Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për përvojën më të mirë, ne ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose të çaktivizoni Modalitetin e Përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta paraqesim faqen pa stile dhe JavaScript.
Të paqëndrueshëm dhe të pasur me lëndë organike, asteroidët e tipit C mund të jenë një nga burimet kryesore të ujit në Tokë. Aktualisht, kondritët që përmbajnë karbon japin idenë më të mirë të përbërjes së tyre kimike, por informacioni rreth meteoritëve është i shtrembëruar: vetëm llojet më të qëndrueshme mbijetojnë duke hyrë në atmosferë dhe më pas duke bashkëvepruar me mjedisin e tokës. Këtu paraqesim rezultatet e një studimi të detajuar volumetrik dhe mikroanalitik të grimcës primare Ryugu të dërguar në Tokë nga anija kozmike Hayabusa-2. Grimcat Ryugu tregojnë një përputhje të ngushtë në përbërje me kondritët CI (tipi Iwuna) kimikisht të pafraksionuar, por të ndryshuar nga uji, të cilët përdoren gjerësisht si një tregues i përbërjes së përgjithshme të sistemit diellor. Ky ekzemplar tregon një marrëdhënie komplekse hapësinore midis organikëve të pasur alifatikë dhe silikateve të shtresuara dhe tregon një temperaturë maksimale prej rreth 30 °C gjatë erozionit të ujit. Ne gjetëm një bollëk deuteriumi dhe diazoniumi në përputhje me një origjinë jashtëdiellore. Grimcat Ryugu janë materiali alien më i pakontaminuar dhe i pandashëm i studiuar ndonjëherë dhe përshtaten më së miri me përbërjen e përgjithshme të sistemit diellor.
Nga qershori 2018 deri në nëntor 2019, anija kozmike Hayabusa2 e Agjencisë Japoneze të Eksplorimit Hapësinor (JAXA) kreu një studim të gjerë në distancë të asteroidit Ryugu. Të dhënat nga Spektrometri i Afërt me Infra të Kuqe (NIRS3) në Hayabusa-2 sugjerojnë që Ryugu mund të jetë i përbërë nga një material i ngjashëm me kondritët karbonikë termikisht dhe/ose metamorfikë me goditje. Përputhja më e afërt është kondriti CY (tipi Yamato) 2. Albedoja e ulët e Ryugu mund të shpjegohet nga prania e një numri të madh të përbërësve të pasur me karbon, si dhe madhësia e grimcave, poroziteti dhe efektet e motit hapësinor. Anija kozmike Hayabusa-2 bëri dy ulje dhe mbledhje mostrash në Ryuga. Gjatë uljes së parë më 21 shkurt 2019, u mor material sipërfaqësor, i cili u ruajt në ndarjen A të kapsulës së kthimit, dhe gjatë uljes së dytë më 11 korrik 2019, materiali u mblodh pranë një krateri artificial të formuar nga një impaktor i vogël portativ. Këto mostra ruhen në Repartin C. Karakterizimi fillestar jo-shkatërrues i grimcave në Fazën 1 në dhoma speciale, të pakontaminuara dhe të mbushura me azot të pastër në objektet e menaxhuara nga JAXA tregoi se grimcat Ryugu ishin më të ngjashme me kondritet CI4 dhe shfaqnin "nivele të ndryshme variacioni"3. Klasifikimi në dukje kontradiktor i Ryugu, i ngjashëm me kondritet CY ose CI, mund të zgjidhet vetëm me karakterizim të detajuar izotopik, elementar dhe mineralogjik të grimcave Ryugu. Rezultatet e paraqitura këtu ofrojnë një bazë të fortë për të përcaktuar se cili nga këto dy shpjegime paraprake për përbërjen e përgjithshme të asteroidit Ryugu është më i mundshëm.
Tetë kokrriza Ryugu (afërsisht 60 mg gjithsej), katër nga Dhoma A dhe katër nga Dhoma C, iu caktuan Fazës 2 për të menaxhuar ekipin Kochi. Qëllimi kryesor i studimit është të sqarojë natyrën, origjinën dhe historinë evolucionare të asteroidit Ryugu, dhe të dokumentojë ngjashmëritë dhe ndryshimet me ekzemplarë të tjerë të njohur jashtëtokësorë, siç janë kondritët, grimcat e pluhurit ndërplanetar (IDP) dhe kometat që kthehen. Mostrat e mbledhura nga misioni Stardust i NASA-s.
Analiza e detajuar mineralogjike e pesë kokrrizave Ryugu (A0029, A0037, C0009, C0014 dhe C0068) tregoi se ato përbëhen kryesisht nga filosilikate me kokrriza të imëta dhe të trasha (~64–88% vol.; Fig. 1a, b, Fig. Plotësuese 1). dhe tabela shtesë 1). Filosilikatet me kokrriza të trasha ndodhin si agregate pendore (deri në dhjetëra mikronë në madhësi) në matrica me kokrriza të imëta, të pasura me filosilikat (më pak se disa mikronë në madhësi). Grimcat e silikatit të shtresuar janë simbiontë serpentin-saponit (Fig. 1c). Harta (Si + Al)-Mg-Fe tregon gjithashtu se matrica e silikatit të shtresuar në masë ka një përbërje të ndërmjetme midis serpentinës dhe saponitit (Fig. 2a, b). Matrica filosilikat përmban minerale karbonati (~2–21 vol.%), minerale sulfide (~2.4–5.5 vol.%) dhe magnetit (~3.6–6.8 vol.%). Një nga grimcat e shqyrtuara në këtë studim (C0009) përmbante një sasi të vogël (~0.5 vol.%) të silikateve anhidër (olivina dhe pirokseni), të cilat mund të ndihmojnë në identifikimin e materialit burimor që përbën gurin e papërpunuar Ryugu5. Ky silikat anhidër është i rrallë në peletat Ryugu dhe u identifikua pozitivisht vetëm në peletin C0009. Karbonatet janë të pranishme në matricë si fragmente (më pak se disa qindra mikronë), kryesisht dolomit, me sasi të vogla karbonati kalciumi dhe brinel. Magnetiti shfaqet si grimca të izoluara, framboide, pllaka ose agregate sferike. Sulfidet përfaqësohen kryesisht nga pirotiti në formën e prizmave/pllakave ose dërrasave gjashtëkëndore të parregullta. Matrica përmban një sasi të madhe pentlanditi nënmikron ose në kombinim me pirotitin. Fazat e pasura me karbon (<10 µm në madhësi) ndodhen kudo në matricën e pasur me filosilikat. Fazat e pasura me karbon (<10 µm në madhësi) ndodhen kudo në matricën e pasur me filosilikat. Богатые углеродом фазы (размером <10 мкм) встречаются повсеместно во богатой филлосиликатами матрице. Fazat e pasura me karbon (<10 µm në madhësi) ndodhen kudo në matricën e pasur me filosilikat.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 mkm) preobladayut në богатой филлосиликатами матрице. Fazat e pasura me karbon (<10 µm në madhësi) mbizotërojnë në matricën e pasur me filosilikat.Mineralet e tjera ndihmëse tregohen në Tabelën Plotësuese 1. Lista e mineraleve të përcaktuara nga modeli i difraksionit të rrezeve X të përzierjes C0087 dhe A0029 dhe A0037 është shumë në përputhje me atë të përcaktuar në kondritin CI (Orgueil), por ndryshon shumë nga kondritet CY dhe CM (tipi Mighei) (Figura 1 me të dhëna të zgjeruara dhe Figura Plotësuese 2). Përmbajtja totale e elementeve të kokrrave Ryugu (A0098, C0068) është gjithashtu në përputhje me kondritin 6 CI (të dhëna të zgjeruara, Fig. 2 dhe Tabela Plotësuese 2). Në të kundërt, kondritet CM janë të varfëra në elementë mesatarisht dhe shumë të paqëndrueshëm, veçanërisht Mn dhe Zn, dhe më të larta në elementët refraktarë7. Përqendrimet e disa elementeve ndryshojnë shumë, gjë që mund të jetë një pasqyrim i heterogjenitetit të natyrshëm të mostrës për shkak të madhësisë së vogël të grimcave individuale dhe paragjykimit që rezulton nga marrja e mostrave. Të gjitha karakteristikat petrologjike, mineralogjike dhe elementare tregojnë se kokrrat Ryugu janë shumë të ngjashme me kondritet CI8,9,10. Një përjashtim i dukshëm është mungesa e ferrihidritit dhe sulfatit në kokrrat Ryugu, duke sugjeruar që këto minerale në kondritet CI u formuan nga erozioni tokësor.
