნებული კომეტები, მსგავსებებისა და განსხვავებების დოკუმენტირება. ნიმუშები შეგროვებულია NASA-ს Stardust-ის მისიის მიერ.
რიუგუს ხუთი მარცვლის (A0029, A0037, C0009, C0014 და C0068) დეტალურმა მინერალოგიურმა ანალიზმა აჩვენა, რომ ისინი ძირითადად შედგება წვრილმარცვლოვანი და მსხვილმარცვლოვანი ფილოსილიკატებისგან (~64–88 მოც.%; სურ. 1ა, ბ, დამატებითი სურ. 1). და დამატებითი ცხრილი 1). მსხვილმარცვლოვანი ფილოსილიკატები გვხვდება როგორც ფინტისებრი აგრეგატები (ზომით ათეულობით მიკრონამდე) წვრილმარცვლოვან, ფილოსილიკატით მდიდარ მატრიცებში (ზომით რამდენიმე მიკრონზე ნაკლები). ფენოვანი სილიკატური ნაწილაკები სერპენტინ-საპონიტის სიმბიონტებია (სურ. 1გ). (Si + Al)-Mg-Fe რუკა ასევე აჩვენებს, რომ მოცულობით ფენოვან სილიკატურ მატრიცას აქვს შუალედური შემადგენლობა სერპენტინსა და საპონიტს შორის (სურ. 2ა, ბ). ფილოსილიკატური მატრიცა შეიცავს კარბონატულ მინერალებს (~2–21 მოც.%), სულფიდურ მინერალებს (~2.4–5.5 მოც.%) და მაგნეტიტს (~3.6–6.8 მოც.%). ამ კვლევაში შესწავლილი ერთ-ერთი ნაწილაკი (C0009) შეიცავდა უწყლო სილიკატების (ოლივინი და პიროქსენი) მცირე რაოდენობას (~0.5 მოც.%), რამაც შეიძლება ხელი შეუწყოს რიუგუს ნედლი ქვის შემადგენელი საწყისი მასალის იდენტიფიცირებას.5 ეს უწყლო სილიკატი იშვიათია რიუგუს გრანულებში და დადებითად იქნა იდენტიფიცირებული მხოლოდ C0009 გრანულაში. კარბონატები მატრიცაში წარმოდგენილია ფრაგმენტების სახით (რამდენიმე ასეულ მიკრონზე ნაკლები), ძირითადად დოლომიტის, კალციუმის კარბონატის და ბრინელის მცირე რაოდენობით. მაგნეტიტი გვხვდება იზოლირებული ნაწილაკების, ფრამბოიდების, ფირფიტების ან სფერული აგრეგატების სახით. სულფიდები ძირითადად წარმოდგენილია პიროტიტით არარეგულარული ექვსკუთხა პრიზმების/ფირფიტების ან ლატების სახით. მატრიცა შეიცავს დიდი რაოდენობით სუბმიკრონულ პენტლანდიტს ან პიროტიტთან კომბინაციაში. ნახშირბადით მდიდარი ფაზები (<10 µm ზომის) ყველგან გვხვდება ფილოსილიკატით მდიდარ მატრიცაში. ნახშირბადით მდიდარი ფაზები (<10 µm ზომის) ყველგან გვხვდება ფილოსილიკატით მდიდარ მატრიცაში. Богатые углеродом фазы (размером <10 მკმ) встречаются повсеметно в богатой филлосиликатами матрице. ნახშირბადით მდიდარი ფაზები (<10 µm ზომის) ყველგან გვხვდება ფილოსილიკატით მდიდარ მატრიცაში.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 მკმ) გადააჭარბა богатოй филлосиликатами матрице. ფილოსილიკატით მდიდარ მატრიცაში ჭარბობს ნახშირბადით მდიდარი ფაზები (<10 µm ზომის).სხვა დამხმარე მინერალები ნაჩვენებია დამატებით ცხრილში 1. C0087 და A0029 და A0037 ნარევის რენტგენის დიფრაქციული სურათიდან განსაზღვრული მინერალების სია ძალიან შეესაბამება CI (ორგეილის) ქონდრიტში განსაზღვრულს, მაგრამ მნიშვნელოვნად განსხვავდება CY და CM (მიგეის ტიპის) ქონდრიტებისგან (სურათი 1 გაფართოებული მონაცემებით და დამატებითი სურათი 2). რიუგუს მარცვლების (A0098, C0068) ელემენტების საერთო შემცველობა ასევე შეესაბამება ქონდრიტ 6 CI-ს (გაფართოებული მონაცემები, სურ. 2 და დამატებითი ცხრილი 2). ამის საპირისპიროდ, CM ქონდრიტები ღარიბია ზომიერად და მაღალაქროლად ელემენტებში, განსაკუთრებით Mn და Zn, და უფრო მაღალია ცეცხლგამძლე ელემენტებში7. ზოგიერთი ელემენტის კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად განსხვავდება, რაც შეიძლება იყოს ნიმუშის თანდაყოლილი ჰეტეროგენულობის ასახვა ცალკეული ნაწილაკების მცირე ზომისა და შედეგად მიღებული შერჩევის მიკერძოების გამო. ყველა პეტროლოგიური, მინერალოგიური და ელემენტარული მახასიათებელი მიუთითებს, რომ რიუგუს მარცვლები ძალიან ჰგავს ქონდრიტებს CI8,9,10. აღსანიშნავი გამონაკლისია ფერიჰიდრიტისა და სულფატის არარსებობა რიუგუს მარცვლებში, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ CI ქონდრიტებში ეს მინერალები ხმელეთის ამინდის დარღვევის შედეგად წარმოიქმნა.
ა, Mg Kα (წითელი), Ca Kα (მწვანე), Fe Kα (ლურჯი) და S Kα (ყვითელი) მშრალი გაპრიალებული C0068 მონაკვეთის კომპოზიტური რენტგენის გამოსახულება. ფრაქცია შედგება ფენოვანი სილიკატებისგან (წითელი: ~88 მოცულობითი%), კარბონატებისგან (დოლომიტი; ღია მწვანე: ~1.6 მოცულობითი%), მაგნეტიტისგან (ლურჯი: ~5.3 მოცულობითი%) და სულფიდებისგან (ყვითელი: სულფიდი = ~2.5% მოცულობითი). ესე. ბ, უკუგაფანტული ელექტრონების კონტურული რეგიონის გამოსახულება ა-ზე. Bru - მოუმწიფებელი; Dole - დოლომიტი; FeS არის რკინის სულფიდი; Mag - მაგნეტიტი; წვენი - საპნის ქვა; Srp - სერპენტინი. გ, საპონიტ-სერპენტინის ტიპური ნაზარდის მაღალი გარჩევადობის გამტარი ელექტრონული მიკროსკოპიის (TEM) გამოსახულება, რომელიც აჩვენებს სერპენტინის და საპონიტის ბადისებრ ზოლებს, შესაბამისად, 0.7 ნმ და 1.1 ნმ.
Ryugu A0037 (მყარი წითელი წრეები) და C0068 (მყარი ლურჯი წრეები) ნაწილაკების მატრიცის და ფენოვანი სილიკატის შემადგენლობა (%) ნაჩვენებია (Si+Al)-Mg-Fe სამნაწილიან სისტემაში. a, ელექტრონული ზონდის მიკროანალიზის (EPMA) შედეგები, რომლებიც შედარებისთვის ნაჩვენებია ნაცრისფერ ფერში CI ქონდრიტებთან (ივუნა, ორგეილი, ალაისი)16 მიმართ. b, სკანირების TEM (STEM) და ენერგიის დისპერსიული რენტგენის სპექტროსკოპიის (EDS) ანალიზი, რომელიც შედარებისთვის ნაჩვენებია Orgueil9 და Murchison46 მეტეორიტებთან და ჰიდრატირებულ IDP47-თან. გაანალიზდა წვრილმარცვლოვანი და მსხვილმარცვლოვანი ფილოსილიკატები, რკინის სულფიდის მცირე ნაწილაკების თავიდან აცილებით. a და b წერტილოვანი ხაზები აჩვენებს საპონიტისა და სერპენტინის გახსნის ხაზებს. a-ში რკინით მდიდარი შემადგენლობა შეიძლება განპირობებული იყოს ფენოვან სილიკატურ მარცვლებში სუბმიკრონული რკინის სულფიდის მარცვლებით, რაც არ შეიძლება გამოირიცხოს EPMA ანალიზის სივრცითი გარჩევადობით. b-ში საპონიტთან შედარებით Si-ის უფრო მაღალი შემცველობის მქონე მონაცემების არსებობა შესაძლოა გამოწვეული იყოს ფილოსილიკატური ფენის შუალედებში ნანოზომის ამორფული სილიციუმით მდიდარი მასალის არსებობით. ანალიზების რაოდენობა: N=69 A0037-ისთვის, N=68 EPMA-სთვის, N=68 C0068-ისთვის, N=19 A0037-ისთვის და N=27 C0068-ისთვის STEM-EDS-ისთვის. c, ტრიოქსი ნაწილაკის Ryugu C0014-4 იზოტოპური რუკა შედარებით ქონდრიტის მნიშვნელობებთან CI (Orgueil), CY (Y-82162) და ლიტერატურულ მონაცემებთან (CM და C2-ung)41,48,49. ჩვენ მივიღეთ მონაცემები ორგეილის და Y-82162 მეტეორიტებისთვის. CCAM არის უწყლო ნახშირბადოვანი ქონდრიტის მინერალების ხაზი, TFL არის ხმელეთის გამყოფი ხაზი. რიუგუს ნაწილაკ C0014-4-ის, CI ქონდრიტის (ორგეილი) და CY ქონდრიტის (Y-82162) d, Δ17O და δ18O რუკები (ეს კვლევა). Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1-ის მნიშვნელობა. Δ17O_Orgueil: ორგეილის საშუალო Δ17O მნიშვნელობა. Δ17O_Y-82162: Y-82162-ის საშუალო Δ17O მნიშვნელობა. შედარებისთვის ასევე ნაჩვენებია ლიტერატურიდან 41, 48, 49 აღებული CI და CY მონაცემები.
