Merci fir Äre Besuch op Nature.com. D'Browserversioun, déi Dir benotzt, huet limitéiert CSS-Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech, en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). An der Zwëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir d'Websäit ouni Stiler a JavaScript duerstellen.
Flësseg a räich un organescher Matière, kéinten Asteroiden vum Typ C eng vun den Haaptquelle vu Waasser op der Äerd sinn. Aktuell ginn kuelestoffhalteg Chondriten déi bescht Iddi vun hirer chemescher Zesummesetzung, awer d'Informatioun iwwer Meteoritten ass verzerrt: nëmmen déi haltbarst Typen iwwerliewen et, wann se an d'Atmosphär kommen an dann mat der Ëmwelt vun der Äerd interagéieren. Hei presentéiere mir d'Resultater vun enger detailléierter volumetrescher a mikroanalytescher Studie vum primäre Ryugu-Partikel, deen vun der Raumsond Hayabusa-2 op d'Äerd geliwwert gouf. Ryugu-Partikelen weisen eng enk Zesummesetzung mat chemesch onfraktionéierten, awer duerch Waasser verännerten CI (Iwuna-Typ) Chondriten, déi wäit verbreet als Indikator fir déi allgemeng Zesummesetzung vum Sonnesystem benotzt ginn. Dëst Exemplar weist eng komplex raimlech Bezéiung tëscht räichen aliphateschen organesche Materialien a geschichtete Silikater a weist eng maximal Temperatur vu ronn 30 °C während der Waassererosioun un. Mir hunn eng Iwwerfloss un Deuterium an Diazonium fonnt, déi mat engem extrasolaren Urspronk iwwereneestëmmt. Ryugu-Partikelen sinn dat onverontreinigtst an onzertrennlechst ausserierdescht Material, dat jee ënnersicht gouf, a passen am beschten zur Gesamtzesummesetzung vum Sonnesystem.
Vum Juni 2018 bis November 2019 huet d'Raumschëff Hayabusa2 vun der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) eng extensiv Fernuntersuchung vum Asteroid Ryugu duerchgefouert. Donnéeë vum Near Infrared Spectrometer (NIRS3) um Hayabusa-2 suggeréieren, datt de Ryugu aus engem Material zesummegesat kéint sinn, dat ähnlech wéi thermesch an/oder schockmetamorphe kuelestoffhalteg Chondriten ass. Déi nootste Iwwereneestëmmung ass de CY-Chondrit (Yamato-Typ) 2. Déi niddreg Albedo vum Ryugu kann duerch d'Präsenz vun enger grousser Zuel vu kuelestoffräiche Komponenten erkläert ginn, souwéi duerch d'Partikelgréisst, d'Porositéit an d'Effekter vun der raimlecher Verwitterung. D'Raumschëff Hayabusa-2 huet zwou Landungen a Proben um Ryuga gemaach. Wärend der éischter Landung den 21. Februar 2019 gouf Uewerflächenmaterial gewonnen, dat am Fach A vun der Réckkapsel gelagert gouf, a wärend der zweeter Landung den 11. Juli 2019 gouf Material bei engem künstleche Krater gesammelt, deen duerch e klenge portable Impakt geformt gouf. Dës Prouwe ginn an der Ward C gelagert. Déi initial net-destruktiv Charakteriséierung vun de Partikelen an der Stuf 1 a speziellen, onverschmotzten a mat purem Stéckstoff gefëllte Kammeren a vun der JAXA geréierten Anlagen huet gewisen, datt d'Ryugu-Partikelen am ähnlechsten den CI4-Chondriten waren a "verschidden Niveaue vu Variatioun"3 gewisen hunn. Déi scheinbar widderspréchlech Klassifikatioun vum Ryugu, ähnlech wéi CY- oder CI-Chondriten, kann nëmme duerch eng detailléiert isotopesch, elementar a mineralogesch Charakteriséierung vun de Ryugu-Partikelen gekläert ginn. D'Resultater, déi hei presentéiert ginn, bidden eng solid Basis fir ze bestëmmen, wéi eng vun dësen zwou virleefegen Erklärungen fir déi allgemeng Zesummesetzung vum Asteroid Ryugu am wahrscheinlechsten ass.
Aacht Ryugu-Pellets (ongeféier 60 mg am Ganzen), véier aus der Kammer A a véier aus der Kammer C, goufen der Phase 2 zougewisen, fir d'Kochi-Team ze verwalten. D'Haaptzil vun der Studie ass et, d'Natur, den Urspronk an d'Evolutiounsgeschicht vum Asteroid Ryugu opzeklären, an d'Ähnlechkeeten an Ënnerscheeder mat anere bekannte ausserierdeschen Exemplare wéi Chondriten, interplanetar Stëbspartikelen (IDPs) a zréckkommend Koméiten ze dokumentéieren. Proben, déi vun der Stardust-Missioun vun der NASA gesammelt goufen.
Eng detailléiert mineralogesch Analyse vu fënnef Ryugu-Kären (A0029, A0037, C0009, C0014 an C0068) huet gewisen, datt si haaptsächlech aus fein- a grobkärege Phyllosilikaten zesummegesat sinn (~64–88 Vol.-%; Abb. 1a, b, Ergänzungsabb. 1). an zousätzlech Tabelle 1). Grobkäreg Phyllosilikaten trieden als gefiedert Aggregater (bis zu Zénger Mikrometer grouss) a feinkärege, phyllosilikaträiche Matrices (manner wéi e puer Mikrometer grouss) op. Schicht-Silikatpartikelen si Serpentin-Saponit-Symbionten (Abb. 1c). D'(Si + Al)-Mg-Fe Kaart weist och, datt déi grouss geschichtet Silikatmatrix eng Zwëschenzesummesetzung tëscht Serpentin a Saponit huet (Abb. 2a, b). D'Phyllosilikatmatrix enthält Karbonatmineralien (~2–21 Vol.%), Sulfidmineralien (~2,4–5,5 Vol.%) a Magnetit (~3,6–6,8 Vol.%). Ee vun de Partikelen, déi an dëser Studie ënnersicht goufen (C0009), huet eng kleng Quantitéit (~0,5 Vol.%) wasserfrei Silikater (Olivin a Pyroxen) enthale, wat hëllefe kéint, d'Quellmaterial z'identifizéieren, aus deem de réie Ryugu-Steen5 besteet. Dëst wasserfrei Silikat ass rar a Ryugu-Pellets a gouf nëmmen positiv am C0009-Pellet identifizéiert. Karbonate sinn an der Matrix als Fragmenter präsent (manner wéi e puer honnert Mikrometer), meeschtens Dolomit, mat klenge Quantitéiten u Kalziumkarbonat a Brinell. Magnetit trëtt als isoléiert Partikelen, Framboiden, Placken oder sphäresch Aggregater op. Sulfide ginn haaptsächlech duerch Pyrrhotit a Form vun onregelméissegen hexagonale Prismen/Placken oder Latten vertrueden. D'Matrix enthält eng grouss Quantitéit u Submikron-Pentlandit oder a Kombinatioun mat Pyrrhotit. Kuelestoffräich Phasen (<10 µm grouss) kommen iwwerall an der phyllosilikaträicher Matrix vir. Kuelestoffräich Phasen (<10 µm grouss) kommen iwwerall an der phyllosilikaträicher Matrix vir. Богатые углеродом фазы (размером <10 mkm) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Kuelestoffräich Phasen (<10 µm grouss) kommen iwwerall an der phyllosilikaträicher Matrix vir.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. Kuelestoffräich Phasen (<10 µm grouss) dominéieren an der phyllosilikaträicher Matrix.Aner Hëllefsmineralien sinn an der Ergänzungstabell 1 gewisen. D'Lëscht vun de Mineralien, déi aus dem Röntgendiffraktiounsmuster vum C0087- an A0029- an A0037-Mëschung bestëmmt goufen, entsprécht ganz staark där, déi am CI (Orgueil)-Chondrit bestëmmt gouf, awer ënnerscheet sech staark vun de CY- a CM-Chondriten (Mighei-Typ) (Figur 1 mat erweiderten Donnéeën an Ergänzungsfigur 2). Den Gesamtelementgehalt vun de Ryugu-Kären (A0098, C0068) entsprécht och dem Chondrit 6 CI (erweidert Donnéeën, Fig. 2 an Ergänzungstabell 2). Am Géigesaz dozou si CM-Chondriten a mëttelméisseg an héichflüchtege Elementer, besonnesch Mn an Zn, manner a refraktäre Elementer7. D'Konzentratioune vu verschiddenen Elementer variéiere staark, wat eng Reflexioun vun der inherenter Heterogenitéit vun der Prouf kéint sinn, wéinst der klenger Gréisst vun den eenzelne Partikelen an dem resultéierende Proufnahme-Bias. All petrologesch, mineralogesch an elementar Charakteristiken weisen drop hin, datt Ryugu-Kären de Chondriten CI8,9,10 ganz ähnlech sinn. Eng bemierkenswäert Ausnam ass d'Feele vu Ferrihydrit a Sulfat a Ryugu-Kären, wat drop hiweist, datt dës Mineralstoffer an CI-Chondriten duerch terrestresch Verwitterung entstane sinn.