a, Imazh i përbërë me rreze X i seksionit të lëmuar të thatë C0068 të Mg Kα (të kuqe), Ca Kα (jeshile), Fe Kα (blu) dhe S Kα (të verdhë). Fraksioni përbëhet nga silikate të shtresuara (të kuqe: ~88%), karbonate (dolomit; jeshile e çelët: ~1.6%), magnetit (blu: ~5.3%) dhe sulfide (të verdhë: sulfide = ~2.5% vol. ese. b, imazh i rajonit të konturit në elektronet e shpërndara prapa në a. Bru - i papjekur; Dole - dolomit; FeS është sulfur hekuri; Mag - magnetit; lëng - gur sapuni; Srp - serpentinë. c, imazh i mikroskopisë elektronike transmetuese (TEM) me rezolucion të lartë të një ndërthurjeje tipike saponit-serpentinë që tregon breza rrjete serpentine dhe saponit prej 0.7 nm dhe 1.1 nm, përkatësisht.
Përbërja e matricës dhe silikatit të shtresuar (në %) e grimcave Ryugu A0037 (rrathë të kuq të ngurtë) dhe C0068 (rrathë blu të ngurtë) tregohet në sistemin ternar (Si+Al)-Mg-Fe. a, Rezultatet e Mikroanalizës së Sondës Elektronike (EPMA) të paraqitura në grafik kundrejt kondritëve CI (Ivuna, Orgueil, Alais)16 të paraqitura me gri për krahasim. b, Analiza e spektroskopisë së skanimit TEM (STEM) dhe shpërndarjes së energjisë me rreze X (EDS) e treguar për krahasim me meteoritët Orgueil9 dhe Murchison46 dhe IDP47 të hidratuar. Filosilikatet me kokërr të imët dhe të trashë u analizuan, duke shmangur grimcat e vogla të sulfurit të hekurit. Vijat me pika në a dhe b tregojnë linjat e tretjes së saponitit dhe serpentinës. Përbërja e pasur me hekur në a mund të jetë për shkak të kokrrizave të sulfurit të hekurit nënmikron brenda kokrrizave të silikatit të shtresuar, të cilat nuk mund të përjashtohen nga rezolucioni hapësinor i analizës EPMA. Pikat e të dhënave me një përmbajtje më të lartë Si sesa saponiti në b mund të shkaktohen nga prania e materialit amorf të pasur me silic me madhësi nano në hapësirat e shtresës filosilikat. Numri i analizave: N=69 për A0037, N=68 për EPMA, N=68 për C0068, N=19 për A0037 dhe N=27 për C0068 për STEM-EDS. c, harta e izotopit të grimcës trioksi Ryugu C0014-4 krahasuar me vlerat e kondritit CI (Orgueil), CY (Y-82162) dhe të dhënat e literaturës (CM dhe C2-ung)41,48,49. Ne kemi marrë të dhëna për meteoritët Orgueil dhe Y-82162. CCAM është një linjë mineralesh kondriti karbonik anhidrik, TFL është një vijë ndarëse tokësore. Hartat d, Δ17O dhe δ18O të grimcës Ryugu C0014-4, kondritit CI (Orgueil) dhe kondritit CY (Y-82162) (ky studim). Δ17O_Ryugu: Vlera e Δ17O C0014-1. Δ17O_Orgueil: Vlera mesatare Δ17O për Orgueil. Δ17O_Y-82162: Vlera mesatare Δ17O për Y-82162. Të dhënat CI dhe CY nga literatura 41, 48, 49 janë gjithashtu të paraqitura për krahasim.
Analiza e izotopit masiv të oksigjenit u krye në një mostër prej 1.83 mg të materialit të nxjerrë nga C0014 granular me anë të fluorizimit me lazer (Metoda). Për krahasim, ne testuam shtatë kopje të Orgueil (CI) (masa totale = 8.96 mg) dhe shtatë kopje të Y-82162 (CY) (masa totale = 5.11 mg) (Tabela Plotësuese 3).
Në fig. 2d tregohet një ndarje e qartë e Δ17O dhe δ18O midis grimcave mesatare të peshës së Orgueil dhe Ryugu krahasuar me Y-82162. Δ17O e grimcës Ryugu C0014-4 është më e lartë se ajo e grimcës Orgeil, pavarësisht mbivendosjes në 2 sd. Grimcat Ryugu kanë vlera më të larta Δ17O krahasuar me Orgeil, të cilat mund të pasqyrojnë ndotjen tokësore të këtij të fundit që nga rënia e tij në vitin 1864. Moti në mjedisin tokësor11 rezulton domosdoshmërisht në përfshirjen e oksigjenit atmosferik, duke e sjellë analizën e përgjithshme më afër vijës së fraksionimit tokësor (TFL). Ky përfundim është në përputhje me të dhënat mineralogjike (të diskutuara më parë) se kokrrat Ryugu nuk përmbajnë hidrate ose sulfate, ndërsa Orgeil po.
