Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Jūsų naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą. Kad galėtumėte naudotis visomis įmanomomis funkcijomis, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę pateiksime be stilių ir „JavaScript“.
Lakūs ir daug organinių medžiagų turintys C tipo asteroidai gali būti vienas pagrindinių vandens šaltinių Žemėje. Šiuo metu anglies turintys chondritai suteikia geriausią supratimą apie jų cheminę sudėtį, tačiau informacija apie meteoritus yra iškreipta: tik patvariausi tipai išgyvena patekę į atmosferą ir sąveikaudami su Žemės aplinka. Čia pateikiame išsamaus tūrinio ir mikroanalitinio pirminės Ryugu dalelės, kurią į Žemę atnešė „Hayabusa-2“ erdvėlaivis, tyrimo rezultatus. Ryugu dalelės savo sudėtimi labai panašios į chemiškai nefrakcionuotus, bet vandens pakeistus CI (Iwuna tipo) chondritus, kurie plačiai naudojami kaip bendros Saulės sistemos sudėties rodiklis. Šis pavyzdys rodo sudėtingą erdvinį ryšį tarp gausių alifatinių organinių medžiagų ir sluoksniuotųjų silikatų ir rodo, kad vandens erozijos metu maksimali temperatūra siekė apie 30 °C. Radome deuterio ir diazonio gausą, atitinkančią ekstrasaulinę kilmę. Ryugu dalelės yra labiausiai užteršta ir neatsiejama kada nors tirta svetima medžiaga ir geriausiai atitinka bendrą Saulės sistemos sudėtį.
Nuo 2018 m. birželio iki 2019 m. lapkričio Japonijos aviacijos ir kosmoso tyrimų agentūros (JAXA) erdvėlaivis „Hayabusa2“ atliko išsamų nuotolinį asteroido Ryugu tyrimą. Duomenys, gauti iš artimojo infraraudonųjų spindulių spektrometro (NIRS3) „Hayabusa-2“ zonde, rodo, kad Ryugu gali būti sudarytas iš medžiagos, panašios į termiškai ir (arba) smūginės metamorfizacijos metu susidariusius anglinius chondritus. Artimiausias atitikmuo yra CY chondritas (Yamato tipo) 2. Žemą Ryugu albedą galima paaiškinti dideliu kiekiu anglies turtingų komponentų, taip pat dalelių dydžiu, poringumu ir erdvinio dūlėjimo poveikiu. Erdvėlaivis „Hayabusa-2“ du kartus nusileido ir surinko mėginius Ryugoje. Pirmojo nusileidimo metu 2019 m. vasario 21 d. buvo gauta paviršiaus medžiaga, kuri buvo saugoma grįžtamosios kapsulės A skyriuje, o antrojo nusileidimo metu 2019 m. liepos 11 d. medžiaga buvo surinkta šalia dirbtinio kraterio, kurį suformavo mažas nešiojamas smūginis įrenginys. Šie mėginiai saugomi C palatoje. Pradinis neardomasis dalelių apibūdinimas 1 etape specialiose, neužterštose ir grynu azotu užpildytose kamerose JAXA valdomuose įrenginiuose parodė, kad Ryugu dalelės buvo panašiausios į CI4 chondritus ir pasižymėjo „įvairiais variacijos lygiais“3. Iš pažiūros prieštaringą Ryugu klasifikaciją, panašią į CY arba CI chondritus, galima išspręsti tik atlikus išsamią Ryugu dalelių izotopinę, elementinę ir mineraloginę charakteristiką. Čia pateikti rezultatai suteikia tvirtą pagrindą nustatyti, kuris iš šių dviejų preliminarių asteroido Ryugu sudėties paaiškinimų yra labiausiai tikėtinas.
Aštuonios „Ryugu“ granulės (iš viso maždaug 60 mg), keturios iš A kameros ir keturios iš C kameros, buvo priskirtos 2 etapui valdyti Kochi komandai. Pagrindinis tyrimo tikslas – išsiaiškinti asteroido „Ryugu“ prigimtį, kilmę ir evoliucijos istoriją, taip pat dokumentuoti panašumus ir skirtumus su kitais žinomais nežemiškais pavyzdžiais, tokiais kaip chondritai, tarpplanetinės dulkių dalelės (IDP) ir grįžtančios kometos. Mėginiai surinkti NASA „Stardust“ misijos metu.
Detali penkių Ryugu grūdų (A0029, A0037, C0009, C0014 ir C0068) mineraloginė analizė parodė, kad juos daugiausia sudaro smulkiagrūdžiai ir stambiagrūdžiai filosilikatai (~64–88 tūrio %; 1a, b pav., 1 papildomas pav. ir 1 papildoma lentelė). Stambiagrūdžiai filosilikatai susidaro kaip plunksniniai agregatai (iki dešimčių mikronų dydžio) smulkiagrūdėse, filosilikatais turtingose ​​matricose (mažesnėse nei keli mikronai). Sluoksniuotos silikatų dalelės yra serpentino ir saponito simbionai (1c pav.). (Si + Al)-Mg-Fe žemėlapis taip pat rodo, kad biri sluoksniuotos silikatų matricos sudėtis yra tarpinė tarp serpentino ir saponito (2a, b pav.). Filosilikato matricoje yra karbonatų mineralų (~2–21 tūrio proc.), sulfidų mineralų (~2,4–5,5 tūrio proc.) ir magnetito (~3,6–6,8 tūrio proc.). Vienoje iš šiame tyrime tirtų dalelių (C0009) buvo nedidelis kiekis (~0,5 tūrio proc.) bevandenių silikatų (olivino ir pirokseno), kurie gali padėti identifikuoti žaliavą, iš kurios pagamintas neapdorotas Ryugu akmuo5. Šis bevandenis silikatas Ryugu granulėse yra retas ir buvo teigiamai identifikuotas tik C0009 granulėse. Karbonatai matricoje yra fragmentų pavidalu (mažesnių nei keli šimtai mikronų), daugiausia dolomito, su nedideliais kiekiais kalcio karbonato ir brinelio. Magnetitas atsiranda kaip izoliuotos dalelės, framboidai, plokštelės arba sferiniai agregatai. Sulfidai daugiausia yra pirotitas netaisyklingų šešiakampių prizmių / plokščių arba lentelių pavidalu. Matricoje yra didelis kiekis submikroninio pentlandito arba jo kartu su pirotitu. Anglies turinčios fazės (<10 µm dydžio) yra plačiai paplitusios filosilikatų turtingoje matricoje. Anglies turinčios fazės (<10 µm dydžio) yra plačiai paplitusios filosilikatų turtingoje matricoje. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно в богатой филлосиликатами матрице. Anglies turinčios fazės (<10 µm dydžio) yra plačiai paplitusios filosilikatų turtingoje matricoje.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. Filosilikatų turtingoje matricoje vyrauja anglies turtingos fazės (<10 µm dydžio).Kiti pagalbiniai mineralai pateikti 1 papildomoje lentelėje. Mineralų, nustatytų pagal C0087, A0029 ir A0037 mišinio rentgeno spindulių difrakcijos diagramą, sąrašas labai atitinka CI (Orgueil) chondrito sąrašą, tačiau labai skiriasi nuo CY ir CM (Mighei tipo) chondritų (1 pav. su išplėstiniais duomenimis ir 2 papildomas pav.). Bendras Ryugu grūdų (A0098, C0068) elementų kiekis taip pat atitinka chondrito 6 CI kiekį (išplėstiniai duomenys, 2 pav. ir 2 papildoma lentelė). Priešingai, CM chondrituose trūksta vidutiniškai ir labai lakiųjų elementų, ypač Mn ir Zn, ir daugiau ugniai atsparių elementų7. Kai kurių elementų koncentracijos labai skiriasi, o tai gali atspindėti mėginio būdingą heterogeniškumą dėl mažo atskirų dalelių dydžio ir dėl to atsirandančio mėginių ėmimo paklaidos. Visos petrologinės, mineraloginės ir elementinės savybės rodo, kad Ryugu grūdai yra labai panašūs į chondritus CI8,9,10. Pažymėtina išimtis yra ferihidrito ir sulfato nebuvimas Ryugu grūduose, o tai rodo, kad šie CI chondritų mineralai susidarė dėl sausumos dūlėjimo.