ჟანგბადის მასის იზოტოპური ანალიზი ჩატარდა მარცვლოვანი C0014-დან ლაზერული ფტორირების მეთოდით ამოღებული მასალის 1.83 მგ ნიმუშზე (მეთოდები). შედარებისთვის, ჩვენ გამოვცადეთ Orgueil-ის (CI) შვიდი ასლი (საერთო მასა = 8.96 მგ) და Y-82162 (CY)-ის შვიდი ასლი (საერთო მასა = 5.11 მგ) (დამატებითი ცხრილი 3).
ნახ. 2d-ზე ნაჩვენებია Δ17O და δ18O-ს მკაფიო გამიჯვნა ორგეილისა და რიუგუს საშუალო წონის ნაწილაკებს შორის Y-82162-თან შედარებით. რიუგუ C0014-4 ნაწილაკის Δ17O უფრო მაღალია, ვიდრე ორგეილის ნაწილაკისა, მიუხედავად 2 sd-ზე გადაფარვისა. რიუგუს ნაწილაკებს აქვთ უფრო მაღალი Δ17O მნიშვნელობები ორგეილთან შედარებით, რაც შეიძლება ასახავდეს ამ უკანასკნელის ხმელეთის დაბინძურებას 1864 წელს მისი დაცემის შემდეგ. ხმელეთის გარემოში ამინდის ცვალებადობა11 აუცილებლად იწვევს ატმოსფერული ჟანგბადის ინკორპორაციას, რაც საერთო ანალიზს ხმელეთის ფრაქციონირების ხაზთან (TFL) აახლოებს. ეს დასკვნა თანხვედრაშია მინერალოგიურ მონაცემებთან (ადრე განხილული), რომ რიუგუს მარცვლები არ შეიცავს ჰიდრატებს ან სულფატებს, ხოლო ორგეილი შეიცავს.
ზემოთ მოყვანილი მინერალოგიური მონაცემების საფუძველზე, ეს შედეგები ადასტურებს რიუგუს მარცვლებსა და CI ქონდრიტებს შორის კავშირს, მაგრამ გამორიცხავს CY ქონდრიტებთან კავშირს. ის ფაქტი, რომ რიუგუს მარცვლები არ არის დაკავშირებული CY ქონდრიტებთან, რომლებიც დეჰიდრატაციის მინერალოგიის აშკარა ნიშნებს ავლენენ, გაუგებარია. რიუგუს ორბიტალური დაკვირვებები, როგორც ჩანს, მიუთითებს, რომ მან განიცადა დეჰიდრატაცია და, შესაბამისად, სავარაუდოდ, CY მასალისგან შედგება. ამ აშკარა განსხვავების მიზეზები გაურკვეველი რჩება. რიუგუს სხვა ნაწილაკების ჟანგბადის იზოტოპის ანალიზი წარმოდგენილია თანმხლებ ნაშრომში 12. თუმცა, ამ გაფართოებული მონაცემთა ნაკრების შედეგები ასევე შეესაბამება რიუგუს ნაწილაკებსა და CI ქონდრიტებს შორის კავშირს.
კოორდინირებული მიკროანალიზის ტექნიკის გამოყენებით (დამატებითი სურ. 3), ჩვენ შევისწავლეთ ორგანული ნახშირბადის სივრცითი განაწილება ფოკუსირებული იონური სხივის ფრაქციის (FIB) C0068.25 მთელ ზედაპირზე (სურ. 3ა–ვ). ნახშირბადის (NEXAFS) წვრილი სტრუქტურის რენტგენის შთანთქმის სპექტრები C0068.25 მონაკვეთის უახლოეს კიდეზე, რომლებიც აჩვენებს რამდენიმე ფუნქციურ ჯგუფს - არომატულ ან C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH4 (287.5 eV) და C(=O)O (288.8 eV) - გრაფენის სტრუქტურა არ არის 291.7 eV-ზე (სურ. 3ა), რაც ნიშნავს თერმული ვარიაციის დაბალ ხარისხს. C0068.25-ის ნაწილობრივი ორგანული ნივთიერებების ძლიერი CH4 პიკი (287.5 eV) განსხვავდება ადრე შესწავლილი ნახშირბადოვანი ქონდრიტების უხსნადი ორგანული ნივთიერებებისგან და უფრო ჰგავს Stardust-ის მისიით მიღებულ IDP14-ს და კომეტურ ნაწილაკებს. ძლიერი CH პიკი 287.5 eV-ზე და ძალიან სუსტი არომატული ან C=C პიკი 285.2 eV-ზე მიუთითებს, რომ ორგანული ნაერთები მდიდარია ალიფატური ნაერთებით (სურ. 3ა და დამატებითი სურ. 3ა). ალიფატური ორგანული ნაერთებით მდიდარი ადგილები ლოკალიზებულია მსხვილმარცვლოვან ფილოსილიკატებში, ასევე ღარიბი არომატული (ან C=C) ნახშირბადის სტრუქტურის მქონე ადგილებში (სურ. 3გ,დ). ამის საპირისპიროდ, A0037,22 (დამატებითი სურ. 3) ნაწილობრივ აჩვენა ალიფატური ნახშირბადით მდიდარი რეგიონების დაბალი შემცველობა. ამ მარცვლების ძირითადი მინერალოგია მდიდარია კარბონატებით, ქონდრიტის CI 16-ის მსგავსი, რაც მიუთითებს წყაროს წყლის ფართო ცვლილებაზე (დამატებითი ცხრილი 1). დაჟანგვის პირობები ხელს შეუწყობს კარბონატებთან დაკავშირებულ ორგანულ ნაერთებში კარბონილის და კარბოქსილის ფუნქციური ჯგუფების უფრო მაღალ კონცენტრაციებს. ალიფატური ნახშირბადის სტრუქტურების მქონე ორგანული ნივთიერებების სუბმიკრონული განაწილება შეიძლება ძალიან განსხვავდებოდეს მსხვილმარცვლოვანი ფენოვანი სილიკატების განაწილებისგან. ფილოსილიკატ-OH-თან ასოცირებული ალიფატური ორგანული ნაერთების მინიშნებები ტაგიშის ტბის მეტეორიტში აღმოაჩინეს. კოორდინირებული მიკროანალიტიკური მონაცემები მიუთითებს, რომ ალიფატური ნაერთებით მდიდარი ორგანული ნივთიერება შესაძლოა ფართოდ იყოს გავრცელებული C ტიპის ასტეროიდებში და მჭიდროდ იყოს დაკავშირებული ფილოსილიკატებთან. ეს დასკვნა თანხვედრაშია რიუგუს ნაწილაკებში ალიფატური/არომატული CH4-ების შესახებ წინა ანგარიშებთან, რომლებიც MicroOmega-ს, ახლო ინფრაწითელი ჰიპერსპექტრული მიკროსკოპის მიერ იქნა დემონსტრირებული. მნიშვნელოვანი და გადაუჭრელი კითხვაა, გვხვდება თუ არა ამ კვლევაში დაფიქსირებული უხეშმარცვლოვან ფილოსილიკატებთან ასოცირებული ალიფატური ნახშირბადით მდიდარი ორგანული ნაერთების უნიკალური თვისებები მხოლოდ რიუგუზე.
a, NEXAFS ნახშირბადის სპექტრები ნორმალიზებულია 292 eV-მდე არომატულ (C=C) მდიდარ რეგიონში (წითელი), ალიფატურებით მდიდარ რეგიონში (მწვანე) და მატრიცაში (ლურჯი). ნაცრისფერი ხაზი შედარებისთვის წარმოადგენს მურჩისონის 13 უხსნად ორგანულ სპექტრს. au, არბიტრაჟის ერთეული. b, ნახშირბადის K-კიდის სკანირების ტრანსმისიული რენტგენის მიკროსკოპიის (STXM) სპექტრული გამოსახულება, რომელიც აჩვენებს, რომ მონაკვეთზე დომინირებს ნახშირბადი. c, RGB კომპოზიტური დიაგრამა არომატული (C=C) მდიდარ რეგიონებით (წითელი), ალიფატურებით მდიდარ რეგიონებით (მწვანე) და მატრიცით (ლურჯი). d, ალიფატური ნაერთებით მდიდარი ორგანული ნივთიერებები კონცენტრირებულია უხეშმარცვლოვან ფილოსილიკატში, ფართობი გადიდებულია b და c-ში თეთრი წერტილოვანი უჯრებიდან. e, დიდი ნანოსფეროები (ng-1) b და c-ში თეთრი წერტილოვანი უჯრიდან გადიდებულ ფართობზე. პიროტიტისთვის. Pn: ნიკელ-ქრომიტი. f, ნანომასშტაბიანი მეორადი იონების მას-სპექტრომეტრია (NanoSIMS), წყალბადის (1H), ნახშირბადის (12C) და აზოტის (12C14N) ელემენტარული გამოსახულებები, 12C/1H ელემენტების თანაფარდობის გამოსახულებები და ჯვარედინი δD, δ13C და δ15N იზოტოპური გამოსახულებები – სექცია PG-1: მზის წინარე გრაფიტი 13C-ით უკიდურესი გამდიდრებით (დამატებითი ცხრილი 4).