a, Komposit-Röntgenbild vun MgKα (rout), CaKα (gréng), FeKα (blo) an SKα (giel) dréchen poléierter Sektioun C0068. D'Fraktioun besteet aus geschichtete Silikater (rout: ~88 Vol%), Karbonater (Dolomit; hellgréng: ~1,6 Vol%), Magnetit (blo: ~5,3 Vol%) a Sulfiden (giel: Sulfid = ~2,5% Vol. Essay. b, Bild vun der Konturregioun a zréckgestreeten Elektronen op a. Bru – onreif; Dole – Dolomit; FeS ass Eisensulfid; Mag – Magnetit; Jus – Specksteen; Srp – Serpentin. c, Héichopléisend Transmissiounselektronemikroskopie (TEM) Bild vun engem typesche Saponit-Serpentin-Verwachsung, dat Serpentin- a Saponit-Gitterbänner vun 0,7 nm respektiv 1,1 nm weist.
D'Zesummesetzung vun der Matrix a vum geschichtete Silikat (zu %) vun de Ryugu A0037 (rout Kreesser) an C0068 (blo Kreesser) Partikelen gëtt am ternäre System (Si+Al)-Mg-Fe gewisen. a, Resultater vun der Elektronensondemikroanalyse (EPMA) géint CI-Chondriten (Ivuna, Orgueil, Alais)16 opgezeechent, déi gro zum Verglach duergestallt sinn. b, Scanning TEM (STEM) an energiedispersiv Röntgenspektroskopie (EDS) Analysen, déi zum Verglach mat Orgueil9- a Murchison46-Meteoriten an hydratiséiertem IDP47 duergestallt ginn. Feinkäreg a grobkäreg Phyllosilikater goufen analyséiert, woubäi kleng Partikelen aus Eisensulfid vermeit goufen. Déi gepunkelt Linnen an a an b weisen d'Opléisungslinne vu Saponit a Serpentin. Déi eisenräich Zesummesetzung an a kéint op Submikron-Eisensulfidkären an de geschichtete Silikatkären zréckzeféieren sinn, déi duerch d'raimlech Opléisung vun der EPMA-Analyse net ausgeschloss kënne ginn. Datepunkte mat engem méi héije Si-Gehalt wéi de Saponit a b kënnen duerch d'Präsenz vun nanosüssiger amorpher, siliziumräicher Material an den Zwëschenzäiten vun der Phyllosilikatschicht verursaacht ginn. Zuel vun den Analysen: N=69 fir A0037, N=68 fir EPMA, N=68 fir C0068, N=19 fir A0037 an N=27 fir C0068 fir STEM-EDS. c, Isotopkaart vum Trioxypartikel Ryugu C0014-4 am Verglach mat Chondritwäerter CI (Orgueil), CY (Y-82162) a Literaturdaten (CM an C2-ung)41,48,49. Mir hunn Daten fir d'Orgueil- a Y-82162-Meteoritte kritt. CCAM ass eng Linn vun wasserfreie, kuelestoffhaltege Chondritmineralien, TFL ass eng Landtrennlinn. d, Δ17O- an δ18O-Kaarte vum Ryugu-Partikel C0014-4, CI-Chondrit (Orgueil) a CY-Chondrit (Y-82162) (dës Studie). Δ17O_Ryugu: De Wäert vun Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Duerchschnëttleche Δ17O-Wäert fir Orgueil. Δ17O_Y-82162: Duerchschnëttleche Δ17O-Wäert fir Y-82162. CI- an CY-Donnéeën aus der Literatur 41, 48, 49 ginn och zum Verglach gewisen.
D'Massisotopanalyse vu Sauerstoff gouf op enger 1,83 mg Prouf vu Material duerchgefouert, dat duerch Laserfluoréierung aus granulärem C0014 extrahéiert gouf (Methoden). Zum Verglach hu mir siwe Kopie vun Orgueil (CI) (Gesamtmass = 8,96 mg) a siwe Kopie vun Y-82162 (CY) (Gesamtmass = 5,11 mg) getest (Zousätzlech Tabelle 3).
An der Fig. 2d gëtt eng kloer Trennung vun Δ17O an δ18O tëscht de Gewiichtsduerchschnëttspartikelen vun Orgueil a Ryugu am Verglach zum Y-82162 gewisen. Den Δ17O vum Ryugu C0014-4 Partikel ass méi héich wéi dee vum Orgeil Partikel, trotz der Iwwerlappung bei 2 Standardofwäichungen. Ryugu Partikelen hunn méi héich Δ17O Wäerter am Verglach zum Orgeil, wat d'terrestresch Verschmotzung vum Leschten zënter sengem Fall am Joer 1864 reflektéiere kéint. Verwitterung an der terrestrescher Ëmwelt11 féiert onbedéngt zu der Integratioun vun atmosphäreschem Sauerstoff, wat d'Gesamtanalyse méi no un d'terrestresch Fraktionéierungslinn (TFL) bréngt. Dës Conclusioun entsprécht de mineralogeschen Donnéeën (déi virdru diskutéiert goufen), datt Ryugu Kären keng Hydrater oder Sulfater enthalen, während Orgeil dat mécht.
Baséierend op den uewe genannten mineralogeschen Donnéeën ënnerstëtzen dës Resultater eng Associatioun tëscht Ryugu-Kären a CI-Chondriten, awer schléissen eng Associatioun vu CY-Chondriten aus. D'Tatsaach, datt Ryugu-Kären net mat CY-Chondriten assoziéiert sinn, déi kloer Zeeche vun Dehydratiounsmineralogie weisen, ass rätselhaft. Orbitalobservatioune vum Ryugu schéngen drop hinzeweisen, datt et Dehydratioun duerchgemaach huet a dofir wahrscheinlech aus CY-Material besteet. D'Grënn fir dësen offensichtlechen Ënnerscheed bleiwen onkloer. Eng Sauerstoffisotopenanalyse vun anere Ryugu-Partikelen gëtt an engem Begleetartikel 12 presentéiert. D'Resultater vun dësem erweiderten Datesaz sinn awer och mat der Associatioun tëscht Ryugu-Partikelen a CI-Chondriten konsequent.