a, Sausai poliruoto pjūvio C0068 sudėtinis rentgeno spindulių vaizdas, kuriame pavaizduotos Mg Kα (raudona), Ca Kα (žalia), Fe Kα (mėlyna) ir S Kα (geltona). Frakciją sudaro sluoksniuotos silikatų grupės (raudona: ~88 tūrio %), karbonatai (dolomitas; šviesiai žalia: ~1,6 tūrio %), magnetitas (mėlyna: ~5,3 tūrio %) ir sulfidai (geltona: sulfidas = ~2,5 tūrio %). b, Kontūro srities vaizdas su atgal išsklaidytais elektronais ant a. Bru – nesubrendęs; Dole – dolomitas; FeS yra geležies sulfidas; Mag – magnetitas; juice – muilo akmuo; Srp – serpentinas. c, tipiško saponito ir serpentino mišinio didelės skiriamosios gebos transmisinės elektroninės mikroskopijos (TEM) vaizdas, kuriame matomos atitinkamai 0,7 nm ir 1,1 nm serpentino ir saponito gardelės juostos.
Ryugu A0037 (raudoni, vientisi apskritimai) ir C0068 (mėlyni, vientisi apskritimai) dalelių matricos ir sluoksniuoto silikato (%) sudėtis parodyta (Si+Al)-Mg-Fe trinarėje sistemoje. a. Elektroninio zondavimo mikroanalizės (EPMA) rezultatai, pavaizduoti pilkai, palyginti su CI chondritais (Ivuna, Orgueil, Alais)16. b. Skenuojančios TEM (STEM) ir energijos dispersijos rentgeno spektroskopijos (EDS) analizė, pateikta palyginimui su Orgueil9 ir Murchison46 meteoritais bei hidratuotu IDP47. Buvo analizuojami smulkiagrūdžiai ir stambiagrūdžiai filosilikatai, vengiant mažų geležies sulfido dalelių. Punktyrinės linijos a ir b rodo saponito ir serpentino tirpimo linijas. Geležies gausa a punkte gali būti dėl submikroninių geležies sulfido grūdelių sluoksniuotuose silikato grūduose, kurių negalima atmesti naudojant EPMA analizės erdvinę skiriamąją gebą. Duomenų taškai, kuriuose Si kiekis yra didesnis nei saponito b punkte, gali būti dėl nanodalelių dydžio amorfinės silicio turtingos medžiagos buvimo filosilikato sluoksnio tarpuose. Analizių skaičius: N = 69 A0037, N = 68 EPMA, N = 68 C0068, N = 19 A0037 ir N = 27 C0068 STEM-EDS tyrimuose. c, trioksido dalelės Ryugu C0014-4 izotopų žemėlapis, palyginti su chondrito vertėmis CI (Orgueil), CY (Y-82162) ir literatūros duomenimis (CM ir C2-ung)41,48,49. Gavome duomenis apie Orgueil ir Y-82162 meteoritus. CCAM yra bevandenių anglinių chondrito mineralų linija, TFL yra sausumos dalijimosi linija. d, Ryugu dalelių C0014-4, CI chondrito (Orgueil) ir CY chondrito (Y-82162) Δ17O ir δ18O žemėlapiai (šis tyrimas). Δ17O_Ryugu: Δ17O C0014-1 vertė. Δ17O_Orgueil: vidutinė Orgueil Δ17O vertė. Δ17O_Y-82162: vidutinė Y-82162 Δ17O vertė. Palyginimui taip pat pateikti CI ir CY duomenys iš literatūros 41, 48, 49.
Masės deguonies izotopų analizė atlikta su 1,83 mg medžiagos mėginiu, išskirtu iš granuliuoto C0014 lazerinio fluorinimo būdu (Metodai). Palyginimui, paanalizavome septynias Orgueil (CI) kopijas (bendra masė = 8,96 mg) ir septynias Y-82162 (CY) kopijas (bendra masė = 5,11 mg) (3 papildoma lentelė).
2d pav. parodytas aiškus Δ17O ir δ18O atskyrimas tarp Orgueil ir Ryugu dalelių svorio vidurkio, palyginti su Y-82162. Ryugu C0014-4 dalelės Δ17O yra didesnis nei Orgeil dalelės, nepaisant 2 sd persidengimo. Ryugu dalelės turi didesnes Δ17O vertes, palyginti su Orgeil, o tai gali atspindėti pastarojo sausumos taršą nuo jo kritimo 1864 m. Dūlėjimas sausumos aplinkoje11 neišvengiamai lemia atmosferos deguonies įtraukimą, todėl bendra analizė priartėja prie sausumos frakcionavimo linijos (TFL). Ši išvada atitinka mineraloginius duomenis (aptartus anksčiau), kad Ryugu grūduose nėra hidratų ar sulfatų, o Orgeil juose yra.
Remiantis aukščiau pateiktais mineralogijos duomenimis, šie rezultatai patvirtina ryšį tarp Ryugu grūdų ir CI chondritų, tačiau atmeta ryšį su CY chondritais. Tai, kad Ryugu grūdai nėra susiję su CY chondritais, kurie rodo aiškius dehidratacijos mineralogijos požymius, kelia mįslę. Ryugu orbitiniai stebėjimai rodo, kad jis buvo dehidratuotas ir todėl greičiausiai sudarytas iš CY medžiagos. Šio akivaizdaus skirtumo priežastys lieka neaiškios. Kitų Ryugu dalelių deguonies izotopų analizė pateikta pridedamame straipsnyje 12. Tačiau šio išplėstinio duomenų rinkinio rezultatai taip pat atitinka ryšį tarp Ryugu dalelių ir CI chondritų.