Bazuar në të dhënat mineralogjike të mësipërme, këto rezultate mbështesin një lidhje midis kokrrizave Ryugu dhe kondritëve CI, por përjashtojnë një lidhje të kondritëve CY. Fakti që kokrrizat Ryugu nuk janë të lidhura me kondritët CY, të cilët tregojnë shenja të qarta të mineralogjisë së dehidratimit, është i çuditshëm. Vëzhgimet orbitale të Ryugu duket se tregojnë se ai ka pësuar dehidratim dhe për këtë arsye ka të ngjarë të jetë i përbërë nga materiali CY. Arsyet për këtë ndryshim të dukshëm mbeten të paqarta. Një analizë e izotopit të oksigjenit të grimcave të tjera Ryugu është paraqitur në një punim shoqërues 12. Megjithatë, rezultatet e këtij grupi të zgjeruar të të dhënave janë gjithashtu në përputhje me lidhjen midis grimcave Ryugu dhe kondritëve CI.
Duke përdorur teknika të mikroanalizës së koordinuar (Fig. 3 plotësuese), ne shqyrtuam shpërndarjen hapësinore të karbonit organik në të gjithë sipërfaqen e fraksionit të rrezes jonike të fokusuar (FIB) C0068.25 (Fig. 3a-f). Spektrat e absorbimit të rrezeve X me strukturë të imët të karbonit (NEXAFS) në skajin e afërt në seksionin C0068.25 duke treguar disa grupe funksionale - aromatike ose C=C (285.2 eV), C=O (286.5 eV), CH4 (287.5 eV) dhe C(=O)O (288.8 eV) - struktura e grafenit mungon në 291.7 eV (Fig. 3a), që do të thotë një shkallë e ulët e ndryshimit termik. Maja e fortë e CH4 (287.5 eV) e organikës së pjesshme të C0068.25 ndryshon nga organikët e patretshëm të kondritëve karbonikë të studiuar më parë dhe është më e ngjashme me IDP14 dhe grimcat kometare të marra nga misioni Stardust. Një kulm i fortë CH në 287.5 eV dhe një kulm shumë i dobët aromatik ose C=C në 285.2 eV tregojnë se përbërjet organike janë të pasura me përbërje alifatike (Fig. 3a dhe Fig. 3a plotësuese). Zonat e pasura me përbërje organike alifatike lokalizohen në filosilikate me kokërr të trashë, si dhe në zona me një strukturë të dobët karboni aromatike (ose C=C) (Fig. 3c,d). Në të kundërt, A0037,22 (Fig. plotësuese 3) tregoi pjesërisht një përmbajtje më të ulët të rajoneve të pasura me karbon alifatik. Mineralogjia themelore e këtyre kokrrizave është e pasur me karbonate, të ngjashme me kondritin CI 16, duke sugjeruar ndryshim të gjerë të ujit të burimit (Tabela plotësuese 1). Kushtet oksiduese do të favorizojnë përqendrime më të larta të grupeve funksionale karbonil dhe karboksil në përbërjet organike të shoqëruara me karbonate. Shpërndarja nënmikrone e organikëve me struktura karboni alifatike mund të jetë shumë e ndryshme nga shpërndarja e silikateve të shtresuara me kokërr të trashë. Gjurmë të përbërjeve organike alifatike të shoqëruara me filosilikat-OH u gjetën në meteoritin e Liqenit Tagish. Të dhënat mikroanalitike të koordinuara sugjerojnë që lënda organike e pasur me përbërje alifatike mund të jetë e përhapur në asteroidet e tipit C dhe e lidhur ngushtë me filosilikatet. Ky përfundim është në përputhje me raportet e mëparshme të CH3 alifatike/aromatike në grimcat Ryugu të demonstruara nga MicroOmega, një mikroskop hiperspektral afër infra të kuqes. Një pyetje e rëndësishme dhe e pazgjidhur është nëse vetitë unike të përbërjeve organike alifatike të pasura me karbon të shoqëruara me filosilikatet me kokërr të trashë të vëzhguara në këtë studim gjenden vetëm në asteroidin Ryugu.
a, spektrat e karbonit NEXAFS të normalizuar në 292 eV në rajonin e pasur aromatik (C=C) (e kuqe), në rajonin e pasur alifatik (jeshile) dhe në matricë (blu). Vija gri është spektri organik i patretshëm Murchison 13 për krahasim. au, njësia e arbitrazhit. b, Imazh spektral i mikroskopisë me rreze X me transmetim skanimi (STXM) të një skaji K të karbonit që tregon se seksioni dominohet nga karboni. c, grafik i përbërë RGB me rajone të pasura aromatike (C=C) (e kuqe), rajone të pasura alifatike (jeshile) dhe matricë (blu). d, organikët e pasur me komponime alifatike janë të përqendruara në filosilikat me kokërr të trashë, zona është zmadhuar nga kutitë me pika të bardha në b dhe c. e, nanosfera të mëdha (ng-1) në zonën e zmadhuar nga kutia me pika të bardha në b dhe c. Për: pirotit. Pn: nikel-kromit. f, Spektrometria e Masës së Jonit Sekondar në Shkallë Nano (NanoSIMS), imazhe elementare të Hidrogjenit (1H), Karbonit (12C) dhe Azotit (12C14N), imazhe të raportit të elementeve 12C/1H dhe imazhe të izotopeve të kryqëzuara δD, δ13C dhe δ15N – Seksioni PG-1: grafit paradiellor me pasurim ekstrem 13C (Tabela Plotësuese 4).
Studimet kinetike të degradimit të lëndës organike në meteoritet Murchison mund të ofrojnë informacione të rëndësishme në lidhje me shpërndarjen heterogjene të lëndës organike alifatike të pasur me kokrriza Ryugu. Ky studim tregon se lidhjet alifatike CH4 në lëndën organike vazhdojnë deri në një temperaturë maksimale prej rreth 30°C në lëndën mëmë dhe/ose ndryshojnë me marrëdhëniet kohë-temperaturë (p.sh. 200 vjet në 100°C dhe 0°C 100 milion vjet). Nëse pararendësi nuk nxehet në një temperaturë të caktuar për më shumë se një kohë të caktuar, shpërndarja origjinale e organikëve alifatike të pasura me filosilikat mund të ruhet. Megjithatë, ndryshimet në ujin e shkëmbit burimor mund ta ndërlikojnë këtë interpretim, pasi A0037 i pasur me karbonat nuk tregon ndonjë rajon alifatik të pasur me karbon të shoqëruar me filosilikatet. Ky ndryshim i ulët i temperaturës korrespondon afërsisht me praninë e feldspatit kub në kokrrat Ryugu (Tabela Plotësuese 1) 20.