Mat Hëllef vu koordinéierte Mikroanalysetechniken (Ergänzungsfigur 3) hu mir d'raimlech Verdeelung vum organesche Kuelestoff iwwer déi ganz Uewerfläch vun der fokusséierter Ionenstrahlfraktioun (FIB) C0068.25 ënnersicht (Figuren 3a-f). Feinstruktur-Röntgenabsorptiounsspektre vum Kuelestoff (NEXAFS) um nooste Rand an der Sektioun C0068.25 weisen verschidde funktionell Gruppen - aromatesch oder C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH4 (287,5 eV) a C(=O)O (288,8 eV) - d'Graphenstruktur feelt bei 291,7 eV (Figur 3a), wat e gerénge Grad un thermescher Variatioun bedeit. De staarke CH4-Peak (287,5 eV) vun den partiellen organesche Verbindungen vum C0068.25 ënnerscheet sech vun den onléislechen organesche Verbindungen vun virdru studéierte kuelestoffhaltege Chondriten an ass méi ähnlech wéi IDP14 a koméitenpartikelen, déi vun der Stardust-Missioun kritt goufen. E staarke CH-Peak bei 287,5 eV an e ganz schwaache aromateschen oder C=C-Peak bei 285,2 eV weisen drop hin, datt organesch Verbindungen räich un aliphatesche Verbindungen sinn (Fig. 3a an Ergänzungsfigur 3a). Gebidder, déi räich un aliphateschen organesche Verbindungen sinn, sinn a grobkärege Phyllosilikaten lokaliséiert, souwéi a Gebidder mat enger schlechter aromatescher (oder C=C) Kuelestoffstruktur (Fig. 3c,d). Am Géigesaz dozou huet A0037,22 (Ergänzungsfigur 3) deelweis en méi niddregen Inhalt vun aliphatesche kuelestoffräiche Regiounen gewisen. Déi zugronnleeënd Mineralogie vun dëse Kären ass räich u Carbonaten, ähnlech wéi beim Chondrit CI 16, wat op eng extensiv Ännerung vum Quellwaasser hiweist (Ergänzungstabell 1). Oxidéierend Konditioune favoriséieren méi héich Konzentratioune vu Carbonyl- a Carboxylfunktionelle Gruppen an organesche Verbindungen, déi mat Carbonaten assoziéiert sinn. D'Submikronverdeelung vun organesche Verbindungen mat aliphatesche Kuelestoffstrukturen kann ganz anescht sinn wéi d'Verdeelung vu grobkärege geschichtete Silikaten. Hiweiser op aliphatesch organesch Verbindungen, déi mat Phyllosilikat-OH a Verbindung stinn, goufen am Meteorit vum Tagish-Séi fonnt. Koordinéiert mikroanalytesch Donnéeë suggeréieren, datt organesch Matière, déi räich un aliphatesche Verbindungen ass, a C-Typ Asteroiden wäit verbreet a enk mat Phyllosilikaten a Verbindung bruecht ka ginn. Dës Conclusioun entsprécht fréiere Berichter iwwer aliphatesch/aromatesch CH3 a Ryugu-Partikelen, déi mam MicroOmega, engem Hyperspektralmikroskop am noen Infraroutberäich, nogewisen goufen. Eng wichteg an ongeléist Fro ass, ob déi eenzegaarteg Eegeschafte vun aliphatesche kuelestoffräiche organesche Verbindungen, déi mat grobkärege Phyllosilikaten a Verbindung stinn, déi an dëser Studie observéiert goufen, nëmmen um Asteroid Ryugu fonnt ginn.
a, NEXAFS-Kuelestoffspektre normaliséiert op 292 eV an der aromatescher (C=C) räicher Regioun (rout), an der aliphatescher räicher Regioun (gréng) an an der Matrix (blo). Déi gro Linn ass de Murchison 13 onléisleche organesche Spektrum zum Verglach. au, Arbitrage-Eenheet. b, Rastertransmissiouns-Röntgenmikroskopie (STXM) Spektralbild vun engem Kuelestoff-K-Rand, dat weist, datt d'Sektioun vu Kuelestoff dominéiert gëtt. c, RGB-Kompositdiagramm mat aromatesche (C=C) räiche Regiounen (rout), aliphatesche räiche Regiounen (gréng) a Matrix (blo). d, organesch Verbindungen, déi räich un aliphatesche Verbindungen sinn, sinn a grobkäregem Phyllosilikat konzentréiert, d'Fläch ass vergréissert vun de wäisse punktéierte Këschten a b an c. e, grouss Nanosphären (ng-1) an der Fläch vergréissert vun der wäisser punktéierter Këscht a b an c. Fir: Pyrrhotit. Pn: Néckel-Chromit. f, Nanoskala Sekundärionenmassenspektrometrie (NanoSIMS), Elementarbiller vu Waasserstoff (1H), Kuelestoff (12C) a Stéckstoff (12C14N), Biller vum Elementverhältnis 12C/1H, a Kräiz-δD-, δ13C- an δ15N-Isotopbiller – Sektioun PG-1: präsolare Graphit mat extremer 13C-Anreicherung (Ergänzungstabell 4).
Kinetesch Studien iwwer den Ofbau vun organescher Matière a Murchison-Meteoriten kënnen wichteg Informatiounen iwwer déi heterogen Verdeelung vun aliphatescher organescher Matière, déi räich u Ryugu-Käre ass, liwweren. Dës Studie weist, datt aliphatesch CH3-Bindungen an organescher Matière bis zu enger maximaler Temperatur vu ronn 30°C beim Urspronksmaterial bestoe bleiwen an/oder sech mat Zäit-Temperatur-Bezéiungen änneren (z.B. 200 Joer bei 100°C an 0°C 100 Millioune Joer). Wann de Virgänger net méi wéi eng gewëssen Zäit bei enger bestëmmter Temperatur erhëtzt gëtt, kann déi ursprénglech Verdeelung vun aliphateschen organesche Materialien, déi räich u Phyllosilikat sinn, erhale bleiwen. Ännerungen am Quellgestengswaasser kënnen dës Interpretatioun awer komplizéieren, well de karbonaträichen A0037 keng kuelestoffräich aliphatesch Regiounen weist, déi mat Phyllosilikaten assoziéiert sinn. Dës niddreg Temperaturännerung entsprécht ongeféier der Präsenz vu kubeschem Feldspat a Ryugu-Käre (Ergänzungstabell 1) 20.
D'Fraktioun C0068.25 (ng-1; Abb. 3a–c,e) enthält eng grouss Nanosphär, déi héich aromatesch (oder C=C), mëttelméisseg aliphatesch a schwaach Spektre vu C(=O)O a C=O weist. D'Signatur vum aliphatesche Kuelestoff entsprécht net der Signatur vu bulk onléisleche organesche Verbindungen an organesche Nanosphären, déi mat Chondriten assoziéiert sinn (Abb. 3a) 17,21. Raman- an Infraroutspektroskopesch Analysen vun Nanosphären am Tagish-Séi hunn gewisen, datt si aus aliphateschen an oxidéierten organesche Verbindungen a gestéierten polyzykleschen aromateschen organesche Verbindungen mat enger komplexer Struktur bestinn 22,23. Well déi ëmleiend Matrix organesch Verbindungen enthält, déi räich un aliphatische Verbindungen sinn, kéint d'Signatur vum aliphatische Kuelestoff an ng-1 en analyteschen Artefakt sinn. Interessanterweis enthält ng-1 agebett amorph Silikater (Abb. 3e), eng Textur, déi nach net fir ausserierdesch organesch Verbindungen gemellt gouf. Amorph Silikater kënnen natierlech Komponenten vun ng-1 sinn oder aus der Amorphiséierung vu wässeregen/wasserfreien Silikater duerch Ionen- an/oder Elektronestrahl während der Analyse resultéieren.