Naudodami koordinuotos mikroanalizės metodus (papildomas 3 pav.), ištyrėme organinės anglies erdvinį pasiskirstymą visame fokusuotos jonų pluošto frakcijos (FIB) C0068.25 paviršiaus plote (3a–f pav.). Smulkiosios struktūros anglies rentgeno spindulių absorbcijos spektrai (NEXAFS) artimesniame C0068.25 pjūvio krašte rodo kelias funkcines grupes – aromatines arba C=C (285,2 eV), C=O (286,5 eV), CH3 (287,5 eV) ir C(=O)O (288,8 eV) – grafeno struktūros nėra ties 291,7 eV (3a pav.), o tai reiškia mažą terminio kitimo laipsnį. Stipri C0068.25 dalinių organinių medžiagų CH4 pikas (287,5 eV) skiriasi nuo anksčiau tirtų anglinių chondritų netirpių organinių medžiagų ir yra panašesnis į IDP14 ir kometų daleles, gautas „Stardust“ misijos metu. Stiprus CH₃ pikas ties 287,5 eV ir labai silpnas aromatinis arba C=C pikas ties 285,2 eV rodo, kad organiniuose junginiuose gausu alifatinių junginių (3a pav. ir papildomas 3a pav.). Sritys, kuriose gausu alifatinių organinių junginių, yra stambiagrūdžiuose filosilikatuose, taip pat srityse, kuriose prasta aromatinė (arba C=C) anglies struktūra (3c, d pav.). Priešingai, A0037,22 (papildomas 3 pav.) iš dalies parodė mažesnį alifatinės anglies turtingų sričių kiekį. Šių grūdų pagrindinė mineralogija yra gausi karbonatų, panašiai kaip chondrito CI 16, o tai rodo didelį šaltinio vandens pakitimą (1 papildoma lentelė). Oksidacinės sąlygos bus palankios didesnėms karbonilo ir karboksilo funkcinių grupių koncentracijoms organiniuose junginiuose, susijusiuose su karbonatais. Organinių medžiagų su alifatinėmis anglies struktūromis submikroninis pasiskirstymas gali labai skirtis nuo stambiagrūdžių sluoksniuotų silikatų pasiskirstymo. Tagišo ežero meteorite rasta alifatinių organinių junginių, susijusių su filosilikatu-OH, užuominų. Koordinuoti mikroanalitiniai duomenys rodo, kad organinė medžiaga, kurioje gausu alifatinių junginių, gali būti plačiai paplitusi C tipo asteroiduose ir būti glaudžiai susijusi su filosilikatais. Ši išvada atitinka ankstesnes ataskaitas apie alifatinius/aromatinius CH Ryugu dalelėse, kurias parodė „MicroOmega“ – artimojo infraraudonojo spektro hiperspektrinis mikroskopas. Svarbus ir neišspręstas klausimas yra tai, ar unikalios alifatinių anglies turtingų organinių junginių, susijusių su stambiagrūdžiais filosilikatais, savybės, pastebėtos šiame tyrime, būdingos tik asteroidui Ryugu.
a, NEXAFS anglies spektrai, normalizuoti iki 292 eV aromatinių (C=C) turtingoje srityje (raudona), alifatinių junginių turtingoje srityje (žalia) ir matricoje (mėlyna). Pilka linija yra Murchison 13 netirpių organinių junginių spektras palyginimui. au, arbitražo vienetas. b, Skenuojančios transmisinės rentgeno spindulių mikroskopijos (STXM) spektrinis anglies K krašto vaizdas, rodantis, kad pjūvyje daugiausia anglis. c, RGB sudėtinis grafikas su aromatinių (C=C) turtingomis sritimis (raudona), alifatinių junginių turtingomis sritimis (žalia) ir matrica (mėlyna). d, organinės medžiagos, kuriose gausu alifatinių junginių, yra koncentruotos stambiagrūdžiame filosilikate, plotas padidintas nuo baltų punktyrinių langelių b ir c punktuose. e, didelės nanosferos (ng-1) plote, padidintame nuo balto punktyrinio langelio b ir c punktuose. Taikoma: pirotitas. Pn: nikelio chromitas. f, Nanoskalės antrinė jonų masių spektrometrija (NanoSIMS), vandenilio (1H), anglies (12C) ir azoto (12C14N) elementų vaizdai, 12C/1H elementų santykio vaizdai ir kryžminiai δD, δ13C ir δ15N izotopų vaizdai – PG-1 skyrius: priešsaulinis grafitas su itin dideliu 13C sodrinimu (4 papildoma lentelė).
Murchisono meteoritų organinių medžiagų skaidymo kinetiniai tyrimai gali suteikti svarbios informacijos apie heterogenišką alifatinės organinės medžiagos, kurioje gausu Ryugu grūdų, pasiskirstymą. Šis tyrimas rodo, kad alifatiniai CH ryšiai organinėje medžiagoje išlieka iki maždaug 30 °C temperatūros pirminiame meteorite ir (arba) kinta priklausomai nuo laiko ir temperatūros santykių (pvz., 200 metų esant 100 °C ir 0 °C – 100 milijonų metų). Jei pirmtakas nėra kaitinamas tam tikroje temperatūroje ilgiau nei tam tikrą laiką, gali būti išsaugotas pirminis alifatinės organinės medžiagos, kurioje gausu filosilikatų, pasiskirstymas. Tačiau šaltinio uolienų vandens pokyčiai gali apsunkinti šią interpretaciją, nes karbonatais turtinga A0037 nerodo jokių anglies turtingų alifatinių sričių, susijusių su filosilikatais. Šis mažas temperatūros pokytis maždaug atitinka kubinio feldšpato buvimą Ryugu grūduose (1 papildoma lentelė)20.
Frakcija C0068.25 (ng-1; 3a–c, e pav.) turi didelę nanosferą, kurioje matomi labai aromatiniai (arba C=C), vidutiniškai alifatiniai ir silpni C(=O)O ir C=O spektrai. Alifatinės anglies parašas neatitinka su chondritais susijusių netirpių organinių medžiagų ir organinių nanosferų parašo (3a pav.) 17, 21. Tagišo ežero nanosferų Ramano ir infraraudonųjų spindulių spektroskopinė analizė parodė, kad jas sudaro alifatiniai ir oksiduoti organiniai junginiai bei netvarkingi policikliniai aromatiniai organiniai junginiai, turintys sudėtingą struktūrą 22, 23. Kadangi aplinkinėje matricoje yra organinių medžiagų, kuriose gausu alifatinių junginių, alifatinės anglies parašas ng-1 gali būti analitinis artefaktas. Įdomu tai, kad ng-1 yra įterptųjų amorfinių silikatų (3e pav.) – tekstūra, apie kurią dar nebuvo pranešta jokioms nežemiškoms organinėms medžiagoms. Amorfiniai silikatai gali būti natūralūs ng-1 komponentai arba susidaryti dėl vandeninių/bevandenių silikatų amorfizacijos jonų ir/arba elektronų pluoštu analizės metu.