Fraksioni C0068.25 (ng-1; Fig. 3a–c,e) përmban një nanosferë të madhe që tregon spektra shumë aromatike (ose C=C), mesatarisht alifatike dhe të dobëta të C(=O)O dhe C=O. . Nënshkrimi i karbonit alifatik nuk përputhet me nënshkrimin e organikëve të patretshëm në masë dhe nanosferave organike të shoqëruara me kondrite (Fig. 3a) 17,21. Analiza spektroskopike Raman dhe infra të kuqe e nanosferave në Liqenin Tagish tregoi se ato përbëhen nga komponime organike alifatike dhe të oksiduara dhe komponime organike aromatike policiklike të çrregullta me një strukturë komplekse 22,23. Për shkak se matrica përreth përmban organikë të pasur me komponime alifatike, nënshkrimi i karbonit alifatik në ng-1 mund të jetë një artefakt analitik. Është interesante se ng-1 përmban silikate amorfe të ngulitura (Fig. 3e), një strukturë që ende nuk është raportuar për ndonjë organikë jashtëtokësore. Silikatet amorfe mund të jenë përbërës natyrorë të ng-1 ose të rezultojnë nga amorfizimi i silikateve ujore/anhidrore nga rrezet e joneve dhe/ose elektroneve gjatë analizës.
Imazhet jonike NanoSIMS të seksionit C0068.25 (Fig. 3f) tregojnë ndryshime uniforme në δ13C dhe δ15N, përveç kokrrizave para-diellore me një pasurim të madh me 13C prej 30,811‰ (PG-1 në imazhin δ13C në Fig. 3f) (Tabela Plotësuese 4). Imazhet e kokrrizave elementare me rreze X dhe imazhet TEM me rezolucion të lartë tregojnë vetëm përqendrimin e karbonit dhe distancën midis planeve bazale prej 0.3 nm, që korrespondon me grafitin. Vlen të përmendet se vlerat e δD (841 ± 394‰) dhe δ15N (169 ± 95‰), të pasuruara me lëndë organike alifatike të shoqëruara me filosilikatet me kokërr të trashë, rezultojnë të jenë pak më të larta se mesatarja për të gjithë rajonin C (δD = 528 ± 139‰). ‰, δ15N = 67 ± 15 ‰) në C0068.25 (Tabela Plotësuese 4). Ky vëzhgim sugjeron që organikët e pasura me alifatikë në filosilikatet me kokërr të trashë mund të jenë më primitive se organikët përreth, pasi këto të fundit mund të kenë pësuar shkëmbim izotopik me ujin përreth në trupin origjinal. Nga ana tjetër, këto ndryshime izotopike mund të lidhen edhe me procesin fillestar të formimit. Interpretohet se silikatet e shtresuara me kokërr të imët në kondritet CI u formuan si rezultat i ndryshimit të vazhdueshëm të grumbujve origjinalë të silikateve anhidrike me kokërr të trashë. Lënda organike e pasur me alifatikë mund të jetë formuar nga molekulat pararendëse në diskun protoplanetar ose në mjedisin ndëryjor para formimit të sistemit diellor, dhe më pas u ndryshuan pak gjatë ndryshimeve të ujit të trupit mëmë Ryugu (të madh). Madhësia (<1.0 km) e Ryugu-së është shumë e vogël për të ruajtur mjaftueshëm nxehtësinë e brendshme për ndryshimin ujor për të formuar minerale hidrike25. Madhësia (<1.0 km) e Ryugu-së është shumë e vogël për të ruajtur nxehtësinë e brendshme të mjaftueshme për ndryshimin ujor për të formuar minerale hidrike25. Diametri (<1,0 km) Рюгу слишком мал, чтобы поддерживать достаточное внутреннее тепло за водного изменения со образованием водных минералов25. Madhësia (<1.0 km) Ryugu është shumë i vogël për të ruajtur nxehtësinë e brendshme të mjaftueshme për ndryshimin e ujit për të formuar mineralet e ujit25. Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水2 Ryugu 的尺寸（<1.0 公里）太小，不足以维持内部热量以进行水蚀变形成含水2 Размер Рюгу (<1,0 км) слишком мал, чтобы поддерживать внутреннее тепло для изменения воды со образованием водных минералов25. Madhësia e Ryugu-së (<1.0 km) është shumë e vogël për të mbështetur nxehtësinë e brendshme për të shndërruar ujin në minerale uji25.Prandaj, mund të kërkohen meteorite paraardhëse të Ryugu-së me madhësi dhjetëra kilometra. Lënda organike e pasur me komponime alifatike mund të ruajë raportet e tyre origjinale të izotopeve për shkak të shoqërimit me filosilikatet me kokërr të trashë. Megjithatë, natyra e saktë e bartësve të rëndë izotopikë mbetet e pasigurt për shkak të përzierjes komplekse dhe delikate të përbërësve të ndryshëm në këto fraksione FIB. Këto mund të jenë substanca organike të pasura me komponime alifatike në granulat e Ryugu-së ose filosilikatet e trashë që i rrethojnë ato. Vini re se lënda organike në pothuajse të gjitha kondritet karbonike (përfshirë kondritet CI) tenton të jetë më e pasur me D sesa në filosilikatet, me përjashtim të meteoriteve CM Paris 24, 26.