NanoSIMS-Ionenbiller vum C0068.25-Schnëtt (Fig. 3f) weisen eenheetlech Ännerungen an δ13C an δ15N, ausser fir presolar Kären mat enger grousser 13C-Anreicherung vun 30.811‰ (PG-1 am δ13C-Bild an der Fig. 3f) (Zousätzlech Tabelle 4). Röntgen-Elementarkärenbiller an héichopléisend TEM-Biller weisen nëmmen d'Kuelestoffkonzentratioun an den Ofstand tëscht de Basalebenen vun 0,3 nm, wat dem Graphit entsprécht. Et ass bemierkenswäert, datt d'Wäerter vun δD (841 ± 394‰) an δ15N (169 ± 95‰), déi mat aliphatescher organescher Matière beräichert sinn, déi mat grobkärege Phyllosilikaten assoziéiert ass, sech als liicht méi héich erweisen wéi den Duerchschnëtt fir déi ganz Regioun C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) a C0068.25 (Ergänzungstabell 4). Dës Observatioun léisst drop schléissen, datt déi aliphatesch-räich organesch Substanzen a grobkärege Phyllosilikaten méi primitiv kënne sinn ewéi déi ëmleiend organesch Substanzen, well déi leschtgenannt engem Isotopenaustausch mam ëmleiende Waasser am urspréngleche Kierper duerchgefouert kënne ginn. Alternativ kënnen dës isotopesch Ännerungen och mam urspréngleche Bildungsprozess zesummenhänken. Et gëtt interpretéiert, datt feinkäreg geschichtet Silikaten a CI-Chondriten als Resultat vun enger kontinuéierlecher Ännerung vun den urspréngleche grobkärege wasserfreie Silikatcluster geformt goufen. Aliphatesch-räich organesch Matière kéint aus Virleefermoleküle an der protoplanetarer Scheif oder dem interstellare Medium virun der Bildung vum Sonnesystem geformt gi sinn, an duerno liicht während de Waasserwiessel vum Ryugu (grousse) Elterenkierper verännert ginn. D'Gréisst (<1,0 km) vum Ryugu ass ze kleng, fir genuch intern Hëtzt fir d'wässreg Ëmwandlung zu wasserhaltege Mineralstoffer z'erhalen. D'Gréisst (<1,0 km) vum Ryugu ass ze kleng, fir genuch intern Hëtzt fir d'wässreg Ëmwandlung zu wasserge Mineralstoffer z'erhalen. Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменого измов водных минералов25. Gréisst (<1,0 km) De Ryugu ass ze kleng fir genuch intern Hëtzt fir de Waasserwiessel z'erhalen, fir Waassermineraler ze bilden25. 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吀牴穿吀牴25 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成吀牴穿吀牴25 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло fir изменения воды с образованимин 2. D'Gréisst vum Ryugu (<1,0 km) ass ze kleng fir intern Hëtzt z'ënnerstëtzen, fir Waasser a Waassermineraler ze verwandelen25.Dofir kéinte Ryugu-Virgänger, déi Zéngte Kilometer grouss sinn, erfuerderlech sinn. Organesch Matière, déi räich un aliphatesche Verbindungen ass, kann hir ursprénglech Isotopverhältnisser behalen wéinst der Associatioun mat grobkärege Phyllosilikaten. Déi genee Natur vun den isotopesch schwéiere Träger bleift awer onsécher wéinst der komplexer a delikater Mëschung vun de verschiddene Komponenten an dëse FIB-Fraktiounen. Dëst kënnen organesch Substanzen sinn, déi räich un aliphatesche Verbindungen a Ryugu-Granulaten sinn, oder grob Phyllosilikaten, déi se ëmginn. Et ass ze bemierken, datt organesch Matière a bal all kuelestoffhaltege Chondritten (inklusiv CI-Chondriten) tendenziell méi räich un D ass wéi u Phyllosilikaten, mat Ausnam vun de CM Paris 24, 26 Meteoritten.
Diagrammer vum Volumen δD an δ15N vun FIB-Scheiwen, déi fir A0002.23 an A0002.26, A0037.22 an A0037.23 a C0068.23, C0068.25 an C0068.26 FIB-Scheiwen kritt goufen (insgesamt siwe FIB-Scheiwen vun dräi Ryugu-Partikelen). E Verglach vun NanoSIMS mat aneren Objeten am Sonnesystem gëtt an der Fig. 4 (Ergänzungstabell 4)27,28 gewisen. D'Volumenännerungen an δD an δ15N an de Profiler A0002, A0037 an C0068 sinn am Aklang mat deenen am IDP, awer méi héich wéi an de CM- a CI-Chondriten (Fig. 4). Et ass ze bemierken, datt de Beräich vun den δD-Wäerter fir d'Koméit 29-Prouf (-240 bis 1655‰) méi grouss ass wéi dee vum Ryugu. D'Volumen δD an δ15N vun de Ryukyu-Profiler sinn an der Regel méi kleng wéi den Duerchschnëtt fir Koméiten aus der Jupiterfamill an der Oort-Wollek (Fig. 4). Déi méi niddreg δD-Wäerter vun de CI-Chondriten kéinten den Afloss vun der terrestrescher Kontaminatioun an dëse Prouwe reflektéieren. Wéinst den Ähnlechkeeten tëscht Bells, dem Tagish-Séi an dem IDP kéint déi grouss Heterogenitéit an den δD- an δN-Wäerter an de Ryugu-Partikelen Ännerungen an den initialen isotopeschen Signaturen vun organeschen a wässerege Kompositioune am fréie Sonnesystem reflektéieren. Déi ähnlech isotopesch Ännerungen an δD an δN an de Ryugu- an IDP-Partikelen suggeréieren, datt béid aus Material aus der selwechter Quell geformt kéinte sinn. Et gëtt ugeholl, datt IDPs aus koméitequellen stamen 14. Dofir kéint Ryugu koméitenähnlecht Material an/oder op d'mannst dat äussert Sonnesystem enthalen. Dëst kéint awer méi schwéier sinn, wéi mir hei soen, wéinst (1) der Mëschung aus sphäruliteschem a D-räichem Waasser um Mammekierper 31 an (2) dem D/H-Verhältnis vum Koméit als Funktioun vun der Koméitenaktivitéit 32. D'Grënn fir déi observéiert Heterogenitéit vu Waasserstoff- a Stéckstoffisotopen an de Ryugu-Partikelen sinn awer net vollstänneg verstanen, deelweis wéinst der limitéierter Zuel vun Analysen, déi haut verfügbar sinn. D'Resultater vu Waasserstoff- a Stéckstoffisotopsystemer bréngen ëmmer nach d'Méiglechkeet op, datt Ryugu de gréissten Deel vum Material vu baussent dem Sonnesystem enthält a soumat eng gewëssen Ähnlechkeet mat Koméiten opweise kéint. De Ryugu-Profil huet keng offensichtlech Korrelatioun tëscht δ13C an δ15N gewisen (Zousätzlech Tabelle 4).
Déi allgemeng H- an N-Isotopenzesummesetzung vun de Ryugu-Partikelen (rout Kreesser: A0002, A0037; blo Kreesser: C0068) korreléiert mat der Sonnemagnitude 27, der Jupiter-Mëttelfamill (JFC27) an de Koméiten aus der Oort-Wollek (OCC27), IDP28 a kuelestoffhaltege Chondrulen. Vergläich vum Meteorit 27 (CI, CM, CR, C2-ung). D'Isotopenzesummesetzung ass an der Ergänzungstabell 4 uginn. Déi gepunkelt Linne sinn déi terrestresch Isotopwäerter fir H an N.
Den Transport vu flüchtege Stoffer (z.B. organescher Matière a Waasser) op d'Äerd bleift e Suergen26,27,33. Submikron organesch Matière, déi mat grobe Phyllosilikaten an de Ryugu-Partikelen assoziéiert ass, déi an dëser Studie identifizéiert goufen, kéint eng wichteg Quell vu flüchtege Stoffer sinn. Organesch Matière a grobkärege Phyllosilikaten ass besser virun Degradatioun16,34 an Zerfall35 geschützt wéi organesch Matière a feinkärege Matrices. Déi méi schwéier isotopesch Zesummesetzung vu Waasserstoff an de Partikelen bedeit, datt si onwahrscheinlech déi eenzeg Quell vu flüchtege Stoffer sinn, déi op déi fréi Äerd bruecht goufen. Si kënne mat Komponenten mat enger méi liichter Waasserstoffisotopescher Zesummesetzung gemëscht ginn, wéi viru kuerzem an der Hypothese vun der Präsenz vu vum Sonnewand ugedriwwem Waasser a Silikaten proposéiert gouf.