მურჩისონის მეტეორიტებში ორგანული ნივთიერებების დეგრადაციის კინეტიკური კვლევები მნიშვნელოვან ინფორმაციას გვაწვდის რიუგუს მარცვლებით მდიდარი ალიფატური ორგანული ნივთიერებების ჰეტეროგენული განაწილების შესახებ. ეს კვლევა აჩვენებს, რომ ორგანულ ნივთიერებებში ალიფატური CH4 ბმები ნარჩუნდება დაახლოებით 30°C მაქსიმალურ ტემპერატურამდე მშობელ ნივთიერებაზე და/ან იცვლება დრო-ტემპერატურის თანაფარდობასთან ერთად (მაგ. 200 წელი 100°C-ზე და 0°C-ზე 100 მილიონი წელი). თუ წინამორბედი არ გაცხელდება მოცემულ ტემპერატურაზე გარკვეულ დროზე მეტხანს, ფილოსილიკატით მდიდარი ალიფატური ორგანული ნივთიერებების თავდაპირველი განაწილება შეიძლება შენარჩუნდეს. თუმცა, წყაროს ქანების წყლის ცვლილებებმა შეიძლება გაართულოს ეს ინტერპრეტაცია, რადგან კარბონატებით მდიდარი A0037 არ ავლენს ნახშირბადით მდიდარ ალიფატურ რეგიონებს, რომლებიც დაკავშირებულია ფილოსილიკატებთან. ეს დაბალი ტემპერატურის ცვლილება დაახლოებით შეესაბამება კუბური ფელდშპატის არსებობას რიუგუს მარცვლებში (დამატებითი ცხრილი 1) 20.
ფრაქცია C0068.25 (ng-1; სურ. 3a–c,e) შეიცავს დიდ ნანოსფეროს, რომელიც ავლენს C(=O)O-სა და C=O-ს მაღალ არომატულ (ან C=C), ზომიერად ალიფატურ და სუსტ სპექტრებს. ალიფატური ნახშირბადის ხელწერა არ ემთხვევა ქონდრიტებთან ასოცირებული უხსნადი ორგანული ნივთიერებების და ორგანული ნანოსფეროების ხელწერას (სურ. 3a)17,21. ტაგიშის ტბაში ნანოსფეროების რამანის და ინფრაწითელი სპექტროსკოპიული ანალიზით გამოვლინდა, რომ ისინი შედგება ალიფატური და დაჟანგული ორგანული ნაერთებისა და რთული სტრუქტურის მქონე უწესრიგო პოლიციკლური არომატული ორგანული ნაერთებისგან22,23. იმის გამო, რომ მიმდებარე მატრიცა შეიცავს ალიფატური ნაერთებით მდიდარ ორგანულ ნივთიერებებს, ng-1-ში ალიფატური ნახშირბადის ხელწერა შეიძლება ანალიტიკური არტეფაქტი იყოს. საინტერესოა, რომ ng-1 შეიცავს ჩაშენებულ ამორფულ სილიკატებს (სურ. 3e), ტექსტურა, რომელიც ჯერ არ არის აღწერილი არცერთი არამიწიერი ორგანული ნივთიერებისთვის. ამორფული სილიკატები შეიძლება იყოს ng-1-ის ბუნებრივი კომპონენტები ან წარმოიქმნას წყლიანი/უწყლო სილიკატების ამორფიზაციის შედეგად იონური და/ან ელექტრონული სხივის გამოყენებით ანალიზის დროს.
C0068.25 მონაკვეთის NanoSIMS იონური გამოსახულებები (სურ. 3f) აჩვენებს δ13C და δ15N ერთგვაროვან ცვლილებებს, გარდა მზის წინარე მარცვლებისა, რომლებსაც აქვთ 13C-ით დიდი გამდიდრება 30,811‰ (PG-1 სურათ 3f-ზე δ13C გამოსახულებაზე) (დამატებითი ცხრილი 4). რენტგენის ელემენტარული მარცვლების გამოსახულებები და მაღალი გარჩევადობის TEM გამოსახულებები აჩვენებს მხოლოდ ნახშირბადის კონცენტრაციას და ბაზალურ სიბრტყეებს შორის მანძილს 0.3 ნმ, რაც შეესაბამება გრაფიტს. აღსანიშნავია, რომ δD (841 ± 394‰) და δ15N (169 ± 95‰) მნიშვნელობები, რომლებიც გამდიდრებულია უხეშმარცვლოვან ფილოსილიკატებთან ასოცირებული ალიფატური ორგანული მასალით, ოდნავ მაღალია მთელი C რეგიონის საშუალო მაჩვენებელზე (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25-ში (დამატებითი ცხრილი 4). ეს დაკვირვება მიუთითებს, რომ მსხვილმარცვლოვან ფილოსილიკატებში ალიფატურით მდიდარი ორგანული ნივთიერებები შეიძლება უფრო პრიმიტიული იყოს, ვიდრე მიმდებარე ორგანული ნივთიერებები, რადგან ამ უკანასკნელმა შესაძლოა განიცადა იზოტოპური ცვლა მიმდებარე წყალთან თავდაპირველ სხეულში. ალტერნატიულად, ეს იზოტოპური ცვლილებები ასევე შეიძლება დაკავშირებული იყოს საწყის ფორმირების პროცესთან. განმარტებულია, რომ CI ქონდრიტებში წვრილმარცვლოვანი ფენოვანი სილიკატები წარმოიქმნა თავდაპირველი მსხვილმარცვლოვანი უწყლო სილიკატური კლასტერების უწყვეტი ცვლილების შედეგად. ალიფატურით მდიდარი ორგანული ნივთიერება შესაძლოა წარმოიქმნა წინამორბედი მოლეკულებიდან პროტოპლანეტურ დისკში ან ვარსკვლავთშორის გარემოში მზის სისტემის ფორმირებამდე და შემდეგ ოდნავ შეიცვალა რიუგუს (დიდი) მშობელი სხეულის წყლის ცვლილებების დროს. რიუგუს ზომა (<1.0 კმ) ძალიან პატარაა იმისათვის, რომ საკმარისად შეინარჩუნოს შიდა სითბო წყლის ცვლილებისთვის, რათა წარმოიქმნას წყალხსნარი მინერალები25. რიუგუს ზომა (<1.0 კმ) ძალიან მცირეა იმისათვის, რომ შეინარჩუნოს საკმარისი შიდა სითბო წყალხსნარში წყლის შემცველი მინერალების წარმოსაქმნელად25. განზომილება (<1,0 კმ) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменения со образованием водных минералов25. რიუგუს ზომა (<1.0 კმ) ძალიან პატარაა იმისთვის, რომ შეინარჩუნოს საკმარისი შიდა სითბო წყლის ცვლილებისთვის და წყლის მინერალების წარმოსაქმნელად25. 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 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды со образованием водных минералов25. რიუგუს ზომა (<1.0 კმ) ძალიან მცირეა იმისთვის, რომ გაუძლოს შიდა სითბოს, რათა წყალი გარდაიქმნას წყლის მინერალებად25.ამგვარად, შესაძლოა საჭირო გახდეს რიუგუს წინამორბედების ზომის ათობით კილომეტრი. ალიფატური ნაერთებით მდიდარმა ორგანულმა ნივთიერებამ შეიძლება შეინარჩუნოს თავდაპირველი იზოტოპური თანაფარდობა უხეშმარცვლოვან ფილოსილიკატებთან ასოცირების გამო. თუმცა, იზოტოპური მძიმე მატარებლების ზუსტი ბუნება გაურკვეველი რჩება ამ FIB ფრაქციებში სხვადასხვა კომპონენტის რთული და დელიკატური შერევის გამო. ეს შეიძლება იყოს ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც მდიდარია ალიფატური ნაერთებით რიუგუს გრანულებში ან მათ გარშემო უხეშად განლაგებული ფილოსილიკატები. გაითვალისწინეთ, რომ თითქმის ყველა ნახშირბადოვან ქონდრიტში (მათ შორის CI ქონდრიტებში) ორგანული ნივთიერება უფრო მდიდარია D-ით, ვიდრე ფილოსილიკატებში, გარდა CM Paris 24, 26 მეტეორიტებისა.