Grafikët e vëllimit δD dhe δ15N të fetave FIB të marra për feta FIB A0002.23 dhe A0002.26, A0037.22 dhe A0037.23 dhe C0068.23, C0068.25 dhe C0068.26 (gjithsej shtatë feta FIB nga tre grimca Ryugu). Një krahasim i NanoSIMS me objekte të tjera të sistemit diellor është treguar në fig. 4 (Tabela Plotësuese 4)27,28. Ndryshimet e vëllimit në δD dhe δ15N në profilet A0002, A0037 dhe C0068 janë në përputhje me ato në IDP, por më të larta se në kondritet CM dhe CI (Fig. 4). Vini re se diapazoni i vlerave δD për mostrën e Kometës 29 (-240 deri në 1655‰) është më i madh se ai i Ryugu. Vëllimet δD dhe δ15N të profileve Ryukyu janë, si rregull, më të vogla se mesatarja për kometat e familjes Jupiter dhe renë Oort (Fig. 4). Vlerat më të ulëta δD të kondritëve CI mund të pasqyrojnë ndikimin e ndotjes tokësore në këto mostra. Duke pasur parasysh ngjashmëritë midis Bells, Liqenit Tagish dhe IDP, heterogjeniteti i madh në vlerat δD dhe δN në grimcat Ryugu mund të pasqyrojë ndryshime në nënshkrimet fillestare izotopike të përbërjeve organike dhe ujore në sistemin e hershëm diellor. Ndryshimet e ngjashme izotopike në δD dhe δN në grimcat Ryugu dhe IDP sugjerojnë që të dyja mund të jenë formuar nga materiali nga i njëjti burim. Besohet se IDP-të burojnë nga burime kometare 14. Prandaj, Ryugu mund të përmbajë material të ngjashëm me kometën dhe/ose të paktën sistemi diellor i jashtëm. Megjithatë, kjo mund të jetë më e vështirë nga sa e pohojmë këtu për shkak të (1) përzierjes së ujit sferulitik dhe të pasur me D në trupin mëmë 31 dhe (2) raportit D/H të kometës si një funksion i aktivitetit kometar 32. Megjithatë, arsyet për heterogjenitetin e vëzhguar të izotopeve të hidrogjenit dhe azotit në grimcat Ryugu nuk janë kuptuar plotësisht, pjesërisht për shkak të numrit të kufizuar të analizave të disponueshme sot. Rezultatet e sistemeve të izotopeve të hidrogjenit dhe azotit ende ngrenë mundësinë që Ryugu përmban pjesën më të madhe të materialit nga jashtë Sistemit Diellor dhe kështu mund të tregojë njëfarë ngjashmërie me kometat. Profili i Ryugu nuk tregoi ndonjë korrelacion të dukshëm midis δ13C dhe δ15N (Tabela Plotësuese 4).
Përbërja izotopike e përgjithshme H dhe N e grimcave Ryugu (rrathë të kuq: A0002, A0037; rrathë blu: C0068) korrelon me madhësinë diellore 27, familjen mesatare të Jupiterit (JFC27) dhe kometat e reve Oort (OCC27), IDP28 dhe kondrulet karbonike. Krahasimi i meteoritit 27 (CI, CM, CR, C2-ung). Përbërja izotopike është dhënë në Tabelën Plotësuese 4. Vijat me pika janë vlerat e izotopeve tokësore për H dhe N.
Transporti i lëndëve të paqëndrueshme (p.sh. lënda organike dhe uji) në Tokë mbetet një shqetësim26,27,33. Lënda organike nënmikrone e shoqëruar me filosilikatet e trasha në grimcat Ryugu të identifikuara në këtë studim mund të jetë një burim i rëndësishëm i lëndëve të paqëndrueshme. Lënda organike në filosilikatet me kokërr të trashë është më e mbrojtur nga degradimi16,34 dhe prishja35 sesa lënda organike në matricat me kokërr të imët. Përbërja më e rëndë izotopike e hidrogjenit në grimca do të thotë që ato nuk ka gjasa të jenë burimi i vetëm i lëndëve të paqëndrueshme të bartura në Tokën e hershme. Ato mund të përzihen me përbërës me një përbërje më të lehtë izotopike të hidrogjenit, siç u propozua së fundmi në hipotezën e pranisë së ujit të nxitur nga era diellore në silikate.
Në këtë studim, ne tregojmë se meteoritet CI, pavarësisht rëndësisë së tyre gjeokimike si përfaqësues të përbërjes së përgjithshme të sistemit diellor,6,10 janë mostra të kontaminuara tokësore. Ne gjithashtu ofrojmë prova të drejtpërdrejta për ndërveprimet midis lëndës organike të pasur alifatike dhe mineraleve hidrike fqinje dhe sugjerojmë që Ryugu mund të përmbajë material ekstrasolar37. Rezultatet e këtij studimi tregojnë qartë rëndësinë e marrjes së mostrave të drejtpërdrejta të protoasteroideve dhe nevojën për të transportuar mostrat e kthyera në kushte plotësisht inerte dhe sterile. Provat e paraqitura këtu tregojnë se grimcat Ryugu janë padyshim një nga materialet më të pakontaminuara të sistemit diellor të disponueshme për kërkime laboratorike, dhe studimi i mëtejshëm i këtyre mostrave të çmuara padyshim do të zgjerojë kuptimin tonë të proceseve të hershme të sistemit diellor. Grimcat Ryugu janë përfaqësimi më i mirë i përbërjes së përgjithshme të sistemit diellor.
Për të përcaktuar mikrostrukturën komplekse dhe vetitë kimike të mostrave në shkallë submikronike, ne përdorëm tomografinë kompjuterike (SR-XCT) të bazuar në rrezatim sinkrotron dhe difraksionin e rrezeve X (XRD)-CT SR, analizën FIB-STXM-NEXAFS-NanoSIMS-TEM. Pa degradim, ndotje për shkak të atmosferës së tokës dhe pa dëmtime nga grimcat e imëta ose mostrat mekanike. Ndërkohë, ne kemi kryer analiza sistematike volumetrike duke përdorur mikroskopinë elektronike skanuese (SEM)-EDS, EPMA, XRD, analizën instrumentale të aktivizimit të neutroneve (INAA) dhe pajisjet e fluorizimit të izotopeve të oksigjenit me lazer. Procedurat e analizës tregohen në Figurën Plotësuese 3 dhe secila analizë përshkruhet në seksionet vijuese.
Grimcat nga asteroidi Ryugu u morën nga moduli i rihyrjes Hayabusa-2 dhe u dorëzuan në Qendrën e Kontrollit JAXA në Sagamihara, Japoni, pa ndotur atmosferën e Tokës4. Pas karakterizimit fillestar dhe jo-shkatërrues në një strukturë të menaxhuar nga JAXA, përdorni enë transferimi ndërvendore të mbyllshme dhe qese kapsulash mostrash (kristal safiri me diametër 10 ose 15 mm dhe çelik inox, varësisht nga madhësia e mostrës) për të shmangur ndërhyrjet mjedisore, ndotësit e mjedisit dhe/ose tokës (p.sh. avujt e ujit, hidrokarburet, gazrat atmosferikë dhe grimcat e imëta) dhe kontaminimin e kryqëzuar midis mostrave gjatë përgatitjes së mostrës dhe transportit midis instituteve dhe universiteteve38. Për të shmangur degradimin dhe ndotjen për shkak të ndërveprimit me atmosferën e tokës (avujt e ujit dhe oksigjenin), të gjitha llojet e përgatitjes së mostrave (duke përfshirë copëtimin me një daltë tantali, përdorimin e një sharre teli diamanti të balancuar (Meiwa Fosis Corporation DWS 3400) dhe prerjen e epoksit) përgatitja për instalim) u kryen në kabinën e dorezave nën N2 të pastër dhe të thatë (pika e vesës: -80 deri në -60 °C, O2 ~50-100 ppm). Të gjitha artikujt e përdorur këtu pastrohen me një kombinim të ujit ultra të pastër dhe etanolit duke përdorur valë tejzanore me frekuenca të ndryshme.