An dëser Studie weisen mir, datt CI-Meteoritten, trotz hirer geochemescher Bedeitung als Vertrieder vun der Gesamtzesummesetzung vum Sonnesystem,6,10 terrestresch kontaminéiert Prouwe sinn. Mir liwweren och direkt Beweiser fir Interaktiounen tëscht räicher aliphatescher organescher Matière an Nopeschwassermineralien a suggeréieren, datt Ryugu extrasolar Material37 enthalen kéint. D'Resultater vun dëser Studie weisen kloer d'Wichtegkeet vun der direkter Probenahme vu Protoasteroiden an d'Noutwennegkeet, zréckgeschéckte Prouwe ënner komplett inerten an sterile Konditiounen ze transportéieren. D'Beweiser, déi hei presentéiert ginn, weisen, datt Ryugu-Partikelen ouni Zweiwel ee vun de kontaminéiertsten Materialien am Sonnesystem sinn, déi fir Laborfuerschung verfügbar sinn, an eng weider Studie vun dëse wäertvolle Prouwe wäert ouni Zweiwel eist Verständnis vun de fréie Prozesser am Sonnesystem erweideren. Ryugu-Partikelen sinn déi bescht Representatioun vun der Gesamtzesummesetzung vum Sonnesystem.
Fir déi komplex Mikrostruktur a chemesch Eegeschafte vu Submikron-Skala-Prouwe festzestellen, hu mir Synchrotronstralungsbaséiert Computertomographie (SR-XCT) an SR-Röntgendiffraktioun (XRD)-CT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM Analyse benotzt. Keng Degradatioun, Verschmotzung wéinst der Äerdatmosphär a kee Schued duerch fein Partikelen oder mechanesch Prouwe. An der Zwëschenzäit hu mir systematesch volumetresch Analysen mat Rasterelektronenmikroskopie (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumenteller Neutronenaktivéierungsanalyse (INAA) a Laser-Sauerstoffisotopfluoréierungsausrüstung duerchgefouert. D'Analyseprozedure sinn an der Ergänzungsfigur 3 gewisen an all Assay gëtt an de folgende Sektiounen beschriwwen.
Partikelen vum Asteroid Ryugu goufen aus dem Hayabusa-2 Reentry Modul gewonnen an an de JAXA Kontrollzentrum zu Sagamihara, Japan, geliwwert, ouni d'Äerdatmosphär ze verschmotzen4. Nom initialen an net-destruktiven Charakteriséierung an enger vun der JAXA geréierter Anlag, solle versiegelbar Transferbehälter tëscht de Site a Proufkapselbeutel (Saphirglas mat engem Duerchmiesser vun 10 oder 15 mm an Edelstol, ofhängeg vun der Proufgréisst) benotzt ginn, fir Ëmweltstéierungen an/oder Buedemkontaminanten (z.B. Waasserdamp, Kuelewaasserstoffer, Atmosphärgaser a fein Partikelen) a Kräizkontaminatioun tëscht Prouwe während der Proufvirbereedung an dem Transport tëscht Instituter an Universitéiten38 ze vermeiden. Fir Degradatioun a Verschmotzung duerch d'Interaktioun mat der Äerdatmosphär (Waasserdamp a Sauerstoff) ze vermeiden, goufen all Zorte vu Proufvirbereedung (inklusiv Spëtzen mat engem Tantalmeissel, mat enger ausgeglachener Diamant-Drotsäg (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) a Virbereedung mat Epoxy schneiden) fir d'Installatioun) am Handschuhkëscht ënner propperem, dréchenem N2 (Taupunkt: -80 bis -60 °C, O2 ~50-100 ppm) duerchgefouert. All hei benotzt Elementer ginn mat enger Kombinatioun aus ultrareinem Waasser an Ethanol mat Ultraschallwellen mat verschiddene Frequenzen gereinegt.
Hei ënnersiche mir d'Meteorittesammlung vum National Polar Research Institute (NIPR) vum Antarctic Meteorite Research Center (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 an CY: Y 980115).
Fir den Transfer tëscht Instrumenter fir SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS an TEM-Analyse, hu mir den universellen ultradënnen Proufhalter benotzt, deen a fréiere Studien beschriwwe gouf.
D'SR-XCT-Analyse vu Ryugu-Prouwen gouf mat dem integréierte CT-System BL20XU/SPring-8 duerchgefouert. Dat integréiert CT-System besteet aus verschiddene Miessmodi: e breede Siichtfeld- a Modus mat gerénger Opléisung (WL) fir déi ganz Struktur vun der Prouf ze erfassen, e schmuele Siichtfeld- an e Modus mat héijer Opléisung (NH) fir eng korrekt Miessung vun der Prouffläch. Interessi a Röntgenbiller fir e Diffraktiounsmuster vum Volumen vun der Prouf ze kréien, an XRD-CT fir en 2D-Diagramm vun de Mineralphasen an der horizontaler Fläch an der Prouf ze kréien. Et ass ze bemierken, datt all Miessunge kënne gemaach ginn, ouni datt dat agebaute System benotzt gëtt fir de Proufhalter vun der Basis ze entfernen, wat korrekt CT- an XRD-CT-Miessunge erméiglecht. Den Röntgendetektor am WL-Modus (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) war mat enger zousätzlecher 4608 × 4608 Pixel Metall-Oxid-Hallefleeder (CMOS) Kamera (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) mat engem Szintillator, deen aus 10 Lutetium-Aluminium-Granat-Eenkristalldéckt µm (Lu3Al5O12:Ce) an enger Relaislëns besteet. D'Pixelgréisst am WL-Modus ass ongeféier 0,848 µm. Dofir ass d'Siichtfeld (FOV) am WL-Modus ongeféier 6 mm am Offset-CT-Modus. Den NH-Modus Röntgendetektor (BM AA50; Hamamatsu Photonics) war mat engem 20 µm décke Gadolinium-Aluminium-Gallium-Granat (Gd3Al2Ga3O12) Szintillator, enger CMOS Kamera (C11440-22CU) mat enger Opléisung vun 2048 × 2048 Pixel ekipéiert; Hamamatsu Photonics) an enger ×20 Lëns. D'Pixelgréisst am NH-Modus ass ~0,25 µm an d'Siichtfeld ass ~0,5 mm. Den Detektor fir den XRD-Modus (BM AA60; Hamamatsu Photonics) war mat engem Szintillator ausgestatt, deen aus engem 50 µm décke P43 (Gd2O2S:Tb) Pulversieb, enger CMOS-Kamera mat enger Opléisung vun 2304 × 2304 Pixel (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) an enger Relaislëns besteet. Den Detektor huet eng effektiv Pixelgréisst vun 19,05 µm an e Siichtfeld vu 43,9 mm2. Fir d'FOV ze erhéijen, hu mir eng Offset-CT-Prozedur am WL-Modus ugewannt. D'Transmissiounsliichtbild fir d'CT-Rekonstruktioun besteet aus engem Bild am Beräich vun 180° bis 360°, dat horizontal ëm d'Rotatiounsachs reflektéiert gëtt, an engem Bild am Beräich vun 0° bis 180°.
Am XRD-Modus gëtt de Röntgenstral vun enger Fresnel-Zonenplack fokusséiert. An dësem Modus ass den Detektor 110 mm hannert der Prouf placéiert an de Stralstopp ass 3 mm virum Detektor. Diffraktiounsbiller am 2θ-Beräich vun 1,43° bis 18,00° (Gitterstreck d = 16,6–1,32 Å) goufen opgeholl, woubei de Röntgenfleck um Enn vum Siichtfeld vum Detektor fokusséiert war. D'Prouf beweegt sech vertikal a reegelméissegen Ofstänn, mat enger halwer Dréiung fir all vertikale Scanschratt. Wann d'Mineralpartikelen d'Bragg-Konditioun erfëllen, wann se ëm 180° gedréit ginn, ass et méiglech, eng Diffraktioun vun de Mineralpartikelen an der horizontaler Fläch ze kréien. D'Diffraktiounsbiller goufen dann fir all vertikale Scanschratt zu engem Bild kombinéiert. D'SR-XRD-CT-Assaybedingungen sinn bal déiselwecht wéi déi fir den SR-XRD-Assay. Am XRD-CT-Modus ass den Detektor 69 mm hannert der Prouf positionéiert. Diffraktiounsbiller am 2θ-Beräich reechen vun 1,2° bis 17,68° (d = 19,73 bis 1,35 Å), wou souwuel de Röntgenstral wéi och de Strahllimiter am Aklang mam Zentrum vum Siichtfeld vum Detektor sinn. Scannt d'Prouf horizontal a dréit d'Prouf ëm 180°. D'SR-XRD-CT-Biller goufen mat Spëtzemineralintensitéiten als Pixelwäerter rekonstruéiert. Beim horizontalen Scannen gëtt d'Prouf typescherweis a Schrëtt vu 500–1000 gescannt.