A0002.23 და A0002.26, A0037.22 და A0037.23 და C0068.23, C0068.25 და C0068.26 FIB ნაჭრებისთვის მიღებული FIB ნაჭრების მოცულობის δD და δ15N დიაგრამები (სულ შვიდი FIB ნაჭერი რიუგუს სამი ნაწილაკიდან). NanoSIMS-ის შედარება მზის სისტემის სხვა ობიექტებთან ნაჩვენებია ნახ. 4-ში (დამატებითი ცხრილი 4)27,28. A0002, A0037 და C0068 პროფილებში δD და δ15N მოცულობის ცვლილებები შეესაბამება IDP-ში არსებულ ცვლილებებს, მაგრამ უფრო მაღალია, ვიდრე CM და CI ქონდრიტებში (ნახ. 4). გაითვალისწინეთ, რომ Comet 29 ნიმუშისთვის δD მნიშვნელობების დიაპაზონი (-240-დან 1655‰-მდე) უფრო დიდია, ვიდრე რიუგუს. რიუკიუს პროფილების δD და δ15N მოცულობები, როგორც წესი, უფრო მცირეა, ვიდრე იუპიტერის ოჯახის კომეტებისა და ოორტის ღრუბლის საშუალო მაჩვენებელი (სურ. 4). CI ქონდრიტების δD-ის დაბალი მნიშვნელობები შეიძლება ასახავდეს ამ ნიმუშებში ხმელეთის დაბინძურების გავლენას. ბელსის, ტაგიშის ტბისა და IDP-ის მსგავსების გათვალისწინებით, რიუგუს ნაწილაკებში δD და δN მნიშვნელობების დიდი ჰეტეროგენულობა შეიძლება ასახავდეს ადრეული მზის სისტემის ორგანული და წყლიანი შემადგენლობის საწყისი იზოტოპური ხელმოწერების ცვლილებებს. რიუგუსა და IDP ნაწილაკებში δD-სა და δN-ის მსგავსი იზოტოპური ცვლილებები მიუთითებს, რომ ორივე შეიძლება წარმოიქმნას ერთი და იგივე წყაროს მასალისგან. ითვლება, რომ IDP-ები წარმოიშვა კომეტური წყაროებიდან 14. ამიტომ, რიუგუ შეიძლება შეიცავდეს კომეტის მსგავს მასალას და/ან სულ მცირე გარე მზის სისტემას. თუმცა, ეს შეიძლება უფრო რთული იყოს, ვიდრე აქ ვაცხადებთ (1) მშობელ სხეულზე სფერული და D-ით მდიდარი წყლის ნარევის 31 და (2) კომეტის D/H თანაფარდობის, როგორც კომეტური აქტივობის ფუნქციის, 32 გამო. თუმცა, რიუგუს ნაწილაკებში წყალბადისა და აზოტის იზოტოპების დაკვირვებული ჰეტეროგენულობის მიზეზები ბოლომდე შესწავლილი არ არის, ნაწილობრივ დღეს არსებული ანალიზების შეზღუდული რაოდენობის გამო. წყალბადისა და აზოტის იზოტოპური სისტემების შედეგები კვლავ ზრდის იმის შესაძლებლობას, რომ რიუგუ შეიცავს მზის სისტემის გარედან წარმოშობილი მასალის უმეტეს ნაწილს და, შესაბამისად, შეიძლება ავლენდეს გარკვეულ მსგავსებას კომეტებთან. რიუგუს პროფილმა არ აჩვენა აშკარა კორელაცია δ13C-სა და δ15N-ს შორის (დამატებითი ცხრილი 4).
რიუგუს ნაწილაკების H და N იზოტოპური შემადგენლობა (წითელი წრეები: A0002, A0037; ლურჯი წრეები: C0068) კორელაციაშია მზის სიდიდეს 27-თან, იუპიტერის საშუალო ოჯახთან (JFC27) და ოორტის ღრუბლის კომეტებთან (OCC27), IDP28-თან და ნახშირბადოვან ქონდრულებთან. მეტეორიტი 27-ის (CI, CM, CR, C2-ung) შედარება. იზოტოპური შემადგენლობა მოცემულია დამატებით ცხრილში 4. წერტილოვანი ხაზები წარმოადგენს H და N-ის ხმელეთის იზოტოპების მნიშვნელობებს.
აქროლადი ნივთიერებების (მაგ., ორგანული ნივთიერებების და წყლის) დედამიწაზე ტრანსპორტირება კვლავ შეშფოთების საგანია26,27,33. ამ კვლევაში იდენტიფიცირებულ რიუგუს ნაწილაკებში უხეშად გამოვლენილ ფილოსილიკატებთან დაკავშირებული მიკრონზე ნაკლები ორგანული ნივთიერება შეიძლება აქროლადი ნივთიერებების მნიშვნელოვან წყაროს წარმოადგენდეს. უხეშად მარცვლოვან ფილოსილიკატებში ორგანული ნივთიერება უკეთ არის დაცული დეგრადაციისგან16,34 და დაშლისგან35, ვიდრე წვრილმარცვლოვან მატრიცებში არსებული ორგანული ნივთიერება. ნაწილაკებში წყალბადის უფრო მძიმე იზოტოპური შემადგენლობა ნიშნავს, რომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ისინი იყვნენ ადრეულ დედამიწაზე გადატანილი აქროლადი ნივთიერებების ერთადერთი წყარო. მათი შერევა შესაძლებელია კომპონენტებთან, რომლებსაც უფრო მსუბუქი წყალბადის იზოტოპური შემადგენლობა აქვთ, როგორც ეს ახლახანს იყო შემოთავაზებული სილიკატებში მზის ქარის მიერ გამოწვეული წყლის არსებობის ჰიპოთეზაში.
ამ კვლევაში ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ CI მეტეორიტები, მიუხედავად მათი გეოქიმიური მნიშვნელობისა, როგორც მზის სისტემის საერთო შემადგენლობის წარმომადგენლებისა,6,10 ხმელეთიდან დაბინძურებული ნიმუშებია. ჩვენ ასევე წარმოგიდგენთ პირდაპირ მტკიცებულებებს მდიდარ ალიფატურ ორგანულ ნივთიერებასა და მეზობელ წყალხსნარ მინერალებს შორის ურთიერთქმედების შესახებ და ვვარაუდობთ, რომ რიუგუ შეიძლება შეიცავდეს ექსტრასორულ მასალას37. ამ კვლევის შედეგები ნათლად აჩვენებს პროტოასტეროიდების პირდაპირი ნიმუშების აღების მნიშვნელობას და დაბრუნებული ნიმუშების სრულიად ინერტულ და სტერილურ პირობებში ტრანსპორტირების აუცილებლობას. აქ წარმოდგენილი მტკიცებულებები აჩვენებს, რომ რიუგუს ნაწილაკები უდავოდ ერთ-ერთი ყველაზე დაუბინძურებელი მზის სისტემის მასალაა, რომელიც ლაბორატორიული კვლევისთვის არის ხელმისაწვდომი და ამ ძვირფასი ნიმუშების შემდგომი შესწავლა უდავოდ გააფართოვებს ჩვენს გაგებას მზის სისტემის ადრეული პროცესების შესახებ. რიუგუს ნაწილაკები მზის სისტემის საერთო შემადგენლობის საუკეთესო წარმოდგენას წარმოადგენენ.
სუბმიკრონული მასშტაბის ნიმუშების რთული მიკროსტრუქტურისა და ქიმიური თვისებების დასადგენად, ჩვენ გამოვიყენეთ სინქროტრონულ გამოსხივებაზე დაფუძნებული კომპიუტერული ტომოგრაფია (SR-XCT) და SR რენტგენის დიფრაქცია (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM ანალიზი. არ დაფიქსირებულა დეგრადაცია, დაბინძურება დედამიწის ატმოსფეროთი და არ დაფიქსირებულა დაზიანება წვრილი ნაწილაკებით ან მექანიკური ნიმუშებით. ამასობაში, ჩვენ ჩავატარეთ სისტემატური მოცულობითი ანალიზი სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპიის (SEM)-EDS, EPMA, XRD, ინსტრუმენტული ნეიტრონული აქტივაციის ანალიზის (INAA) და ლაზერული ჟანგბადის იზოტოპის ფტორირების აღჭურვილობის გამოყენებით. ანალიზის პროცედურები ნაჩვენებია დამატებით ნახაზ 3-ში და თითოეული ანალიზი აღწერილია შემდეგ ნაწილებში.