C0068.25 pjūvio (3f pav.) „NanoSIMS“ jonų vaizduose matyti tolygūs δ13C ir δ15N pokyčiai, išskyrus priešsaulinius grūdus su dideliu 13C sodrinimu – 30 811‰ (PG-1 δ13C vaizde 3f pav.) (4 papildoma lentelė). Rentgeno spindulių elementariųjų grūdų vaizduose ir didelės skiriamosios gebos TEM vaizduose matyti tik anglies koncentracija ir 0,3 nm atstumas tarp bazinių plokštumų, kuris atitinka grafitą. Pažymėtina, kad δD (841 ± 394‰) ir δ15N (169 ± 95‰), praturtintų alifatine organine medžiaga, susijusia su stambiagrūdžiais filosilikatais, vertės yra šiek tiek didesnės nei vidutinės visame C regione (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) C0068.25 (4 papildoma lentelė). Šis stebėjimas rodo, kad alifatinių junginių gausi organinė medžiaga stambiagrūdžiuose filosilikatuose gali būti primityvesnė nei aplinkinė organinė medžiaga, nes pastaroji galėjo būti izotopiškai mainydamai su aplinkiniu vandeniu pradiniame kūne. Arba šie izotopiniai pokyčiai taip pat gali būti susiję su pradiniu susidarymo procesu. Aiškinamasi, kad smulkiagrūdžiai sluoksniuotieji silikatai CI chondrituose susidarė dėl nuolatinio pradinių stambiagrūdžių bevandenių silikatų sankaupų kitimo. Alifatinių junginių gausi organinė medžiaga galėjo susidaryti iš pirmtakų molekulių protoplanetiniame diske arba tarpžvaigždinėje terpėje prieš Saulės sistemos susidarymą, o vėliau šiek tiek pakito vykstant vandens kaitai Ryugu (didžiajame) motininiame kūne. Ryugu dydis (<1,0 km) yra per mažas, kad būtų pakankamai palaikoma vidinė šiluma vandeniniams pokyčiams ir vandeninių mineralų susidarymui . Ryugu dydis (<1,0 km) yra per mažas, kad būtų palaikoma pakankamai vidinė šiluma vandeniniams pokyčiams ir vandeninių mineralų susidarymui . Размер (<1,0 км) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло для водного изменене водных минералов25. Dydis (<1,0 km) Riugu yra per mažas, kad būtų palaikoma pakankamai vidinės šilumos, jog vanduo galėtų keistis ir susidaryti vandens mineralai25. 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的尺寸) 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的尺寸) Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды с одниебрахвова минералов25. Ryugu dydis (<1,0 km) yra per mažas, kad palaikytų vidinę šilumą, reikalingą vandeniui pakeisti ir susidaryti vandens mineralams25.Todėl gali prireikti dešimčių kilometrų dydžio Ryugu pirmtakų. Organinės medžiagos, kuriose gausu alifatinių junginių, gali išlaikyti savo pradinius izotopų santykius dėl sąveikos su stambiagrūdžiais filosilikatais. Tačiau tiksli izotopinių sunkiųjų krūvininkų prigimtis lieka neaiški dėl sudėtingo ir subtilaus įvairių komponentų maišymosi šiose FIB frakcijose. Tai gali būti organinės medžiagos, kuriose gausu alifatinių junginių Ryugu granulėse arba jas supančiuose stambiagrūdžiuose filosilikatuose. Atkreipkite dėmesį, kad beveik visų anglinių chondritų (įskaitant CI chondritus) organinės medžiagos paprastai yra turtingesnės D nei filosilikatų, išskyrus CM Paris 24, 26 meteoritus.
A0002.23 ir A0002.26, A0037.22 ir A0037.23 bei C0068.23, C0068.25 ir C0068.26 FIB pjūvių tūrio δD ir δ15N grafikai (iš viso septyni FIB pjūviai iš trijų Ryugu dalelių). NanoSIMS palyginimas su kitais Saulės sistemos objektais parodytas 4 pav. (4 papildoma lentelė)27,28. A0002, A0037 ir C0068 profilių tūrio δD ir δ15N pokyčiai atitinka IDP, bet yra didesni nei CM ir CI chondritų (4 pav.). Atkreipkite dėmesį, kad 29 kometos mėginio δD verčių diapazonas (nuo -240 iki 1655‰) yra didesnis nei Ryugu. Ryukyu profilių δD ir δ15N tūriai, kaip taisyklė, yra mažesni nei Jupiterio šeimos kometų ir Orto debesies vidurkis (4 pav.). Mažesnės CI chondritų δD vertės gali atspindėti sausumos užterštumo įtaką šiuose mėginiuose. Atsižvelgiant į Bells, Tagish ežero ir IDP panašumus, didelis δD ir δN verčių heterogeniškumas Ryugu dalelėse gali atspindėti pradinių organinių ir vandeninių sudėčių izotopinių parašų pokyčius ankstyvojoje Saulės sistemoje. Panašūs δD ir δN izotopiniai pokyčiai Ryugu ir IDP dalelėse rodo, kad abi galėjo susidaryti iš to paties šaltinio medžiagos. Manoma, kad IDP yra kilę iš kometų šaltinių14. Todėl Ryugu gali būti kometų tipo medžiagos ir (arba) bent jau išorinė Saulės sistema. Tačiau tai gali būti sudėtingiau, nei čia teigiame, dėl (1) sferulitinio ir D prisotinto vandens mišinio ant motininio kūno 31 ir (2) kometos D/H santykio, priklausančio nuo kometos aktyvumo 32. Tačiau Ryugu dalelėse stebimo vandenilio ir azoto izotopų heterogeniškumo priežastys nėra iki galo suprantamos, iš dalies dėl riboto šiandien prieinamų analizių skaičiaus. Vandenilio ir azoto izotopų sistemų rezultatai vis dar kelia galimybę, kad Ryugu sudėtyje yra didžioji dalis medžiagos, kilusios iš už Saulės sistemos ribų, todėl ji gali turėti tam tikrų panašumų į kometas. Ryugu profilis neparodė akivaizdžios koreliacijos tarp δ13C ir δ15N (4 papildoma lentelė).
Bendra Ryugu dalelių H ir N izotopinė sudėtis (raudoni apskritimai: A0002, A0037; mėlyni apskritimai: C0068) koreliuoja su 27 Saulės magnitude, Jupiterio vidutine šeima (JFC27) ir Orto debesies kometomis (OCC27), IDP28 ir anglies chondrulėmis. Meteorito 27 (CI, CM, CR, C2-ung) palyginimas. Izotopinė sudėtis pateikta 4 papildomoje lentelėje. Punktyrinės linijos yra Žemės izotopų vertės H ir N.
Lakiųjų medžiagų (pvz., organinių medžiagų ir vandens) pernaša į Žemę tebėra susirūpinimą kelianti problema26,27,33. Šiame tyrime nustatytos submikroninės organinės medžiagos, susijusios su stambiagrūdžiais filosilikatais Ryugu dalelėse, gali būti svarbus lakiųjų medžiagų šaltinis. Stambiagrūdžių filosilikatų organinės medžiagos yra geriau apsaugotos nuo skaidymo16,34 ir irimo35 nei smulkiagrūdžių matricų organinės medžiagos. Sunkesnė vandenilio izotopinė sudėtis dalelėse reiškia, kad mažai tikėtina, jog jos bus vienintelis lakiųjų medžiagų, atneštų į ankstyvąją Žemę, šaltinis. Jas galima maišyti su komponentais, kurių vandenilio izotopinė sudėtis lengvesnė, kaip neseniai buvo pasiūlyta hipotezėje apie saulės vėjo sukelto vandens buvimą silikatuose.
Šiame tyrime parodome, kad CI meteoritai, nepaisant jų geocheminės svarbos kaip bendros Saulės sistemos sudėties reprezentatoriai,6,10 yra užteršti sausumos mėginiai. Taip pat pateikiame tiesioginių įrodymų apie sąveiką tarp turtingos alifatinės organinės medžiagos ir gretimų vandeningų mineralų ir teigiame, kad Ryugu gali būti už Saulės sistemos ribų esančios medžiagos37. Šio tyrimo rezultatai aiškiai parodo tiesioginio protoasteroidų mėginių ėmimo svarbą ir būtinybę transportuoti grąžintus mėginius visiškai inertiškomis ir steriliomis sąlygomis. Čia pateikti įrodymai rodo, kad Ryugu dalelės neabejotinai yra viena iš labiausiai užterštų Saulės sistemos medžiagų, prieinamų laboratoriniams tyrimams, o tolesnis šių brangių mėginių tyrimas neabejotinai praplės mūsų supratimą apie ankstyvuosius Saulės sistemos procesus. Ryugu dalelės geriausiai atspindi bendrą Saulės sistemos sudėtį.