Fir all Experimenter gouf d'Röntgenenergie op 30 keV festgeluecht, well dëst déi ënnescht Grenz vun der Röntgenpenetratioun a Meteoritte mat engem Duerchmiesser vu ronn 6 mm ass. D'Zuel vun de Biller, déi fir all CT-Miessunge während enger 180°-Rotatioun opgeholl goufen, war 1800 (3600 fir den Offset-CT-Programm), an d'Beliichtungszäit fir d'Biller war 100 ms fir WL-Modus, 300 ms fir NH-Modus, 500 ms fir XRD a 50 ms fir XRD-CT. Déi typesch Scanzäit fir d'Prouf ass ongeféier 10 Minutten am WL-Modus, 15 Minutten am NH-Modus, 3 Stonnen fir XRD an 8 Stonnen fir SR-XRD-CT.
CT-Biller goufen duerch konvolutionell Réckprojektioun rekonstruéiert a fir e linearen Dämpfungskoeffizient vun 0 bis 80 cm-1 normaliséiert. D'Slice Software gouf benotzt fir d'3D-Donnéeën ze analyséieren an d'muXRD Software gouf benotzt fir d'XRD-Donnéeën ze analyséieren.
Epoxy-fixéiert Ryugu-Partikelen (A0029, A0037, C0009, C0014 an C0068) goufen op der Uewerfläch graduell bis op d'Héicht vun engem 0,5 µm (3M) Diamant-Läppfilm ënner dréchene Konditioune poléiert, wouduerch verhënnert gouf, datt d'Material während dem Polierprozess a Kontakt mat der Uewerfläch koum. Déi poléiert Uewerfläch vun all Prouf gouf fir d'éischt duerch Liichtmikroskopie an duerno mat zréckgestreeten Elektronen ënnersicht, fir Mineralogie- a Texturbiller (BSE) vun de Prouwe an qualitativ NIPR-Elementer mat engem JEOL JSM-7100F SEM mat engem Energiedispersiounsspektrometer (AZtec) ze kréien. Fir all Prouf gouf den Inhalt vun den Haapt- an Nieweelementer mat engem Elektronen-Mikroanalysator (EPMA, JEOL JXA-8200) analyséiert. Phyllosilikat- a Karbonatpartikelen bei 5 nA, natierlech a synthetesch Standarden bei 15 keV, Sulfiden, Magnetit, Olivin a Pyroxen bei 30 nA analyséiert. Modal Grades goufen aus Elementkaarte a BSE-Biller mat der ImageJ 1.53 Software berechent, mat entspriechenden Schwellen, déi fir all Mineral arbiträr festgeluecht goufen.
D'Analyse vun Sauerstoffisotopen gouf op der Open University (Milton Keynes, UK) mat engem Infraroutlaserfluoréierungssystem duerchgefouert. Hayabusa2-Prouwe goufen a mat Stéckstoff gefëllte Behälter un d'Open University 38 geliwwert, fir se tëscht den Ariichtungen ze transferéieren.
D'Beluede vun der Prouf gouf an enger Stéckstoff-Handschuhkëscht mat engem iwwerwaachte Sauerstoffgehalt ënner 0,1% duerchgefouert. Fir d'Hayabusa2-analytesch Aarbecht gouf en neien Ni-Proufhalter hiergestallt, deen aus nëmmen zwou Prouflächer (Duerchmiesser 2,5 mm, Déift 5 mm) besteet, eent fir Hayabusa2-Partikelen an dat anert fir den Obsidian-internen Standard. Wärend der Analyse gouf de Proufbrunn, deen den Hayabusa2-Material enthält, mat engem internen BaF2-Fënster vun ongeféier 1 mm Déckt an 3 mm Duerchmiesser bedeckt, fir d'Prouf während der Laserreaktioun ze halen. De BrF5-Floss an d'Prouf gouf duerch e Gasmëschkanal am Ni-Proufhalter erhalen. D'Proufkammer gouf och nei konfiguréiert, sou datt se aus der Vakuumfluoréierungsleitung erausgeholl an dann an enger mat Stéckstoff gefëllter Handschuhkëscht opgemaach konnt ginn. Déi zweedeeleg Kammer gouf mat enger Kofferdichtung an enger EVAC Quick Release CeFIX 38 Kettenklemme versiegelt. Eng 3 mm déck BaF2-Fënster uewen an der Kammer erlaabt eng gläichzäiteg Observatioun vun der Prouf an der Lasererhëtzung. Nodeems d'Prouf gelueden ass, klemmt d'Kammmer erëm of a verbënnt se erëm mat der fluoréierter Leitung. Virun der Analyse gouf d'Proufkammer ënner Vakuum iwwer Nuecht op ongeféier 95°C erhëtzt, fir all adsorbéiert Fiichtegkeet ze entfernen. Nodeems d'Kammer iwwer Nuecht erhëtzt gouf, gouf se op Raumtemperatur ofkille gelooss, an duerno gouf den Deel, deen während dem Prouftransfer der Atmosphär ausgesat war, mat dräi Aliquoten BrF5 gespullt, fir d'Fiichtegkeet ze entfernen. Dës Prozedure garantéieren, datt d'Hayabusa 2 Prouf net der Atmosphär ausgesat ass a net duerch Fiichtegkeet aus dem Deel vun der fluoréierter Leitung kontaminéiert gëtt, deen während dem Proufbelaaschtung an d'Atmosphär ofgeleet gëtt.
Ryugu C0014-4 an Orgueil (CI) Partikelprouwen goufen an engem modifizéierten "Single" Modus42 analyséiert, während d'Y-82162 (CY) Analyse op engem eenzege Schacht mat verschiddene Proufbühnen41 duerchgefouert gouf. Wéinst hirer wasserfräier Zesummesetzung ass et net néideg, eng eenzeg Method fir CY-Chondriten ze benotzen. D'Prouwen goufen mat engem Infrarout-CO2-Laser vu Photon Machines Inc. mat enger Leeschtung vu 50 W (10,6 µm) erhëtzt, deen um XYZ-Gantry a Präsenz vu BrF5 montéiert war. Dat agebaute Videosystem iwwerwaacht de Verlaf vun der Reaktioun. No der Fluoréierung gouf den fräigesaten O2 mat zwou kryogenen Stickstofffallen an engem erhëtzte Bett vu KBr gebotzt, fir all iwwerschësseg Fluor ze entfernen. D'isotopesch Zesummesetzung vum gereinegten Sauerstoff gouf op engem Thermo Fisher MAT 253 Duebelkanal-Massenspektrometer mat enger Massenopléisung vu ronn 200 analyséiert.
A verschiddene Fäll war d'Quantitéit u gasfërmegem O2, déi während der Reaktioun vun der Prouf fräigesat gouf, manner wéi 140 µg, wat déi ongeféier Limit fir d'Benotzung vum Balgapparat um MAT 253 Massespektrometer ass. An dëse Fäll gi Mikrovolumen fir d'Analyse benotzt. Nodeems d'Hayabusa2-Partikelen analyséiert goufen, gouf den Obsidian-internen Standard fluoréiert an seng Sauerstoff-Isotop-Zesummesetzung bestëmmt.