ასტეროიდ რიუგუს ნაწილაკები ამოღებული იქნა ჰაიაბუსა-2-ის ხელახალი შესვლის მოდულიდან და გადაეცა JAXA-ს საკონტროლო ცენტრს საგამიჰარაში, იაპონიაში, დედამიწის ატმოსფეროს დაბინძურების გარეშე4. JAXA-ს მიერ მართულ ობიექტში საწყისი და არადესტრუქციული დახასიათების შემდეგ, გამოიყენეთ ჰერმეტული, ადგილებს შორის გადასატანი კონტეინერები და ნიმუშის კაფსულების პარკები (10 ან 15 მმ დიამეტრის საფირონის ბროლი და უჟანგავი ფოლადი, ნიმუშის ზომის მიხედვით), რათა თავიდან აიცილოთ გარემოსდაცვითი ჩარევა. გარემო და/ან მიწის დამაბინძურებლები (მაგ., წყლის ორთქლი, ნახშირწყალბადები, ატმოსფერული აირები და წვრილი ნაწილაკები) და ნიმუშებს შორის ჯვარედინი დაბინძურება ნიმუშების მომზადებისა და ინსტიტუტებსა და უნივერსიტეტებს შორის ტრანსპორტირების დროს38. დედამიწის ატმოსფეროსთან (წყლის ორთქლი და ჟანგბადი) ურთიერთქმედებით გამოწვეული დეგრადაციისა და დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, ყველა ტიპის ნიმუშის მომზადება (მათ შორის ტანტალის საჭრელით დაქუცმაცება, დაბალანსებული ალმასის მავთულის ხერხის (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) გამოყენებით და ეპოქსიდური ფისის დაჭრა) მონტაჟისთვის მომზადება) ჩატარდა ხელთათმანების ყუთში სუფთა, მშრალი N2-ის ქვეშ (ნამის წერტილი: -80-დან -60 °C-მდე, O2 ~50-100 ppm). აქ გამოყენებული ყველა ნივთი იწმინდება ულტრასუფთა წყლისა და ეთანოლის კომბინაციით, სხვადასხვა სიხშირის ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენებით.
აქ ჩვენ ვსწავლობთ ანტარქტიდის მეტეორიტების კვლევის ცენტრის (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 და CY: Y 980115) ეროვნული პოლარული კვლევის ინსტიტუტის (NIPR) მეტეორიტების კოლექციას.
SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS და TEM ანალიზის ინსტრუმენტებს შორის გადასატანად, ჩვენ გამოვიყენეთ წინა კვლევებში აღწერილი უნივერსალური ულტრათხელი ნიმუშის დამჭერი38.
რიუგუს ნიმუშების SR-XCT ანალიზი ჩატარდა BL20XU/SPring-8 ინტეგრირებული კომპიუტერული ტომოგრაფიის სისტემის გამოყენებით. ინტეგრირებული კომპიუტერული ტომოგრაფიის სისტემა შედგება სხვადასხვა გაზომვის რეჟიმისგან: ფართო ხედვის არე და დაბალი გარჩევადობის (WL) რეჟიმი ნიმუშის მთელი სტრუქტურის აღსაბეჭდად, ვიწრო ხედვის არე და მაღალი გარჩევადობის (NH) რეჟიმი ნიმუშის ფართობის ზუსტი გაზომვისთვის. ინტერესისა და რენტგენოგრაფიის ჩატარება ნიმუშის მოცულობის დიფრაქციული სურათის მისაღებად და XRD-CT-ის ჩატარება ნიმუშში ჰორიზონტალური სიბრტყის მინერალური ფაზების 2D დიაგრამის მისაღებად. გაითვალისწინეთ, რომ ყველა გაზომვის ჩატარება შესაძლებელია ჩაშენებული სისტემის გამოყენების გარეშე, ნიმუშის დამჭერის ძირიდან მოსახსნელად, რაც საშუალებას იძლევა ზუსტი კომპიუტერული ტომოგრაფიისა და XRD-CT გაზომვების. WL რეჟიმის რენტგენის დეტექტორი (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) აღჭურვილი იყო დამატებითი 4608 × 4608 პიქსელიანი მეტალ-ოქსიდ-ნახევარგამტარული (CMOS) კამერით (C14120-20P; Hamamatsu Photonics), რომელსაც ჰქონდა სცინტილატორი, რომელიც შედგებოდა 10 ლუტეციუმის ალუმინის გარნეტის მონოკრისტალისგან (Lu3Al5O12:Ce) სისქის 10 მკმ და რელეური ლინზისგან. პიქსელის ზომა WL რეჟიმში დაახლოებით 0.848 მკმ-ია. ამრიგად, ხედვის არე (FOV) WL რეჟიმში ოფსეტური კომპიუტერული ტომოგრაფიის რეჟიმში დაახლოებით 6 მმ-ია. NH რეჟიმის რენტგენის დეტექტორი (BM AA50; Hamamatsu Photonics) აღჭურვილი იყო 20 µm სისქის გადოლინიუმ-ალუმინ-გალიუმის გარნეტის (Gd3Al2Ga3O12) სცინტილატორით, CMOS კამერით (C11440-22CU) 2048 × 2048 პიქსელის გარჩევადობით; Hamamatsu Photonics) და ×20 ლინზით. NH რეჟიმში პიქსელის ზომაა ~0.25 µm, ხოლო ხედვის არე ~0.5 მმ. XRD რეჟიმის დეტექტორი (BM AA60; Hamamatsu Photonics) აღჭურვილი იყო სცინტილატორით, რომელიც შედგებოდა 50 µm სისქის P43 (Gd2O2S:Tb) ფხვნილის ეკრანისგან, 2304 × 2304 პიქსელის გარჩევადობის CMOS კამერისგან (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) და რელეური ლინზისგან. დეტექტორის ეფექტური პიქსელის ზომაა 19.05 µm და ხედვის არე 43.9 მმ2. FOV-ის გასაზრდელად, ჩვენ გამოვიყენეთ ოფსეტური CT პროცედურა WL რეჟიმში. CT რეკონსტრუქციისთვის გადაცემული სინათლის გამოსახულება შედგება ბრუნვის ღერძის გარშემო ჰორიზონტალურად არეკლილი 180°-დან 360°-მდე დიაპაზონის გამოსახულებისგან და 0°-დან 180°-მდე დიაპაზონის გამოსახულებისგან.
XRD რეჟიმში, რენტგენის სხივი ფოკუსირებულია ფრენელის ზონის ფირფიტით. ამ რეჟიმში, დეტექტორი მოთავსებულია ნიმუშის უკან 110 მმ-ით, ხოლო სხივის საკეტი დეტექტორის წინ 3 მმ-ით. დიფრაქციული გამოსახულებები 2θ დიაპაზონში 1.43°-დან 18.00°-მდე (გისოსის დახრილობა d = 16.6–1.32 Å) მიღებულ იქნა დეტექტორის ხედვის არეალის ქვედა ნაწილში ფოკუსირებული რენტგენის ლაქით. ნიმუში მოძრაობს ვერტიკალურად რეგულარული ინტერვალებით, თითოეული ვერტიკალური სკანირების საფეხურისთვის ნახევარი ბრუნით. თუ მინერალური ნაწილაკები აკმაყოფილებენ ბრაგის პირობას 180°-ით შემობრუნებისას, შესაძლებელია მინერალური ნაწილაკების დიფრაქციის მიღება ჰორიზონტალურ სიბრტყეში. შემდეგ დიფრაქციული გამოსახულებები გაერთიანდა ერთ გამოსახულებად თითოეული ვერტიკალური სკანირების საფეხურისთვის. SR-XRD-CT ანალიზის პირობები თითქმის იგივეა, რაც SR-XRD ანალიზისთვის. XRD-CT რეჟიმში, დეტექტორი მოთავსებულია ნიმუშის უკან 69 მმ-ით. 2θ დიაპაზონში დიფრაქციული გამოსახულებები მერყეობს 1.2°-დან 17.68°-მდე (d = 19.73-დან 1.35 Å-მდე), სადაც როგორც რენტგენის სხივი, ასევე სხივის შემზღუდველი დეტექტორის ხედვის არეალის ცენტრთან ხაზზეა. დაასკანირეთ ნიმუში ჰორიზონტალურად და შემოატრიალეთ ნიმუში 180°-ით. SR-XRD-CT გამოსახულებები რეკონსტრუირებული იქნა პიკური მინერალური ინტენსივობით პიქსელის მნიშვნელობების სახით. ჰორიზონტალური სკანირებისას, ნიმუში, როგორც წესი, სკანირდება 500–1000 ნაბიჯით.
ყველა ექსპერიმენტის დროს რენტგენის ენერგია დაფიქსირდა 30 კევ-ზე, რადგან ეს დაახლოებით 6 მმ დიამეტრის მქონე მეტეორიტებში რენტგენის შეღწევადობის ქვედა ზღვარია. 180°-იანი ბრუნვის დროს ყველა კომპიუტერული ტომოგრაფიული გაზომვისთვის მიღებული სურათების რაოდენობა იყო 1800 (3600 ოფსეტური კომპიუტერული ტომოგრაფიული პროგრამისთვის), ხოლო სურათების ექსპოზიციის დრო იყო 100 ms WL რეჟიმისთვის, 300 ms NH რეჟიმისთვის, 500 ms XRD-სთვის და 50 ms XRD-CT ms-ისთვის. ნიმუშის სკანირების ტიპიური დრო დაახლოებით 10 წუთია WL რეჟიმში, 15 წუთი NH რეჟიმში, 3 საათი XRD-სთვის და 8 საათი SR-XRD-CT-სთვის.