Norėdami nustatyti submikroninio masto mėginių sudėtingą mikrostruktūrą ir chemines savybes, naudojome sinchrotroninės spinduliuotės pagrindu veikiančią kompiuterinę tomografiją (SR-XCT) ir SR rentgeno spindulių difrakcijos (XRD)-KT, FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM analizę. Nėra degradacijos, taršos dėl Žemės atmosferos ir jokios žalos dėl smulkių dalelių ar mechaninių mėginių. Tuo tarpu atlikome sistemingą tūrinę analizę, naudodami skenuojančios elektroninės mikroskopijos (SEM)-EDS, EPMA, XRD, instrumentinės neutronų aktyvacijos analizės (INAA) ir lazerinės deguonies izotopų fluorinimo įrangą. Tyrimo procedūros parodytos 3 papildomame paveiksle, o kiekvienas tyrimas aprašytas tolesniuose skyriuose.
Asteroido Ryugu dalelės buvo surinktos iš „Hayabusa-2“ grįžtamojo modulio ir pristatytos į JAXA kontrolės centrą Sagamiharoje, Japonijoje, neužteršiant Žemės atmosferos4. Po pradinio ir neardomojo apibūdinimo JAXA valdomoje įstaigoje, siekiant išvengti aplinkos poveikio, buvo naudojami sandarūs tarp objektų pernešimo konteineriai ir mėginių kapsulių maišeliai (10 arba 15 mm skersmens safyro kristalai ir nerūdijantis plienas, priklausomai nuo mėginio dydžio). Siekiant išvengti aplinkos ir (arba) žemės teršalų (pvz., vandens garų, angliavandenilių, atmosferos dujų ir smulkių dalelių) bei kryžminės taršos tarp mėginių ruošiant mėginius ir juos transportuojant tarp institutų ir universitetų38. Siekiant išvengti degradacijos ir taršos dėl sąveikos su Žemės atmosfera (vandens garais ir deguonimi), visų tipų mėginių paruošimas (įskaitant skaldymą tantalo kaltu, naudojant subalansuotą deimantinį vielinį pjūklą („Meiwa Fosis Corporation DWS 3400“) ir epoksidinės dervos pjovimą) buvo atliekamas pirštinių dėžėje švarioje, sausoje N2 dujoje (rasos taškas: nuo -80 iki -60 °C, O2 ~50–100 ppm). Visi čia naudojami daiktai valomi itin gryno vandens ir etanolio mišiniu, naudojant skirtingo dažnio ultragarso bangas.
Čia nagrinėjame Nacionalinio poliarinių tyrimų instituto (NIPR) Antarkties meteoritų tyrimų centro meteoritų kolekciją (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 ir CY: Y 980115).
Mėginių perkėlimui tarp SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS ir TEM analizės prietaisų naudojome universalų itin ploną mėginių laikiklį, aprašytą ankstesniuose tyrimuose38.
Ryugu mėginių SR-XCT analizė atlikta naudojant integruotą KT sistemą BL20XU/SPring-8. Integruotą KT sistemą sudaro įvairūs matavimo režimai: plataus matymo lauko ir mažos skiriamosios gebos (WL) režimai, skirti visai mėginio struktūrai užfiksuoti, siauro matymo lauko ir didelės skiriamosios gebos (NH) režimai, skirti tiksliam mėginio ploto matavimui. Norint gauti mėginio tūrio difrakcijos vaizdą, naudojami dominantys ir rentgeno vaizdai, o rentgenogramos ir rentgenogramos atliekamos siekiant gauti horizontalios plokštumos mineralinių fazių 2D diagramą mėginyje. Atkreipkite dėmesį, kad visus matavimus galima atlikti nenaudojant integruotos sistemos mėginio laikikliui nuimti nuo pagrindo, todėl galima atlikti tikslius KT ir rentgenogramų matavimus. WL režimo rentgeno spindulių detektorius (BM AA40P; „Hamamatsu Photonics“) buvo aprūpintas papildoma 4608 × 4608 pikselių metalo oksido puslaidininkine (CMOS) kamera (C14120-20P; „Hamamatsu Photonics“) su scintiliatoriumi, sudarytu iš 10 µm storio liutecio aliuminio granato monokristalo (Lu3Al5O12:Ce) ir relinio lęšio. Pikselio dydis WL režimu yra apie 0,848 µm. Taigi, matymo laukas (FOV) WL režimu yra maždaug 6 mm ofsetinės CT režimu. NH režimo rentgeno spindulių detektorius (BM AA50; „Hamamatsu Photonics“) buvo aprūpintas 20 µm storio gadolinio-aliuminio-galio granato (Gd3Al2Ga3O12) scintiliatoriumi – CMOS kamera (C11440-22CU), kurios skiriamoji geba yra 2048 × 2048 pikselių; „Hamamatsu Photonics“) ir ×20 lęšį. Pikselio dydis NH režimu yra ~0,25 µm, o matymo laukas – ~0,5 mm. XRD režimo detektorius (BM AA60; „Hamamatsu Photonics“) buvo aprūpintas scintiliatoriumi, sudarytu iš 50 µm storio P43 (Gd2O2S:Tb) miltelinio ekrano, 2304 × 2304 pikselių raiškos CMOS kameros (C15440-20UP; „Hamamatsu Photonics“) ir relinio lęšio. Detektoriaus efektyvus pikselio dydis yra 19,05 µm, o matymo laukas – 43,9 mm2. Norėdami padidinti matymo lauką, taikėme ofsetinės KT procedūrą baltojo nuotolio režimu. KT rekonstrukcijos praleidžiamos šviesos vaizdas susideda iš vaizdo, kurio kampas yra nuo 180° iki 360°, horizontaliai atspindėto aplink sukimosi ašį, ir vaizdo, kurio kampas yra nuo 0° iki 180°.
Rentgeno spindulių difrakcijos (XRD) režimu rentgeno spindulys fokusuojamas Frenelio zonos plokštele. Šiuo režimu detektorius yra 110 mm už mėginio, o spindulio ribotuvas yra 3 mm prieš detektorių. Difrakcijos vaizdai 2θ diapazone nuo 1,43° iki 18,00° (gardelės žingsnis d = 16,6–1,32 Å) buvo gauti rentgeno spindulių tašką sufokusavus detektoriaus matymo lauko apačioje. Mėginys juda vertikaliai reguliariais intervalais, kiekviename vertikaliojo skenavimo etape atliekant pusę apsisukimo. Jei mineralinės dalelės, pasuktos 180° kampu, atitinka Brago sąlygą, galima gauti mineralinių dalelių difrakciją horizontalioje plokštumoje. Tada difrakcijos vaizdai buvo sujungti į vieną vaizdą kiekvienam vertikaliojo skenavimo etapui. SR-XRD-CT tyrimo sąlygos yra beveik tokios pačios kaip ir SR-XRD tyrimo. XRD-CT režimu detektorius yra 69 mm už mėginio. Difrakcijos vaizdai 2θ diapazone yra nuo 1,2° iki 17,68° (d = 19,73–1,35 Å), kur ir rentgeno spindulių pluoštas, ir spindulio ribotuvas sutampa su detektoriaus regėjimo lauko centru. Nuskaitykite mėginį horizontaliai ir pasukite jį 180°. SR-XRD-CT vaizdai buvo rekonstruoti naudojant didžiausią mineralų intensyvumą kaip pikselių vertes. Taikant horizontalų skenavimą, mėginys paprastai skenuojamas 500–1000 žingsnių.