Ionen vum NF+ NF3+ Fragment stéieren de Stral mat der Mass 33 (16O17O). Fir dëst potenziell Problem ze eliminéieren, ginn déi meescht Prouwe mat kryogenen Trennungsmethoden veraarbecht. Dëst kann a Richtung Vir virun der MAT 253 Analyse gemaach ginn oder als zweet Analyse andeems dat analyséiert Gas zréck an de spezielle Molekularsieb zréckgefouert gëtt an et no der kryogener Trennung erëm geleet gëtt. Kryogen Trennung besteet doran, Gas an e Molekularsieb bei flëssegem Stéckstoff ze liwweren an et dann an e primäre Molekularsieb bei enger Temperatur vun -130°C ofzeleeden. Ausféierlech Tester hunn gewisen, datt NF+ um éischte Molekularsieb bleift a keng bedeitend Fraktionéierung mat dëser Method geschitt.
Baséierend op widderholl Analysen vun eisen internen Obsidianstandarden ass déi allgemeng Genauegkeet vum System am Balgmodus: ±0,053‰ fir δ17O, ±0,095‰ fir δ18O, ±0,018‰ fir Δ17O (2 Standarddeviatiounsofwäichung). D'Sauerstoffisotopanalyse gëtt an der Standard-Delta-Notatioun uginn, wou Delta18O als folgend berechent gëtt:
Benotzt och de Verhältnis 17O/16O fir δ17O. VSMOW ass den internationale Standard fir de Wiener Mëttelmierwaasserstandard. Δ17O representéiert d'Ofwäichung vun der Äerdfraktiounslinn, an d'Berechnungsformel ass: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. All Donnéeën, déi an der Ergänzungstabell 3 presentéiert ginn, goufen no Gap-Upassung berücksichtegt.
Schnëtter mat enger Déckt vun ongeféier 150 bis 200 nm goufen aus Ryugu-Partikelen extrahéiert mat engem Hitachi High Tech SMI4050 FIB-Instrument am JAMSTEC, Kochi Core Sampling Institute. Et ass ze bemierken, datt all FIB-Schnëtter aus onveraarbechte Fragmenter vun onveraarbechte Partikelen gewonnen goufen, nodeems se aus N2-Gas-gefëllte Behälter fir den Interobjet-Transfer erausgeholl goufen. Dës Fragmenter goufen net mat SR-CT gemooss, mä mat minimaler Belaaschtung vun der Äerdatmosphär veraarbecht, fir potenziell Schied a Kontaminatioun ze vermeiden, déi de K-K-Rand-Spektrum vu Kuelestoff beaflosse kéinten. Nom Oflagere vun enger Wolfram-Schutzschicht gouf d'Regioun vun Interesse (bis zu 25 × 25 μm2) geschnidden a mat engem Ga+-Ionenstrahl bei enger Beschleunigungsspannung vun 30 kV, duerno bei 5 kV an engem Sondestroum vu 40 pA, fir Uewerflächeschued ze minimiséieren. Déi ultradënn Schnëtter goufen dann op e vergréissert Kupfernetz (Kochi-Netz) 39 placéiert mat engem Mikromanipulator, deen mat FIB ausgestatt war.
Ryugu A0098 (1,6303 mg) an C0068 (0,6483 mg) Pellets goufen zweemol a rengen, héichreine Polyethylenfolien an engem mat rengen Stickstoff gefëllte Handschuhkëscht um SPring-8 versiegelt, ouni Interaktioun mat der Äerdatmosphär. D'Proufvirbereedung fir JB-1 (e geologescht Referenzgestengs, dat vun der Geological Survey of Japan erausginn gëtt) gouf op der Tokyo Metropolitan University duerchgefouert.
D'INAA fënnt am Institut fir integréiert Stralungs- a Nuklearwëssenschaften vun der Universitéit Kyoto statt. D'Prouwe goufen zweemol mat verschiddene Bestrahlungszyklen bestraalt, déi no der Hallefzäit vum Nuklid gewielt goufen, deen fir d'Elementquantifizéierung benotzt gouf. Als éischt gouf d'Prouf 30 Sekonnen an engem pneumatesche Bestrahlungsröhrchen bestraalt. D'Fluxe vun thermeschen a schnelle Neutronen an der Fig. 3 sinn 4,6 × 1012 respektiv 9,6 × 1011 cm-2 s-1, fir den Inhalt vu Mg, Al, Ca, Ti, V an Mn ze bestëmmen. Chemikalien wéi MgO (99,99% Rengheet, Soekawa Chemical), Al (99,9% Rengheet, Soekawa Chemical) a Si-Metall (99,999% Rengheet, FUJIFILM Wako Pure Chemical) goufen och bestraalt, fir stéierend Nuklearreaktiounen wéi (n, n) ze korrigéieren. D'Prouf gouf och mat Natriumchlorid (99,99% Rengheet; MANAC) bestraalt, fir Ännerungen am Neutronenflux ze korrigéieren.
No der Neutronenbestrahlung gouf déi baussenzeg Polyethylenfolie duerch eng nei ersat, an d'Gammastralung, déi vun der Prouf an der Referenz ausgestraalt gouf, gouf direkt mat engem Ge-Detektor gemooss. Déiselwecht Prouwe goufen 4 Stonnen an engem pneumatesche Bestrahlungsröhrchen nei bestraalt. 2 huet thermesch a séier Neutronenfluxe vu 5,6 × 10¹² respektiv 1,2 × 10¹² cm-2 s-1 fir d'Bestimmung vun Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se-Gehalt, Sb, Os, Ir an Au. Kontrollprouwe vu Ga, As, Se, Sb, Os, Ir an Au goufen bestraalt andeems entspriechend Quantitéiten (vun 10 bis 50 μg) vu Standardléisunge mat bekannte Konzentratioune vun dësen Elementer op zwee Stécker Filterpabeier opgedroe goufen, gefollegt vun der Bestrahlung vun de Prouwe. D'Gammastralenzielung gouf am Institut fir integréiert Stralung an Nuklearwëssenschaften vun der Universitéit Kyoto an dem RI Research Center vun der Tokyo Metropolitan University duerchgefouert. Analytesch Prozeduren a Referenzmaterialien fir d'quantitativ Bestëmmung vun INAA-Elementer sinn déiselwecht wéi déi, déi an eiser fréierer Aarbecht beschriwwe goufen.
En Röntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) gouf benotzt fir d'Diffraktiounsmuster vun de Ryugu-Prouwen A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) an C0087 (<1 mg) beim NIPR ze sammelen. En Röntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) gouf benotzt fir d'Diffraktiounsmuster vun de Ryugu-Prouwen A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) an C0087 (<1 mg) beim NIPR ze sammelen. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов Ryugu A0029 (<1 мг) (<1 мг) (<1 мг), A0037 (8) мг) an NIPR. En Röntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) gouf benotzt fir Diffraktiounsmuster vu Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) a C0087 (<1 mg) Proben am NIPR ze sammelen.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) 和徍〡。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) 和徍〡。 Дифрактограмы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) an C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использовантием использованием (Rigaku SmartLab). Röntgendiffraktiounsmuster vun de Prouwe Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) an C0087 (<1 mg) goufen am NIPR mat engem Röntgendiffraktometer (Rigaku SmartLab) opgeholl.All Prouwe goufen op engem net-reflektive Siliziumwafer mat enger Saphirglasplack zu engem feine Pulver gemuel an duerno gläichméisseg ouni Flëssegkeet (Waasser oder Alkohol) op dem net-reflektive Siliziumwafer verdeelt. D'Miessbedingungen sinn wéi follegt: Cu-Kα-Röntgenstralung gëtt bei enger Röhrenspannung vu 40 kV an engem Röhrenstroum vu 40 mA generéiert, d'limitéierend Schlitzlängt ass 10 mm, den Divergenzwénkel ass (1/6)°, d'Rotatiounsgeschwindegkeet am Plane ass 20 rpm, an de Beräich vun 2θ (duebele Bragg-Wénkel) ass 3-100° an d'Analyse dauert ongeféier 28 Stonnen. Bragg Brentano-Optik gouf benotzt. Den Detektor ass en eendimensionalen Silizium-Hallefleederdetektor (D/teX Ultra 250). Röntgenstrale vu Cu-Kβ goufen mat engem Ni-Filter ewechgeholl. Mat Hëllef vu verfügbare Prouwe goufen Miessunge vu syntheteschem Magnesiansaponit (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), Serpentin (Blatserpentin, Miyazu, Nikka) a Pyrrhotit (monoklinescht 4C, Chihua, Mexiko Watts) verglach fir Peaks z'identifizéieren an Diffraktiounsdaten aus Pulverdateien vum International Center for Diffraction Data, Dolomit (PDF 01-071-1662) a Magnetit (PDF 00-019-0629) ze benotzen. D'Diffraktiounsdaten aus Ryugu goufen och mat Daten iwwer hydroverännert Kuelestoffchondriten, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4, an Y 980115 CY (Heizstufe III, 500–750°C) verglach. De Verglach huet Ähnlechkeeten mat Orgueil gewisen, awer net mat Y-791198 an Y 980115.