Këtu studiojmë koleksionin e meteoritëve të Institutit Kombëtar të Kërkimeve Polare (NIPR) të Qendrës së Kërkimit të Meteoritëve Antarktikë (CI: Orgueil, CM2.4: Yamato (Y)-791198, CY: Y-82162 dhe CY: Y 980115).
Për transferimin midis instrumenteve për analizën SR-XCT, NanoSIMS, STXM-NEXAFS dhe TEM, ne përdorëm mbajtësen universale ultra të hollë të mostrës të përshkruar në studimet e mëparshme38.
Analiza SR-XCT e mostrave Ryugu u krye duke përdorur sistemin e integruar CT BL20XU/SPring-8. Sistemi i integruar CT përbëhet nga mënyra të ndryshme matjeje: modaliteti me fushëpamje të gjerë dhe modaliteti me rezolucion të ulët (WL) për të kapur të gjithë strukturën e mostrës, modaliteti me fushëpamje të ngushtë dhe modaliteti me rezolucion të lartë (NH) për matje të saktë të sipërfaqes së mostrës. Rezonancat dhe radiografitë për të marrë një model difraksioni të vëllimit të mostrës, dhe kryejnë XRD-CT për të marrë një diagram 2D ​​të fazave minerale në planin horizontal në mostër. Vini re se të gjitha matjet mund të kryhen pa përdorur sistemin e integruar për të hequr mbajtësen e mostrës nga baza, duke lejuar matje të sakta CT dhe XRD-CT. Detektori i rrezeve X në modalitetin WL (BM AA40P; Hamamatsu Photonics) ishte i pajisur me një kamerë shtesë CMOS (C14120-20P; Hamamatsu Photonics) me 4608 × 4608 pikselë metal-oksid-gjysmëpërçues (C14120-20P) me një scintilator të përbërë nga 10 kristale të vetme lutetium alumini granat me trashësi µm (Lu3Al5O12:Ce) dhe lente rele. Madhësia e pikselit në modalitetin WL është rreth 0.848 µm. Kështu, fusha e shikimit (FOV) në modalitetin WL është afërsisht 6 mm në modalitetin CT të zhvendosur. Detektori i rrezeve X në modalitetin NH (BM AA50; Hamamatsu Photonics) ishte i pajisur me një shintilator gadolinium-alumin-galium (Gd3Al2Ga3O12) me trashësi 20 µm, një kamerë CMOS (C11440-22CU) me një rezolucion prej 2048 × 2048 pikselësh; Hamamatsu Photonics) dhe një lente ×20. Madhësia e pikselit në modalitetin NH është ~0.25 µm dhe fusha e shikimit është ~0.5 mm. Detektori për modalitetin XRD (BM AA60; Hamamatsu Photonics) ishte i pajisur me një shintilator të përbërë nga një ekran pluhuri P43 (Gd2O2S:Tb) me trashësi 50 µm, një kamerë CMOS me rezolucion 2304 × 2304 pikselësh (C15440-20UP; Hamamatsu Photonics) dhe një lente rele. Detektori ka një madhësi efektive të pikselit prej 19.05 µm dhe një fushëpamje prej 43.9 mm2. Për të rritur FOV, ne aplikuam një procedurë të zhvendosjes së CT në modalitetin WL. Imazhi i dritës së transmetuar për rindërtimin e CT përbëhet nga një imazh në diapazonin prej 180° deri në 360° të reflektuar horizontalisht rreth boshtit të rrotullimit, dhe një imazh në diapazonin prej 0° deri në 180°.
Në modalitetin XRD, rrezja e rrezeve X fokusohet nga një pllakë zone Fresnel. Në këtë modalitet, detektori vendoset 110 mm pas mostrës dhe ndalesa e rrezes është 3 mm përpara detektorit. Imazhet e difraksionit në diapazonin 2θ nga 1.43° deri në 18.00° (hapësira e rrjetës d = 16.6–1.32 Å) u morën me pikën e rrezeve X të fokusuar në fund të fushës së shikimit të detektorit. Mostra lëviz vertikalisht në intervale të rregullta, me një gjysmë rrotullimi për secilin hap vertikal të skanimit. Nëse grimcat minerale plotësojnë kushtin Bragg kur rrotullohen me 180°, është e mundur të merret difraksioni i grimcave minerale në planin horizontal. Imazhet e difraksionit u kombinuan më pas në një imazh për secilin hap vertikal të skanimit. Kushtet e analizës SR-XRD-CT janë pothuajse të njëjta me ato për analizën SR-XRD. Në modalitetin XRD-CT, detektori pozicionohet 69 mm pas mostrës. Imazhet e difraksionit në diapazonin 2θ variojnë nga 1.2° në 17.68° (d = 19.73 deri në 1.35 Å), ku si rrezja e rrezeve X ashtu edhe kufizuesi i rrezes janë në përputhje me qendrën e fushës së shikimit të detektorit. Skanoni mostrën horizontalisht dhe rrotullojeni mostrën 180°. Imazhet SR-XRD-CT u rindërtuan me intensitete maksimale të mineraleve si vlera pikseli. Me skanimin horizontal, mostra zakonisht skanohet në 500-1000 hapa.
Për të gjitha eksperimentet, energjia e rrezeve X u fiksua në 30 keV, pasi ky është kufiri i poshtëm i depërtimit të rrezeve X në meteorite me një diametër prej rreth 6 mm. Numri i imazheve të marra për të gjitha matjet CT gjatë rrotullimit 180° ishte 1800 (3600 për programin CT me zhvendosje), dhe koha e ekspozimit për imazhet ishte 100 ms për modalitetin WL, 300 ms për modalitetin NH, 500 ms për XRD dhe 50 ms për XRD-CT ms. Koha tipike e skanimit të mostrës është rreth 10 minuta në modalitetin WL, 15 minuta në modalitetin NH, 3 orë për XRD dhe 8 orë për SR-XRD-CT.
Imazhet CT u rindërtuan me anë të projeksionit konvolucional të pasmë dhe u normalizuan për një koeficient dobësimi linear nga 0 në 80 cm-1. Softueri Slice u përdor për të analizuar të dhënat 3D dhe softueri muXRD u përdor për të analizuar të dhënat XRD.