კომპიუტერული ტომოგრაფიის გამოსახულებები აღდგენილი იქნა კონვოლუციური უკუპროექციით და ნორმალიზებული იქნა წრფივი შესუსტების კოეფიციენტისთვის 0-დან 80 სმ-1-მდე. 3D მონაცემების გასაანალიზებლად გამოყენებული იქნა Slice პროგრამული უზრუნველყოფა, ხოლო XRD მონაცემების გასაანალიზებლად - muXRD პროგრამული უზრუნველყოფა.
ეპოქსიდური ფიქსაციით დაფიქსირებული რიუგუს ნაწილაკები (A0029, A0037, C0009, C0014 და C0068) თანდათანობით გაპრიალდა ზედაპირზე 0.5 µm (3M) ალმასის დასაფენი ფენის დონემდე მშრალ პირობებში, რათა თავიდან აცილებულიყო მასალის ზედაპირთან კონტაქტი გაპრიალების პროცესის დროს. თითოეული ნიმუშის გაპრიალებული ზედაპირი თავდაპირველად შემოწმდა სინათლის მიკროსკოპით, შემდეგ კი უკუგაფანტული ელექტრონებით, რათა მიღებულ იქნას ნიმუშების მინერალოგიური და ტექსტურის სურათები (BSE) და თვისებრივი NIPR ელემენტების JEOL JSM-7100F SEM-ის გამოყენებით, რომელიც აღჭურვილია ენერგიის დისპერსიული სპექტრომეტრით (AZtec). თითოეული ნიმუშისთვის, ძირითადი და მცირე ელემენტების შემცველობა გაანალიზდა ელექტრონული ზონდის მიკროანალიზატორის (EPMA, JEOL JXA-8200) გამოყენებით. გაანალიზდა ფილოსილიკატური და კარბონატული ნაწილაკები 5 nA-ზე, ბუნებრივი და სინთეზური სტანდარტები 15 keV-ზე, სულფიდები, მაგნეტიტი, ოლივინი და პიროქსენი 30 nA-ზე. მოდალური კლასები გამოითვალა ელემენტის რუკებისა და BSE სურათებიდან ImageJ 1.53 პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით, თითოეული მინერალისთვის თვითნებურად დაყენებული შესაბამისი ზღვრებით.
ჟანგბადის იზოტოპის ანალიზი ჩატარდა ღია უნივერსიტეტში (მილტონ კინსი, დიდი ბრიტანეთი) ინფრაწითელი ლაზერული ფტორირების სისტემის გამოყენებით. Hayabusa2-ის ნიმუშები გადაეცა ღია უნივერსიტეტ 38-ს აზოტით სავსე კონტეინერებში, რათა გადაეტანათ ისინი დაწესებულებებს შორის.
ნიმუშის ჩატვირთვა განხორციელდა აზოტის ხელთათმანების ყუთში, სადაც ჟანგბადის დონე 0.1%-ზე დაბალი იყო. Hayabusa2-ის ანალიტიკური სამუშაოებისთვის დამზადდა ახალი Ni ნიმუშის დამჭერი, რომელიც შედგებოდა მხოლოდ ორი ნიმუშის ხვრელისგან (დიამეტრი 2.5 მმ, სიღრმე 5 მმ), ერთი Hayabusa2 ნაწილაკებისთვის და მეორე ობსიდიანის შიდა სტანდარტისთვის. ანალიზის დროს, Hayabusa2 მასალის შემცველი ნიმუშის ჭა დაფარული იყო დაახლოებით 1 მმ სისქის და 3 მმ დიამეტრის BaF2 შიდა ფანჯრით, რათა ნიმუში ლაზერული რეაქციის დროს დაფიქსირებულიყო. BrF5-ის ნიმუშში ნაკადი შენარჩუნებული იყო Ni ნიმუშის დამჭერში გაჭრილი გაზის შერევის არხით. ნიმუშის კამერა ასევე გადაკონფიგურირებული იყო ისე, რომ მისი ამოღება შესაძლებელი ყოფილიყო ვაკუუმური ფტორირების ხაზიდან და შემდეგ გახსნა აზოტით სავსე ხელთათმანების ყუთში. ორნაწილიანი კამერა დალუქული იყო სპილენძის შუასადებით შეკუმშვის დალუქვით და EVAC Quick Release CeFIX 38 ჯაჭვური დამჭერით. კამერის ზედა ნაწილში არსებული 3 მმ სისქის BaF2 ფანჯარა საშუალებას იძლევა ნიმუშის და ლაზერული გათბობის ერთდროული დაკვირვების. ნიმუშის ჩატვირთვის შემდეგ, კვლავ დაამაგრეთ კამერა და ხელახლა შეაერთეთ ფტორირებულ ხაზთან. ანალიზის დაწყებამდე, ნიმუშის კამერა მთელი ღამით ვაკუუმში დაახლოებით 95°C-მდე გაცხელდა ადსორბირებული ტენიანობის მოსაშორებლად. მთელი ღამით გაცხელების შემდეგ, კამერა ოთახის ტემპერატურამდე გაცივდა და შემდეგ ნიმუშის გადატანის დროს ატმოსფეროში მოხვედრილი ნაწილი BrF5-ის სამი ალიკვოტით გაიწმინდა ტენიანობის მოსაშორებლად. ეს პროცედურები უზრუნველყოფს, რომ Hayabusa 2 ნიმუში არ მოხვდება ატმოსფეროში და არ დაბინძურდეს ტენიანობით ფტორირებული ხაზის იმ ნაწილიდან, რომელიც ნიმუშის ჩატვირთვის დროს ატმოსფეროში გამოიყოფა.
Ryugu C0014-4 და Orgueil (CI) ნაწილაკების ნიმუშები გაანალიზდა მოდიფიცირებული „ერთჯერადი“ რეჟიმით42, ხოლო Y-82162 (CY) ანალიზი ჩატარდა ერთ უჯრაზე მრავალი ნიმუშის ჭით41. მათი უწყლო შემადგენლობის გამო, CY ქონდრიტებისთვის ერთი მეთოდის გამოყენება საჭირო არ არის. ნიმუშები გაცხელდა Photon Machines Inc.-ის ინფრაწითელი CO2 ლაზერის 50 W (10.6 µm) სიმძლავრით, რომელიც დამონტაჟებული იყო XYZ განტრიზე BrF5-ის თანაობისას. ჩაშენებული ვიდეო სისტემა აკონტროლებს რეაქციის მიმდინარეობას. ფტორირების შემდეგ, გამოთავისუფლებული O2 გაიწმინდა ორი კრიოგენული აზოტის ხაფანგისა და KBr-ის გაცხელებული ფენის გამოყენებით ჭარბი ფტორის მოსაშორებლად. გასუფთავებული ჟანგბადის იზოტოპური შემადგენლობა გაანალიზდა Thermo Fisher MAT 253 ორარხიან მას-სპექტრომეტრზე, დაახლოებით 200 მასის გარჩევადობით.
ზოგიერთ შემთხვევაში, ნიმუშის რეაქციის დროს გამოყოფილი აირისებრი O2-ის რაოდენობა 140 მკგ-ზე ნაკლები იყო, რაც MAT 253 მას-სპექტრომეტრზე ბუშტისებური მოწყობილობის გამოყენების სავარაუდო ზღვარია. ამ შემთხვევებში ანალიზისთვის გამოიყენეთ მიკრომოცულობები. Hayabusa2 ნაწილაკების ანალიზის შემდეგ, ობსიდიანის შიდა სტანდარტი ფტორირებული იქნა და განისაზღვრა მისი ჟანგბადის იზოტოპური შემადგენლობა.
NF+ NF3+ ფრაგმენტის იონები ხელს უშლიან სხივს მასით 33 (16O17O). ამ პოტენციური პრობლემის აღმოსაფხვრელად, ნიმუშების უმეტესობა მუშავდება კრიოგენული გამოყოფის პროცედურების გამოყენებით. ეს შეიძლება გაკეთდეს წინ მიმართულებით MAT 253 ანალიზამდე ან მეორე ანალიზის სახით, გაანალიზებული აირის სპეციალურ მოლეკულურ საცერში დაბრუნებით და კრიოგენული გამოყოფის შემდეგ მისი ხელახლა გატარებით. კრიოგენული გამოყოფა გულისხმობს აირის მიწოდებას მოლეკულურ საცერში თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე და შემდეგ მის პირველად მოლეკულურ საცერში -130°C ტემპერატურაზე გამოშვებას. ფართომასშტაბიანმა ტესტირებამ აჩვენა, რომ NF+ რჩება პირველ მოლეკულურ საცერზე და ამ მეთოდის გამოყენებით მნიშვნელოვანი ფრაქციონირება არ ხდება.
ჩვენი შიდა ობსიდიანის სტანდარტების განმეორებითი ანალიზის საფუძველზე, სისტემის საერთო სიზუსტე ბურთულის რეჟიმშია: ±0.053‰ δ17O-სთვის, ±0.095‰ δ18O-სთვის, ±0.018‰ Δ17O-სთვის (2 sd). ჟანგბადის იზოტოპის ანალიზი მოცემულია სტანდარტული დელტა ნოტაციით, სადაც delta18O გამოითვლება შემდეგნაირად:
ასევე გამოიყენეთ 17O/16O თანაფარდობა δ17O-სთვის. VSMOW არის ვენის საშუალო ზღვის წყლის სტანდარტის საერთაშორისო სტანდარტი. Δ17O წარმოადგენს დედამიწის ფრაქციონირების ხაზიდან გადახრას, ხოლო გამოთვლის ფორმულაა: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. დამატებით ცხრილში 3 წარმოდგენილი ყველა მონაცემი კორექტირებულია.