Visiems eksperimentams rentgeno spindulių energija buvo fiksuota ties 30 keV, nes tai yra apatinė rentgeno spindulių prasiskverbimo į maždaug 6 mm skersmens meteoritus riba. Visiems KT matavimams, atliktiems 180° sukimosi metu, buvo padaryta 1800 vaizdų (3600 – naudojant ofsetinę KT programą), o vaizdų ekspozicijos laikas buvo 100 ms baltojo nuotolio režimu, 300 ms NH režimu, 500 ms rentgeno spindulių difrakcijai (XRD) ir 50 ms XRD-CT (ms). Tipinis mėginio skenavimo laikas yra apie 10 minučių baltojo nuotolio režimu, 15 minučių NH režimu, 3 valandos rentgeno spindulių difrakcijai (XRD) ir 8 valandos SR-XRD-CT.
KT vaizdai buvo rekonstruoti konvoliucinės atgalinės projekcijos metodu ir normalizuoti pagal tiesinio silpninimo koeficientą nuo 0 iki 80 cm⁻¹. 3D duomenims analizuoti naudota „Slice“ programinė įranga, o rentgeno spindulių difrakcijos (XRD) duomenims – „muXRD“ programinė įranga.
Epoksidinėmis dervomis fiksuotos Ryugu dalelės (A0029, A0037, C0009, C0014 ir C0068) buvo palaipsniui poliruojamos ant paviršiaus iki 0,5 µm (3M) deimantinės poliravimo plėvelės lygio sausomis sąlygomis, vengiant medžiagos sąlyčio su paviršiumi poliravimo proceso metu. Kiekvieno mėginio poliruotas paviršius pirmiausia buvo tiriamas šviesos mikroskopu, o po to, naudojant atgalinės sklaidos elektronus, siekiant gauti mėginių mineralogijos ir tekstūros vaizdus (BSE) ir kokybinius NIPR elementus, naudojant JEOL JSM-7100F SEM su energijos dispersijos spektrometru (AZtec). Kiekvieno mėginio pagrindinių ir šalutinių elementų kiekis buvo analizuojamas naudojant elektronų zondo mikroanalizatorių (EPMA, JEOL JXA-8200). Filosilikatų ir karbonatų dalelės buvo analizuojamos esant 5 nA, natūralių ir sintetinių standartų – esant 15 keV, sulfidų, magnetito, olivino ir pirokseno – esant 30 nA. Modaliniai įvertinimai buvo apskaičiuoti pagal elementų žemėlapius ir BSE vaizdus naudojant „ImageJ 1.53“ programinę įrangą su kiekvienam mineralui savavališkai nustatytomis atitinkamomis ribinėmis vertėmis.
Deguonies izotopų analizė atlikta Atvirajame universitete (Milton Keynes, JK) naudojant infraraudonųjų spindulių lazerinio fluorinimo sistemą. „Hayabusa2“ mėginiai į Atvirąjį universitetą 38 buvo pristatyti azotu užpildytose talpyklose, skirtose perkėlimui tarp įstaigų.
Mėginio įkrovimas buvo atliekamas azoto kameroje, stebint deguonies lygį žemiau 0,1 %. „Hayabusa2“ analitiniam darbui buvo pagamintas naujas Ni mėginio laikiklis, kurį sudarė tik dvi mėginio angos (2,5 mm skersmens, 5 mm gylio): viena skirta „Hayabusa2“ dalelėms, o kita – vidiniam obsidiano standartui. Analizės metu mėginio šulinėlis su „Hayabusa2“ medžiaga buvo uždengtas maždaug 1 mm storio ir 3 mm skersmens vidiniu BaF2 langeliu, skirtu mėginiui laikyti lazerinės reakcijos metu. BrF5 srautas į mėginį buvo palaikomas dujų maišymo kanalu, išpjautu Ni mėginio laikiklyje. Mėginio kamera taip pat buvo pertvarkyta taip, kad ją būtų galima nuimti nuo vakuuminės fluorinimo linijos ir atidaryti azotu užpildytoje kameroje. Dviejų dalių kamera buvo užsandarinta variniu sandarikliu ir EVAC greito atpalaidavimo CeFIX 38 grandininiu spaustuku. 3 mm storio BaF2 langas kameros viršuje leidžia vienu metu stebėti mėginį ir lazerinį kaitinimą. Įdėjus mėginį, vėl užspauskite kamerą ir prijunkite ją prie fluorintos linijos. Prieš analizę mėginio kamera buvo kaitinama vakuume iki maždaug 95 °C per naktį, kad būtų pašalinta bet kokia adsorbuota drėgmė. Po šildymo per naktį kamerai buvo leista atvėsti iki kambario temperatūros, o tada dalis, kuri mėginio perkėlimo metu buvo veikiama atmosferos, buvo praplauta trimis BrF5 alikvotinėmis dalimis, kad būtų pašalinta drėgmė. Šios procedūros užtikrina, kad „Hayabusa 2“ mėginys nebūtų veikiamas atmosferos ir nebūtų užterštas drėgme iš fluorintos linijos dalies, kuri mėginio perkėlimo metu išleidžiama į atmosferą.
Ryugu C0014-4 ir Orgueil (CI) dalelių mėginiai buvo analizuojami modifikuotu „viengubu“ režimu42, o Y-82162 (CY) analizė atlikta ant vieno dėklo su keliais mėginių šuliniais41. Dėl bevandenės sudėties CY chondritams nebūtina naudoti vieno metodo. Mėginiai buvo šildomi naudojant „Photon Machines Inc.“ infraraudonųjų spindulių CO2 lazerį, kurio galia buvo 50 W (10,6 µm), sumontuotą ant XYZ portalo, esant BrF5. Integruota vaizdo sistema stebi reakcijos eigą. Po fluorinimo išsiskyręs O2 buvo valomas dviem kriogeniniais azoto gaudyklėmis ir šildomu KBr sluoksniu, kad būtų pašalintas bet koks fluoro perteklius. Išgryninto deguonies izotopinė sudėtis buvo analizuojama dviejų kanalų masių spektrometru „Thermo Fisher MAT 253“, kurio masės skiriamoji geba yra apie 200.
Kai kuriais atvejais mėginio reakcijos metu išsiskyrusio dujinio O2 kiekis buvo mažesnis nei 140 µg, o tai yra apytikslė MAT 253 masių spektrometro silfoninio įtaiso naudojimo riba. Tokiais atvejais analizei naudokite mikrotūrius. Išanalizavus Hayabusa2 daleles, buvo fluorintas obsidiano vidinis standartas ir nustatyta jo deguonies izotopų sudėtis.
NF+ NF3+ fragmento jonai interferuoja su 33 masės (16O17O) pluoštu. Siekiant pašalinti šią galimą problemą, dauguma mėginių apdorojami kriogeninio atskyrimo procedūromis. Tai galima atlikti tiesiogine kryptimi prieš MAT 253 analizę arba kaip antrą analizę, grąžinant analizuojamas dujas atgal į specialų molekulinį sietą ir pakartotinai jį praleidžiant po kriogeninio atskyrimo. Kriogeninis atskyrimas apima dujų tiekimą į molekulinį sietą skysto azoto temperatūroje, o po to jų išleidimą į pirminį molekulinį sietą -130 °C temperatūroje. Išsamūs bandymai parodė, kad NF+ lieka ant pirmojo molekulinio sieto ir naudojant šį metodą reikšmingas frakcionavimas nevyksta.