Grimcat Ryugu të fiksuara me epoksi (A0029, A0037, C0009, C0014 dhe C0068) u lëmuan gradualisht në sipërfaqe deri në nivelin e një filmi lëmues diamanti 0.5 µm (3M) në kushte të thata, duke shmangur kontaktin e materialit me sipërfaqen gjatë procesit të lëmimit. Sipërfaqja e lëmuar e secilës mostër u ekzaminua fillimisht me mikroskopi drite dhe më pas me elektrone të kthyera për të marrë imazhe mineralogjike dhe teksture (BSE) të mostrave dhe elementëve cilësorë NIPR duke përdorur një SEM JEOL JSM-7100F të pajisur me një spektrometër shpërndarës energjie (AZtec). Për secilën mostër, përmbajtja e elementëve kryesorë dhe të vegjël u analizua duke përdorur një mikroanalizues me sondë elektronike (EPMA, JEOL JXA-8200). Analizoni grimcat filosilikat dhe karbonat në 5 nA, standardet natyrore dhe sintetike në 15 keV, sulfidet, magnetitin, olivinën dhe piroksenin në 30 nA. Notat modale u llogaritën nga hartat e elementeve dhe imazhet BSE duke përdorur programin ImageJ 1.53 me pragje të përshtatshme të vendosura në mënyrë arbitrare për secilin mineral.
Analiza e izotopit të oksigjenit u krye në Universitetin e Hapur (Milton Keynes, Mbretëria e Bashkuar) duke përdorur një sistem fluorizimi me lazer infra të kuq. Mostrat Hayabusa2 u dorëzuan në Universitetin e Hapur 38 në enë të mbushura me azot për transferim midis ambienteve.
Ngarkimi i mostrës u krye në një kuti dorezash azoti me një nivel oksigjeni të monitoruar nën 0.1%. Për punën analitike Hayabusa2, u prodhua një mbajtëse e re mostre Ni, e përbërë vetëm nga dy vrima mostre (diametri 2.5 mm, thellësia 5 mm), njëra për grimcat Hayabusa2 dhe tjetra për standardin e brendshëm të obsidianit. Gjatë analizës, pusi i mostrës që përmbante materialin Hayabusa2 u mbulua me një dritare të brendshme BaF2 afërsisht 1 mm të trashë dhe 3 mm në diametër për të mbajtur mostrën gjatë reaksionit lazer. Rrjedha e BrF5 në mostër u mbajt nga një kanal përzierjeje gazi i prerë në mbajtësen e mostrës Ni. Dhoma e mostrës u rikonfigurua gjithashtu në mënyrë që të mund të hiqej nga linja e fluorizimit të vakumit dhe pastaj të hapej në një kuti dorezash të mbushur me azot. Dhoma me dy pjesë u vulos me një vulë kompresimi të guarnicionuar me bakër dhe një kapëse zinxhiri EVAC Quick Release CeFIX 38. Një dritare BaF2 me trashësi 3 mm në pjesën e sipërme të dhomës lejon vëzhgimin e njëkohshëm të mostrës dhe ngrohjes me lazer. Pas ngarkimit të mostrës, fiksojeni përsëri dhomën dhe rilidheni në linjën e fluorizuar. Përpara analizës, dhoma e mostrës u ngroh nën vakum në rreth 95°C gjatë natës për të hequr çdo lagështi të adsorbuar. Pas ngrohjes gjatë natës, dhoma u la të ftohej në temperaturën e dhomës dhe më pas pjesa e ekspozuar ndaj atmosferës gjatë transferimit të mostrës u pastrua me tre alikuote të BrF5 për të hequr lagështinë. Këto procedura sigurojnë që mostra Hayabusa 2 të mos ekspozohet ndaj atmosferës dhe të mos kontaminohet nga lagështia nga pjesa e linjës së fluorizuar që nxirret në atmosferë gjatë ngarkimit të mostrës.
Mostrat e grimcave Ryugu C0014-4 dhe Orgueil (CI) u analizuan në një modalitet të modifikuar "të vetëm"42, ndërsa analiza Y-82162 (CY) u krye në një tabaka të vetme me puse të shumëfishta mostrash41. Për shkak të përbërjes së tyre anhidrike, nuk është e nevojshme të përdoret një metodë e vetme për kondritet CY. Mostrat u ngrohën duke përdorur një lazer CO2 infra të kuq Photon Machines Inc. me fuqi 50 W (10.6 µm) të montuar në portën XYZ në prani të BrF5. Sistemi i integruar video monitoron rrjedhën e reaksionit. Pas fluorizimit, O2 i çliruar u pastrua duke përdorur dy kurthe azoti kriogjenike dhe një shtrat të nxehtë KBr për të hequr çdo fluor të tepërt. Përbërja izotopike e oksigjenit të pastruar u analizua në një spektrometër mase me dy kanale Thermo Fisher MAT 253 me një rezolucion mase prej rreth 200.
Në disa raste, sasia e O2 të gaztë të lëshuar gjatë reagimit të mostrës ishte më pak se 140 µg, që është kufiri i përafërt i përdorimit të pajisjes me shakull në spektrometrin e masës MAT 253. Në këto raste, përdorni mikrovëllime për analizë. Pas analizimit të grimcave Hayabusa2, standardi i brendshëm i obsidianit u fluorua dhe u përcaktua përbërja e tij e izotopit të oksigjenit.
Jonet e fragmentit NF+ NF3+ ndërhyjnë me rrezen me masën 33 (16O17O). Për të eliminuar këtë problem të mundshëm, shumica e mostrave përpunohen duke përdorur procedurat e ndarjes kriogjenike. Kjo mund të bëhet në drejtimin përpara para analizës MAT 253 ose si një analizë e dytë duke e kthyer gazin e analizuar përsëri në sitën molekulare speciale dhe duke e rikaluar atë pas ndarjes kriogjenike. Ndarja kriogjenike përfshin furnizimin me gaz të një site molekulare në temperaturën e azotit të lëngshëm dhe më pas shkarkimin e tij në një sitë molekulare primare në një temperaturë prej -130°C. Testime të gjera kanë treguar se NF+ mbetet në sitën e parë molekulare dhe nuk ndodh fraksionim i rëndësishëm duke përdorur këtë metodë.
Bazuar në analizat e përsëritura të standardeve tona të brendshme të obsidianit, saktësia e përgjithshme e sistemit në modalitetin shakull është: ±0.053‰ për δ17O, ±0.095‰ për δ18O, ±0.018‰ për Δ17O (2 sd). Analiza e izotopit të oksigjenit jepet në notacionin standard delta, ku delta18O llogaritet si:
Përdorni gjithashtu raportin 17O/16O për δ17O. VSMOW është standardi ndërkombëtar për Standardin Mesatar të Ujit të Detit të Vjenës. Δ17O përfaqëson devijimin nga vija e fraksionimit të tokës, dhe formula e llogaritjes është: Δ17O = δ17O – 0.52 × δ18O. Të gjitha të dhënat e paraqitura në Tabelën Plotësuese 3 janë rregulluar sipas boshllëkut.