დაახლოებით 150-დან 200 ნმ-მდე სისქის მონაკვეთები რიუგუს ნაწილაკებიდან ამოღებულ იქნა Hitachi High Tech SMI4050 FIB ინსტრუმენტის გამოყენებით JAMSTEC-ში, კოჩის ბირთვული ნიმუშების აღების ინსტიტუტში. გაითვალისწინეთ, რომ ყველა FIB მონაკვეთი ამოღებული იქნა დაუმუშავებელი ნაწილაკების დაუმუშავებელი ფრაგმენტებიდან, მას შემდეგ, რაც ისინი ამოღებული იქნა N2 გაზით სავსე ჭურჭლიდან ობიექტებს შორის გადასატანად. ეს ფრაგმენტები არ გაიზომა SR-CT-ით, არამედ დამუშავდა დედამიწის ატმოსფეროსთან მინიმალური ზემოქმედებით, რათა თავიდან აცილებულიყო პოტენციური დაზიანება და დაბინძურება, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს ნახშირბადის K-კიდის სპექტრზე. ვოლფრამის დამცავი ფენის დალექვის შემდეგ, ინტერესის რეგიონი (25 × 25 μm2-მდე) დაიჭრა და გათხელდა Ga+ იონური სხივით 30 კვ აჩქარების ძაბვით, შემდეგ 5 კვ ძაბვით და 40 pA ზონდის დენით ზედაპირის დაზიანების მინიმიზაციის მიზნით. ულტრათხელი მონაკვეთები შემდეგ განთავსდა გაფართოებულ სპილენძის ბადეზე (კოჩის ბადე) 39, FIB-ით აღჭურვილი მიკრომანიპულატორის გამოყენებით.
რიუგუ A0098 (1.6303 მგ) და C0068 (0.6483 მგ) გრანულები ორჯერ დალუქული იყო სუფთა, მაღალი სისუფთავის პოლიეთილენის ფურცლებში, SPring-8-ზე, სუფთა აზოტით სავსე ხელთათმანების ყუთში, დედამიწის ატმოსფეროსთან ყოველგვარი ურთიერთქმედების გარეშე. JB-1-ისთვის (იაპონიის გეოლოგიური სამსახურის მიერ გაცემული გეოლოგიური საცნობარო ქანი) ნიმუშის მომზადება განხორციელდა ტოკიოს მეტროპოლიტენის უნივერსიტეტში.
INAA ტარდება კიოტოს უნივერსიტეტის ინტეგრირებული რადიაციული და ბირთვული მეცნიერებების ინსტიტუტში. ნიმუშები ორჯერ დასხივდა სხვადასხვა დასხივების ციკლით, რომლებიც შერჩეული იყო ელემენტის რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის გამოყენებული ნუკლიდის ნახევარდაშლის პერიოდის მიხედვით. პირველ რიგში, ნიმუში დასხივდა პნევმატურ დასხივების მილში 30 წამის განმავლობაში. ნახ. 3-ში მოცემული თერმული და სწრაფი ნეიტრონების ნაკადები შესაბამისად 4.6 × 1012 და 9.6 × 1011 სმ-2 წმ-1-ია, Mg, Al, Ca, Ti, V და Mn-ის შემცველობის დასადგენად. ასევე დასხივდა ისეთი ქიმიკატები, როგორიცაა MgO (99.99% სისუფთავე, Soekawa Chemical), Al (99.9% სისუფთავე, Soekawa Chemical) და Si ლითონი (99.999% სისუფთავე, FUJIFILM Wako Pure Chemical), ხელისშემშლელი ბირთვული რეაქციების, როგორიცაა (n, n), კორექციისთვის. ნიმუში ასევე დასხივდა ნატრიუმის ქლორიდით (99.99% სისუფთავე; MANAC) ნეიტრონების ნაკადის ცვლილებების კორექციისთვის.
ნეიტრონული დასხივების შემდეგ, გარე პოლიეთილენის ფურცელი შეიცვალა ახლით და ნიმუშისა და საცნობარო ნიმუშის მიერ გამოსხივებული გამა გამოსხივება დაუყოვნებლივ გაიზომა Ge დეტექტორით. იგივე ნიმუშები ხელახლა დასხივდა 4 საათის განმავლობაში პნევმატურ დასხივების მილში. 2-ს აქვს თერმული და სწრაფი ნეიტრონული ნაკადები შესაბამისად 5.6 × 1012 და 1.2 × 1012 სმ-2 წმ-1, Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir და Au შემცველობის დასადგენად. Ga, As, Se, Sb, Os, Ir და Au-ს საკონტროლო ნიმუშები დასხივდა ამ ელემენტების ცნობილი კონცენტრაციების სტანდარტული ხსნარების შესაბამისი რაოდენობით (10-დან 50 მკგ-მდე) ფილტრის ქაღალდის ორ ნაჭერზე დატანით, რასაც მოჰყვა ნიმუშების დასხივება. გამა გამოსხივების დათვლა ჩატარდა კიოტოს უნივერსიტეტის ინტეგრირებული გამოსხივებისა და ბირთვული მეცნიერებების ინსტიტუტში და ტოკიოს მეტროპოლიტენის უნივერსიტეტის RI კვლევით ცენტრში. INAA ელემენტების რაოდენობრივი განსაზღვრის ანალიტიკური პროცედურები და საცნობარო მასალები იგივეა, რაც ჩვენს წინა ნაშრომში იყო აღწერილი.
NIPR-ში რიუგუს A0029 (<1 მგ), A0037 (≪1 მგ) და C0087 (<1 მგ) ნიმუშების დიფრაქციული ნიმუშების შესაგროვებლად გამოყენებული იქნა რენტგენის დიფრაქტომეტრი (Rigaku SmartLab). NIPR-ში რიუგუს A0029 (<1 მგ), A0037 (≪1 მგ) და C0087 (<1 მგ) ნიმუშების დიფრაქციული ნიმუშების შესაგროვებლად გამოყენებული იქნა რენტგენის დიფრაქტომეტრი (Rigaku SmartLab). Ryugu A0029 (<1 მგ), A0037 (≪1 მგ) და C0087 (<1 მგ) NIPR-ში. NIPR-ში Ryugu A0029 (<1 მგ), A0037 (≪1 მგ) და C0087 (<1 მგ) ნიმუშების დიფრაქციული ნიმუშების შესაგროვებლად გამოყენებული იქნა რენტგენის დიფრაქტომეტრი (Rigaku SmartLab).使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 მგ)、A0037 (<1 მგ) 和C0087 (<1 მგ) 、使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 მგ)、A0037 (<1 მგ) 和C0087 (<1 მგ) 、 Ryugu A0029 Ryugu A0029 (<1 მგ), A0037 (<1 მგ) და C0087 (<1 მგ) გამოიყენეს NIPR-ში, რენტგენოვის დიფრაქტომეტრის გამოყენებით (Rigaku SmartLab). Ryugu A0029 (<1 მგ), A0037 (<1 მგ) და C0087 (<1 მგ) ნიმუშების რენტგენის დიფრაქციული ნიმუშები მიღებული იქნა NIPR-ში რენტგენის დიფრაქტომეტრის (Rigaku SmartLab) გამოყენებით.ყველა ნიმუში დაფქული იქნა წვრილ ფხვნილად სილიკონის არამრეკლიან ვაფლზე საფირონის მინის ფირფიტის გამოყენებით და შემდეგ თანაბრად გადანაწილდა სილიკონის არამრეკლიან ვაფლზე ყოველგვარი სითხის (წყლის ან სპირტის) გარეშე. გაზომვის პირობებია შემდეგი: Cu Kα რენტგენის გამოსხივება წარმოიქმნება მილის 40 კვ ძაბვისა და მილის 40 mA დენის დროს, ზღვრული ჭრილის სიგრძეა 10 მმ, დივერგენციის კუთხეა (1/6)°, სიბრტყეში ბრუნვის სიჩქარეა 20 ბრ/წთ, ხოლო დიაპაზონი 2θ (ორმაგი ბრაგის კუთხე) არის 3-100° და ანალიზისთვის დაახლოებით 28 საათი სჭირდება. გამოყენებული იქნა Bragg Brentano-ს ოპტიკა. დეტექტორი არის ერთგანზომილებიანი სილიკონის ნახევარგამტარული დეტექტორი (D/teX Ultra 250). Cu Kβ-ს რენტგენის სხივები ამოღებულ იქნა Ni ფილტრის გამოყენებით. არსებული ნიმუშების გამოყენებით, სინთეზური მაგნეზიური საპონიტის (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), სერპენტინის (ფოთლის სერპენტინი, Miyazu, Nikka) და პიროტიტის (მონოკლინიკური 4C, Chihua, Mexico Watts) გაზომვები შედარებული იქნა პიკების იდენტიფიცირებისა და დიფრაქციული მონაცემების საერთაშორისო ცენტრის ფხვნილის ფაილის მონაცემების, დოლომიტის (PDF 01-071-1662) და მაგნეტიტის (PDF 00-019-0629) დიფრაქციული მონაცემების გამოყენებით. რიუგუს დიფრაქციული მონაცემები ასევე შედარებული იქნა ჰიდროალტერირებული ნახშირბადოვანი ქონდრიტების, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 და Y 980115 CY (გათბობის ეტაპი III, 500–750°C) მონაცემებთან. შედარებამ აჩვენა მსგავსება Orgueil-თან, მაგრამ არა Y-791198-თან და Y 980115-თან.