Remiantis pakartotinėmis mūsų vidinių obsidianų standartų analizėmis, bendras sistemos tikslumas silfonų režimu yra: ±0,053‰ δ17O, ±0,095‰ δ18O, ±0,018‰ Δ17O (2 sd). Deguonies izotopų analizė pateikiama standartine delta notacija, kur delta18O apskaičiuojamas taip:
Taip pat naudokite 17O/16O santykį δ17O. VSMOW yra tarptautinis Vienos vidutinės jūros vandens standarto standartas. Δ17O žymi nuokrypį nuo žemės frakcijos linijos, o skaičiavimo formulė yra: Δ17O = δ17O – 0,52 × δ18O. Visi 3 papildomoje lentelėje pateikti duomenys yra pakoreguoti atsižvelgiant į skirtumą.
Maždaug 150–200 nm storio pjūviai buvo išskirti iš Ryugu dalelių, naudojant „Hitachi High Tech SMI4050 FIB“ prietaisą JAMSTEC, Kočio branduolių mėginių ėmimo institute. Atkreipkite dėmesį, kad visi FIB pjūviai buvo gauti iš neapdorotų neapdorotų dalelių fragmentų, juos išėmus iš N2 dujomis užpildytų indų, skirtų perkelti tarp objektų. Šie fragmentai nebuvo matuojami SR-CT metodu, tačiau buvo apdoroti minimaliai veikiant Žemės atmosferai, siekiant išvengti galimos žalos ir užteršimo, galinčio paveikti anglies K krašto spektrą. Uždėjus volframo apsauginį sluoksnį, dominanti sritis (iki 25 × 25 μm2) buvo nupjauta ir praskiesta Ga+ jonų pluošteliu, esant 30 kV greitėjimo įtampai, po to 5 kV įtampai ir 40 pA zondo srovei, siekiant sumažinti paviršiaus pažeidimus. Tada itin ploni pjūviai buvo uždėti ant padidinto vario tinklelio (Kočio tinklelio) 39, naudojant mikromanipuliatorių su FIB.
„Ryugu A0098“ (1,6303 mg) ir „C0068“ (0,6483 mg) granulės buvo du kartus užsandarintos gryno, didelio grynumo polietileno lakštuose grynu azotu užpildytoje pirštinių dėžėje ant „SPring-8“ aparato, be jokios sąveikos su Žemės atmosfera. JB-1 (Japonijos geologijos tarnybos išduotos geologinės etaloninės uolienos) mėginio paruošimas buvo atliktas Tokijo metropolijos universitete.
INAA konferencija vyksta Kioto universiteto Integruotų radiacijos ir branduolinių mokslų institute. Mėginiai buvo du kartus apšvitinti skirtingais apšvitinimo ciklais, parinktais atsižvelgiant į elementų kiekybiniam nustatymui naudojamo nuklido pusėjimo trukmę. Pirmiausia, mėginys 30 sekundžių buvo apšvitintas pneumatiniame apšvitinimo vamzdyje. 3 pav. pavaizduoti terminių ir greitų neutronų srautai yra atitinkamai 4,6 × 1012 ir 9,6 × 1011 cm-2 s-1, siekiant nustatyti Mg, Al, Ca, Ti, V ir Mn kiekius. Taip pat buvo apšvitintos tokios cheminės medžiagos kaip MgO (99,99 % grynumo, „Soekawa Chemical“), Al (99,9 % grynumo, „Soekawa Chemical“) ir Si metalas (99,999 % grynumo, „FUJIFILM Wako Pure Chemical“), siekiant koreguoti trukdančias branduolines reakcijas, tokias kaip (n, n). Mėginys taip pat buvo apšvitintas natrio chloridu (99,99 % grynumo; MANAC), siekiant koreguoti neutronų srauto pokyčius.
Po neutronų apšvitinimo išorinis polietileno lakštas buvo pakeistas nauju, o mėginio ir etaloninio bandinio skleidžiama gama spinduliuotė buvo nedelsiant išmatuota Ge detektoriumi. Tie patys mėginiai buvo pakartotinai apšvitinti 4 valandas pneumatiniame apšvitinimo vamzdyje. 2-ojo bandinio terminis ir greitasis neutronų srautas yra atitinkamai 5,6 × 1012 ir 1,2 × 1012 cm⁻² s⁻¹, siekiant nustatyti Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Se, Sb, Os, Ir ir Au kiekį. Kontroliniai Ga, As, Se, Sb, Os, Ir ir Au mėginiai buvo apšvitinti užtepant atitinkamą kiekį (nuo 10 iki 50 μg) žinomų šių elementų koncentracijų standartinių tirpalų ant dviejų filtro popieriaus lapų, po to mėginiai buvo apšvitinti. Gama spindulių skaičiavimas buvo atliktas Kioto universiteto Integruotos spinduliuotės ir branduolinių mokslų institute ir Tokijo metropolijos universiteto RI tyrimų centre. Analitinės procedūros ir etaloninės medžiagos INAA elementų kiekybiniam nustatymui yra tokios pačios, kaip aprašytos ankstesniame mūsų darbe.
Rentgeno spindulių difraktometras („Rigaku SmartLab“) NIPR buvo naudojamas Ryugu mėginių A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ir C0087 (<1 mg) difrakcijos diagramoms surinkti. Rentgeno spindulių difraktometras („Rigaku SmartLab“) NIPR buvo naudojamas Ryugu mėginių A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ir C0087 (<1 mg) difrakcijos diagramoms surinkti. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) использовали для сбора дифракционных картин образцов () Ryugu A0029 (≤0013м7) C0087 (<1 мг) NIPR. Rentgeno spindulių difraktometru („Rigaku SmartLab“) NIPR sistemoje buvo surinkti „Ryugu A0029“ (<1 mg), A0037 (≪1 mg) ir C0087 (<1 mg) mėginių difrakcijos modeliai.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)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) Дифрактограммы образцов Ryugu A0029 (<1 мг), A0037 (<1 мг) ir C0087 (<1 мг) были получены в NIPR с использоватнием дифрактометра (Rigaku SmartLab). Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) ir C0087 (<1 mg) mėginių rentgeno spindulių difrakcijos diagramos buvo gautos NIPR naudojant rentgeno spindulių difraktometrą (Rigaku SmartLab).Visi mėginiai buvo sumalti į smulkius miltelius ant silicio neatspindinčios plokštelės, naudojant safyro stiklo plokštę, ir tolygiai paskleisti ant silicio neatspindinčios plokštelės be jokio skysčio (vandens ar alkoholio). Matavimo sąlygos yra tokios: Cu Kα rentgeno spinduliuotė generuojama esant 40 kV vamzdžio įtampai ir 40 mA vamzdžio srovei, ribinis plyšio ilgis yra 10 mm, sklaidos kampas yra (1/6)°, sukimosi greitis plokštumoje yra 20 aps./min., o diapazonas yra 2θ (dvigubas Brago kampas), yra 3–100°, o analizė trunka apie 28 valandas. Buvo naudojama Brago Brentano optika. Detektorius yra vienmatis silicio puslaidininkinis detektorius (D/teX Ultra 250). Cu Kβ rentgeno spinduliai buvo pašalinti naudojant Ni filtrą. Naudojant turimus mėginius, buvo palyginti sintetinio magnio saponito (JCSS-3501, „Kunimine Industries CO. Ltd“), serpentino (lapų serpentinas, Mijazu, Nika) ir pirotito (monoklininis 4C, Čihua, Meksikos Wattsas) matavimai, siekiant nustatyti pikus ir panaudoti Tarptautinio difrakcijos duomenų centro miltelių difrakcijos duomenis, dolomito (PDF 01-071-1662) ir magnetito (PDF 00-019-0629). Ryugu difrakcijos duomenys taip pat buvo palyginti su hidropakaitintų anglinių chondritų, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 ir Y 980115 CY (III kaitinimo etapas, 500–750 °C), duomenimis. Palyginimas parodė panašumus su Orgueil, bet ne su Y-791198 ir Y 980115.