NEXAFS-Spektren mat Kuelestoffrand K vun ultradënne Sektioune vu Prouwe vu FIB goufen mam STXM BL4U Kanal an der UVSOR Synchrotron-Anlag vum Institut fir Molekularwëssenschaften (Okazaki, Japan) gemooss. D'Fleckgréisst vun engem Stral, deen optesch mat enger Fresnel-Zonenplack fokusséiert gouf, ass ongeféier 50 nm. Den Energieschratt ass 0,1 eV fir déi fein Struktur vun der noer Randregioun (283,6–292,0 eV) an 0,5 eV (280,0–283,5 eV an 292,5–300,0 eV) fir d'Virder- an d'Réckfrontregiounen. D'Zäit fir all Bildpixel gouf op 2 ms gesat. Nom Evakuéieren gouf d'STXM-Analytikkammer mat Helium bei engem Drock vu ronn 20 mbar gefëllt. Dëst hëlleft d'thermesch Drift vun der Röntgenoptikausrüstung an der Kammer an am Proufhalter ze minimiséieren, souwéi och Schued un de Prouwe an/oder Oxidatioun ze reduzéieren. NEXAFS K-Edge Kuelestoffspektre goufen aus gestapelten Daten mat der aXis2000 Software an der proprietärer STXM Datenveraarbechtungssoftware generéiert. Et ass ze bemierken, datt de Prouftransfergehäuse an d'Handschuhkëscht benotzt ginn, fir Oxidatioun a Kontaminatioun vun der Prouf ze vermeiden.
No der STXM-NEXAFS-Analyse gouf d'Isotopenzesummesetzung vu Waasserstoff, Kuelestoff a Stéckstoff vu Ryugu FIB-Scheiwen mat Hëllef vun der Isotopenbildgebung mat engem JAMSTEC NanoSIMS 50L analyséiert. E fokusséierte Cs+ Primärstral vu ronn 2 pA fir d'Kuelestoff- a Stéckstoffisotopenanalys a ronn 13 pA fir d'Waasserstoffisotopenanalys gouf iwwer eng Fläch vu ronn 24 × 24 µm² bis 30 × 30 µm² op der Prouf rasteriséiert. Nom 3-Minutte-Virspray bei engem relativ staarke Primärstralstroum gouf all Analyse no der Stabiliséierung vun der Intensitéit vum Sekundärstral gestart. Fir d'Analyse vu Kuelestoff- a Stéckstoffisotopen goufen gläichzäiteg Biller vun 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– an 12C15N– mat Hëllef vun enger Siwe-Elektrone-Multiplexdetektioun mat enger Massenopléisung vu ronn 9000 opgeholl, wat ausreechend ass fir all relevant Isotopverbindungen ze trennen. Interferenz (dh 12C1H op 13C an 13C14N op 12C15N). Fir d'Analyse vu Waasserstoffisotopen goufen 1H-, 2D- an 12C- Biller mat enger Massenopléisung vu ronn 3000 mat multipler Detektioun mat dräi Elektronenmultiplikatoren opgeholl. All Analyse besteet aus 30 gescannte Biller vum selwechte Beräich, mat engem Bild dat aus 256 × 256 Pixel fir d'Kuelestoff- a Stéckstoffisotopanalyse an 128 × 128 Pixel fir d'Waasserstoffisotopanalyse besteet. D'Verzögerungszäit ass 3000 µs pro Pixel fir d'Kuelestoff- a Stéckstoffisotopanalyse a 5000 µs pro Pixel fir d'Waasserstoffisotopanalyse. Mir hunn 1-Hydroxybenzotriazolhydrat als Waasserstoff-, Kuelestoff- a Stéckstoffisotopstandarden benotzt fir d'instrumentell Massefraktionéierung ze kalibréieren45.
Fir d'Silizium-Isotopenzesummesetzung vu presolarem Graphit am FIB C0068-25 Profil ze bestëmmen, hu mir sechs Elektronemultiplikatore mat enger Massenopléisung vu ronn 9000 benotzt. D'Biller bestinn aus 256 × 256 Pixel mat enger Verzögerungszäit vun 3000 µs pro Pixel. Mir hunn en Instrument fir d'Massefraktionéierung kalibréiert, dat Siliziumwaferen als Waasserstoff-, Kuelestoff- a Silizium-Isotopstandarden benotzt huet.
Isotopbiller goufen mat der NanoSIMS45 Bildgebungssoftware vun der NASA veraarbecht. D'Donnéeë goufen fir Elektronenmultiplikator-Doudzäit (44 ns) a quasi-simultan Arrivée-Effekter korrigéiert. Verschidde Scanausriichtunge fir all Bild fir d'Bilddrift während der Erfaassung ze korrigéieren. Dat endgültegt Isotopbild gëtt erstallt andeems sekundär Ionen aus all Bild fir all Scanpixel bäigefüügt ginn.
No der STXM-NEXAFS- an NanoSIMS-Analyse goufen déiselwecht FIB-Sektiounen mat engem Transmissiounselektronemikroskop (JEOL JEM-ARM200F) bei enger Beschleunigungsspannung vun 200 kV zu Kochi, JAMSTEC, ënnersicht. D'Mikrostruktur gouf mat engem Hellfeld-TEM an engem Héichwénkel-Scanning-TEM an engem donkelen Feld observéiert. Mineralphasen goufen duerch Punktelektronendiffraktioun an Gitterbandbildgebung identifizéiert, an d'chemesch Analyse gouf mat EDS mat engem 100 mm2 Siliziumdriftdetektor an der JEOL Analysis Station 4.30 Software duerchgefouert. Fir d'quantitativ Analyse gouf déi charakteristesch Röntgenintensitéit fir all Element am TEM-Scanmodus mat enger fixer Datenerfassungszäit vun 30 s, enger Strahlscannfläch vun ~100 × 100 nm2 an engem Strahlstroum vun 50 pA gemooss. De Verhältnis (Si + Al)-Mg-Fe a geschichtete Silikater gouf mat dem experimentellen Koeffizient k, korrigéiert fir Déckt, bestëmmt, deen aus engem Standard vun natierlechem Pyropagranet kritt gouf.
All Biller an Analysen, déi an dëser Studie benotzt goufen, sinn um JAXA Data Archiving and Communication System (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2 verfügbar. Dësen Artikel liwwert déi original Donnéeën.
Kitari, K. et al. Uewerflächenzesummesetzung vum Asteroid 162173 Ryugu, wéi se vum Hayabusa2 NIRS3 Instrument observéiert gouf. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Kuelestoffchondriten (CY) vum Yamato-Typ: Analoga vun der Uewerfläch vum Asteroid Ryugu? Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Déi éischt Zesummesetzungsanalyse vu Ryugu-Prouwe gouf mat engem MicroOmega-Hyperspektralmikroskop duerchgefouert. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Virleefeg Analyse vun der Hyabusa2-Prouf, déi vum C-Typ Asteroid Ryugu zréckkoum. National Astron. 6, 214–220 (2021).