FIB-დან დამზადებული ნიმუშების ულტრათხელი მონაკვეთების ნახშირბადის კიდის K NEXAFS სპექტრები გაიზომა STXM BL4U არხის გამოყენებით მოლეკულური მეცნიერებების ინსტიტუტის (ოკაზაკი, იაპონია) UVSOR სინქროტრონულ ობიექტში. ფრენელის ზონის ფირფიტით ოპტიკურად ფოკუსირებული სხივის ლაქის ზომა დაახლოებით 50 ნმ-ია. ენერგეტიკული საფეხურია 0.1 eV კიდის მახლობლად მდებარე რეგიონის წვრილი სტრუქტურისთვის (283.6–292.0 eV) და 0.5 eV (280.0–283.5 eV და 292.5–300.0 eV) წინა და უკანა რეგიონებისთვის. თითოეული გამოსახულების პიქსელის დრო დაყენებული იყო 2 ms-ზე. ევაკუაციის შემდეგ, STXM ანალიტიკური კამერა შეივსო ჰელიუმით დაახლოებით 20 მბარ წნევით. ეს ხელს უწყობს კამერასა და ნიმუშის დამჭერში რენტგენის ოპტიკური აღჭურვილობის თერმული დრიფტის მინიმიზაციას, ასევე ნიმუშის დაზიანების და/ან დაჟანგვის შემცირებას. NEXAFS K-edge ნახშირბადის სპექტრები გენერირებული იქნა დაგროვილი მონაცემებიდან aXis2000 პროგრამული უზრუნველყოფისა და STXM მონაცემთა დამუშავების საკუთრების პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. გაითვალისწინეთ, რომ ნიმუშის დაჟანგვისა და დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად გამოიყენება ნიმუშის გადაცემის ქეისი და ხელთათმანების ყუთი.
STXM-NEXAFS ანალიზის შემდეგ, რიუგუს FIB ნაჭრების წყალბადის, ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპური შემადგენლობა გაანალიზდა იზოტოპური ვიზუალიზაციის გამოყენებით JAMSTEC NanoSIMS 50L-ით. ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპური ანალიზისთვის დაახლოებით 2 pA და წყალბადის იზოტოპური ანალიზისთვის დაახლოებით 13 pA ფოკუსირებული Cs+ პირველადი სხივი რასტერიზებულია ნიმუშზე დაახლოებით 24 × 24 µm2-დან 30 × 30 µm2-მდე ფართობზე. შედარებით ძლიერი პირველადი სხივის დენით 3-წუთიანი წინასწარი შესხურების შემდეგ, თითოეული ანალიზი დაიწყო მეორადი სხივის ინტენსივობის სტაბილიზაციის შემდეგ. ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპების ანალიზისთვის, 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– და 12C15N– სურათები ერთდროულად იქნა მიღებული შვიდი ელექტრონული გამრავლების მულტიპლექსური დეტექციის გამოყენებით დაახლოებით 9000 მასის გარჩევადობით, რაც საკმარისია ყველა შესაბამისი იზოტოპური ნაერთის გამოსაყოფად. ინტერფერენცია (მაგ. 12C1H 13C-ზე და 13C14N 12C15N-ზე). წყალბადის იზოტოპების ანალიზისთვის, 1H-, 2D- და 12C- გამოსახულებები მიღებული იქნა დაახლოებით 3000 მასის გარჩევადობით, სამი ელექტრონული მამრავლის გამოყენებით მრავალჯერადი აღმოჩენით. თითოეული ანალიზი შედგება ერთი და იგივე არეალის 30 სკანირებული სურათისგან, სადაც ერთი სურათი შედგება 256 × 256 პიქსელისგან ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპის ანალიზისთვის და 128 × 128 პიქსელისგან წყალბადის იზოტოპის ანალიზისთვის. შეფერხების დროა 3000 µs თითო პიქსელზე ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპის ანალიზისთვის და 5000 µs თითო პიქსელზე წყალბადის იზოტოპის ანალიზისთვის. ინსტრუმენტული მასის ფრაქციონირების კალიბრაციისთვის ჩვენ გამოვიყენეთ 1-ჰიდროქსიბენზოტრიაზოლის ჰიდრატი, როგორც წყალბადის, ნახშირბადის და აზოტის იზოტოპის სტანდარტები45.
FIB C0068-25 პროფილში მზის წინარე გრაფიტის სილიციუმის იზოტოპური შემადგენლობის დასადგენად, ჩვენ გამოვიყენეთ ექვსი ელექტრონული მამრავლი დაახლოებით 9000 მასის გარჩევადობით. გამოსახულებები შედგება 256 × 256 პიქსელისგან, პიქსელზე 3000 µs დაყოვნების დროით. ჩვენ დავაკალიბრეთ მასის ფრაქციონირების ინსტრუმენტი, რომელიც იყენებდა სილიციუმის ვაფლებს, როგორც წყალბადის, ნახშირბადის და სილიციუმის იზოტოპის სტანდარტს.
იზოტოპური გამოსახულებები დამუშავდა NASA-ს NanoSIMS45 ვიზუალიზაციის პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. მონაცემები შესწორებული იყო ელექტრონების გამრავლების მკვდარი დროის (44 ns) და კვაზი-ერთდროული ჩამოსვლის ეფექტების მიხედვით. თითოეული სურათისთვის განსხვავებული სკანირების განლაგება იყო, რათა გამოსწორებულიყო სურათის გადახრა გადაღების დროს. საბოლოო იზოტოპური გამოსახულება იქმნება თითოეული გამოსახულებიდან მეორადი იონების დამატებით თითოეული სკანირების პიქსელისთვის.
STXM-NEXAFS და NanoSIMS ანალიზის შემდეგ, იგივე FIB მონაკვეთები შემოწმდა გამტარი ელექტრონული მიკროსკოპის (JEOL JEM-ARM200F) გამოყენებით 200 კვ ამაჩქარებელი ძაბვით კოჩიში, JAMSTEC. მიკროსტრუქტურა დაკვირვებული იქნა კაშკაშა ველის TEM-ის და მაღალი კუთხის სკანირების TEM-ის გამოყენებით ბნელ ველში. მინერალური ფაზები იდენტიფიცირებული იქნა წერტილოვანი ელექტრონული დიფრაქციით და ბადისებრი ზოლის ვიზუალიზაციით, ხოლო ქიმიური ანალიზი ჩატარდა EDS-ის გამოყენებით 100 მმ2 სილიციუმის დრიფტის დეტექტორით და JEOL Analysis Station 4.30 პროგრამული უზრუნველყოფით. რაოდენობრივი ანალიზისთვის, თითოეული ელემენტისთვის დამახასიათებელი რენტგენის ინტენსივობა გაიზომა TEM სკანირების რეჟიმში ფიქსირებული მონაცემთა შეგროვების დროით 30 წმ, სხივური სკანირების ფართობით ~100 × 100 ნმ2 და სხივური დენით 50 pA. ფენოვან სილიკატებში თანაფარდობა (Si + Al)-Mg-Fe განისაზღვრა სისქის მიხედვით კორექტირებული ექსპერიმენტული კოეფიციენტის k გამოყენებით, რომელიც მიღებულია ბუნებრივი პიროპაგარნეტის სტანდარტიდან.
კვლევაში გამოყენებული ყველა სურათი და ანალიზი ხელმისაწვდომია JAXA-ს მონაცემთა არქივისა და კომუნიკაციის სისტემაზე (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. ეს სტატია წარმოგიდგენთ ორიგინალურ მონაცემებს.
კიტარი, კ. და სხვ. ასტეროიდი 162173 რიუგუს ზედაპირის შემადგენლობა, დაკვირვებული Hayabusa2 NIRS3 ინსტრუმენტით. Science 364, 272–275.
კიმი, ა.ჯ. იამატოს ტიპის ნახშირბადოვანი ქონდრიტები (CY): რიუგუს ასტეროიდის ზედაპირის ანალოგები? გეოქიმია 79, 125531 (2019).
პილორჯეტი, ს. და სხვ. რიუგუს ნიმუშების პირველი შემადგენლობითი ანალიზი ჩატარდა MicroOmega ჰიპერსპექტრული მიკროსკოპის გამოყენებით. National Astron. 6, 221–225 (2021).
იადა, თ. და სხვ. C ტიპის ასტეროიდ რიუგუდან დაბრუნებული ჰიაბუსა2 ნიმუშის წინასწარი ანალიზი. National Astron. 6, 214–220 (2021).