NEXAFS spektrai su anglies krašto K, gauti iš FIB pagamintų ultraplonų pjūvių, buvo išmatuoti naudojant STXM BL4U kanalą UVSOR sinchrotrono įrenginyje Molekulinių mokslų institute (Okazakis, Japonija). Frenelio zonos plokštele optiškai sufokusuoto spindulio taško dydis yra maždaug 50 nm. Energijos žingsnis yra 0,1 eV artimojo krašto srities smulkiajai struktūrai (283,6–292,0 eV) ir 0,5 eV (280,0–283,5 eV ir 292,5–300,0 eV) priekiniams ir galiniams frontams. Kiekvieno vaizdo pikselio laikas buvo nustatytas į 2 ms. Po evakuacijos STXM analitinė kamera buvo užpildyta heliu, esant maždaug 20 mbar slėgiui. Tai padeda sumažinti rentgeno spindulių optikos įrangos terminį dreifą kameroje ir mėginio laikiklyje, taip pat sumažinti mėginio pažeidimus ir (arba) oksidaciją. NEXAFS K krašto anglies spektrai buvo gauti iš sukrautų duomenų naudojant „aXis2000“ programinę įrangą ir patentuotą STXM duomenų apdorojimo programinę įrangą. Atkreipkite dėmesį, kad mėginio perkėlimo dėklas ir pirštinių dėžė naudojami siekiant išvengti mėginio oksidacijos ir užteršimo.
Atlikus STXM-NEXAFS analizę, Ryugu FIB riekelių vandenilio, anglies ir azoto izotopinė sudėtis buvo analizuojama naudojant izotopų vaizdinimą JAMSTEC NanoSIMS 50L aparatu. Fokusuotas maždaug 2 pA stiprumo Cs+ pirminis pluoštas anglies ir azoto izotopų analizei ir apie 13 pA stiprumo vandenilio izotopų analizei buvo rasterizuotas maždaug 24 × 24 µm2 iki 30 × 30 µm2 plote ant mėginio. Po 3 minučių išankstinio purškimo esant gana stipriai pirminio pluošto srovei, kiekviena analizė buvo pradėta stabilizavus antrinio pluošto intensyvumą. Anglies ir azoto izotopų analizei 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– ir 12C15N– vaizdai buvo gauti vienu metu naudojant septynių elektronų daugintuvų multiplekso detekciją, kurios masės skiriamoji geba buvo maždaug 9000, o tai pakanka visiems svarbiems izotopiniams junginiams atskirti. interferencija (t. y. 12C1H ant 13C ir 13C14N ant 12C15N). Vandenilio izotopų analizei buvo gauti 1H, 2D ir 12C vaizdai, kurių masės skiriamoji geba buvo maždaug 3000, naudojant daugkartinį aptikimą naudojant tris elektronų daugiklius. Kiekvieną analizę sudaro 30 nuskaitytų to paties ploto vaizdų, iš kurių vienas vaizdas yra 256 × 256 pikselių anglies ir azoto izotopų analizei ir 128 × 128 pikselių vandenilio izotopų analizei. Uždelsimo laikas yra 3000 µs vienam pikseliui anglies ir azoto izotopų analizei ir 5000 µs vienam pikseliui vandenilio izotopų analizei. Instrumentiniam masės frakcionavimui kalibruoti kaip vandenilio, anglies ir azoto izotopų standartus naudojome 1-hidroksibenzotriazolo hidratą45.
Norėdami nustatyti FIB C0068-25 profilyje esančio priešsaulinio grafito silicio izotopinę sudėtį, naudojome šešis elektronų daugiklius, kurių masės skiriamoji geba yra apie 9000. Vaizdai susideda iš 256 × 256 pikselių, o uždelsimo laikas yra 3000 µs vienam pikseliui. Masės frakcionavimo prietaisą kalibravome naudodami silicio plokšteles kaip vandenilio, anglies ir silicio izotopų standartus.
Izotopų vaizdai buvo apdoroti naudojant NASA „NanoSIMS45“ vaizdavimo programinę įrangą. Duomenys buvo pakoreguoti atsižvelgiant į elektronų daugiklio negyvąją trukmę (44 ns) ir kvazi-sinchroninio atvykimo efektus. Kiekvieno vaizdo skenavimo lygiavimas buvo skirtingas, siekiant ištaisyti vaizdo poslinkį duomenų gavimo metu. Galutinis izotopų vaizdas sukuriamas pridedant antrinius jonus iš kiekvieno vaizdo kiekvienam skenavimo pikseliui.
Atlikus STXM-NEXAFS ir NanoSIMS analizę, tie patys FIB pjūviai buvo ištirti transmisiniu elektroniniu mikroskopu (JEOL JEM-ARM200F) esant 200 kV greitėjimo įtampai Kočyje, JAMSTEC. Mikrostruktūra buvo stebima naudojant šviesaus lauko TEM ir didelio kampo skenuojantį TEM tamsiame lauke. Mineralinės fazės buvo identifikuotos taškinės elektronų difrakcijos ir gardelės juostų vaizdavimo metodais, o cheminė analizė atlikta EDS su 100 mm2 silicio dreifo detektoriumi ir JEOL Analysis Station 4.30 programine įranga. Kiekybinei analizei kiekvieno elemento būdingas rentgeno spindulių intensyvumas buvo matuojamas TEM skenavimo režimu, esant fiksuotam 30 s duomenų rinkimo laikui, ~100 × 100 nm2 spindulio skenavimo plotui ir 50 pA spindulio srovei. (Si + Al)-Mg-Fe santykis sluoksniuotuose silikatuose buvo nustatytas naudojant eksperimentinį koeficientą k, pakoreguotą pagal storį, gautą iš natūralaus piropagarneto standarto.
Visus šiame tyrime naudotus vaizdus ir analizės duomenis galima rasti JAXA duomenų archyvavimo ir ryšių sistemoje (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Šiame straipsnyje pateikiami originalūs duomenys.
Kitari, K. ir kt. Asteroido 162173 Ryugu paviršiaus sudėtis, stebėta Hayabusa2 NIRS3 prietaisu. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Yamato tipo angliniai chondritai (CY): Ryugu asteroido paviršiaus analogai? Geochemistry 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. ir kt. Pirmoji Ryugu mėginių sudėties analizė atlikta naudojant „MicroOmega“ hiperspektrinį mikroskopą. „National Astron“. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. ir kt. Preliminari Hyabusa2 mėginio, sugrįžusio iš C tipo asteroido Ryugu, analizė. National Astron. 6, 214–220 (2021).