Seksione me trashësi afërsisht 150 deri në 200 nm u nxorën nga grimcat Ryugu duke përdorur një instrument Hitachi High Tech SMI4050 FIB në JAMSTEC, Instituti i Mostrave Bërthamore Kochi. Vini re se të gjitha seksionet FIB u morën nga fragmente të papërpunuara të grimcave të papërpunuara pasi u hoqën nga enët e mbushura me gaz N2 për transferim ndërobjektesh. Këto fragmente nuk u matën me SR-CT, por u përpunuan me ekspozim minimal ndaj atmosferës së tokës për të shmangur dëmtimet dhe kontaminimin e mundshëm që mund të ndikonin në spektrin e karbonit K-edge. Pas depozitimit të një shtrese mbrojtëse të tungstenit, rajoni i interesit (deri në 25 × 25 μm2) u pre dhe u hollua me një rreze joni Ga+ në një tension përshpejtues prej 30 kV, pastaj në 5 kV dhe një rrymë sonde prej 40 pA për të minimizuar dëmtimin sipërfaqësor. Seksionet ultra të holla u vendosën më pas në një rrjetë bakri të zmadhuar (rrjetë Kochi) 39 duke përdorur një mikromanipulator të pajisur me FIB.
Peletet Ryugu A0098 (1.6303mg) dhe C0068 (0.6483mg) u vulosën dy herë në fletë polietileni të pastër dhe të pastër në një kuti dorezash të mbushur me azot të pastër në SPring-8 pa asnjë ndërveprim me atmosferën e tokës. Përgatitja e mostrës për JB-1 (një shkëmb referues gjeologjik i lëshuar nga Shërbimi Gjeologjik i Japonisë) u krye në Universitetin Metropolitan të Tokios.
INAA mbahet në Institutin për Rrezatim të Integruar dhe Shkenca Bërthamore, Universiteti i Kiotos. Mostrat u rrezatuan dy herë me cikle të ndryshme rrezatimi të zgjedhura sipas gjysmë-jetës së nukleidit të përdorur për përcaktimin sasior të elementit. Së pari, mostra u rrezatua në një tub rrezatimi pneumatik për 30 sekonda. Flukset e neutroneve termike dhe të shpejta në fig. 3 janë përkatësisht 4.6 × 1012 dhe 9.6 × 1011 cm-2 s-1, për të përcaktuar përmbajtjen e Mg, Al, Ca, Ti, V dhe Mn. Kimikate të tilla si MgO (pastërti 99.99%, Soekawa Chemical), Al (pastërti 99.9%, Soekawa Chemical) dhe metali Si (pastërti 99.999%, FUJIFILM Wako Pure Chemical) u rrezatuan gjithashtu për të korrigjuar reaksionet bërthamore ndërhyrëse të tilla si (n, n). Mostra u rrezatua gjithashtu me klorur natriumi (pastërti 99.99%; MANAC) për të korrigjuar ndryshimet në fluksin e neutroneve.
Pas rrezatimit me neutrone, fleta e jashtme e polietilenit u zëvendësua me një të re, dhe rrezatimi gama i emetuar nga mostra dhe referenca u mat menjëherë me një detektor Ge. Të njëjtat mostra u ri-rrezatuan për 4 orë në një tub rrezatimi pneumatik. 2 ka flukse neutronesh termike dhe të shpejta prej 5.6 x 1012 dhe 1.2 x 1012 cm-2 s-1, përkatësisht, për përcaktimin e Na, K, Ca, Sc, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, As, Përmbajtjes Se, Sb, Os, Ir dhe Au. Mostrat e kontrollit të Ga, As, Se, Sb, Os, Ir dhe Au u rrezatuan duke aplikuar sasi të përshtatshme (nga 10 deri në 50 μg) të tretësirave standarde me përqendrime të njohura të këtyre elementëve në dy copa letre filtri, e më pas u rrezatuan mostrat. Numërimi i rrezeve gama u krye në Institutin e Shkencave të Integruara të Rrezatimit dhe Bërthamës, Universiteti i Kiotos dhe Qendrën Kërkimore RI, Universiteti Metropolitan i Tokios. Procedurat analitike dhe materialet referuese për përcaktimin sasior të elementëve INAA janë të njëjta me ato të përshkruara në punën tonë të mëparshme.
Një difraktometër me rreze X (Rigaku SmartLab) u përdor për të mbledhur modelet e difraksionit të mostrave Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dhe C0087 (<1 mg) në NIPR. Një difraktometër me rreze X (Rigaku SmartLab) u përdor për të mbledhur modelet e difraksionit të mostrave Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dhe C0087 (<1 mg) në NIPR. Рентгеновский дифрактометр (Rigaku SmartLab) përdoret për difraktionnыh kartin образцов Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dhe C0087 (<1 mg) në NIPR. Një difraktometër me rreze X (Rigaku SmartLab) u përdor për të mbledhur modelet e difraksionit të mostrave Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (≪1 mg) dhe C0087 (<1 mg) në NIPR.使用X 射线衍射仪(Rigaku SmartLab) 在NIPR 收集Ryugu 样品A0029 (<1 mg)、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) 、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) 、A0037 (<1 mg) 和C0087 (<1 mg) Difraktogramet образцов Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) dhe C0087 (<1 mg) mund të përdoren në NIPR duke përdorur rentegjenovskogo difraktometra (Rigaku SmartLab). Modelet e difraksionit të rrezeve X të mostrave Ryugu A0029 (<1 mg), A0037 (<1 mg) dhe C0087 (<1 mg) u morën në NIPR duke përdorur një difraktometër me rreze X (Rigaku SmartLab).Të gjitha mostrat u bluan në një pluhur të imët në një pllakë silikoni jo-reflektuese duke përdorur një pllakë qelqi safiri dhe më pas u shpërndanë në mënyrë të barabartë në pllakë silikoni jo-reflektuese pa asnjë lëng (ujë ose alkool). Kushtet e matjes janë si më poshtë: Rrezatimi me rreze X Cu Kα gjenerohet në një tension tubi prej 40 kV dhe një rrymë tubi prej 40 mA, gjatësia kufizuese e çarjes është 10 mm, këndi i divergjencës është (1/6)°, shpejtësia e rrotullimit në plan është 20 rpm, dhe diapazoni është 2θ (këndi i dyfishtë Bragg) është 3-100° dhe duhen rreth 28 orë për t'u analizuar. U përdorën optika Bragg Brentano. Detektori është një detektor gjysmëpërçues silikoni njëdimensional (D/teX Ultra 250). Rrezet X të Cu Kβ u hoqën duke përdorur një filtër Ni. Duke përdorur mostrat në dispozicion, matjet e saponitit magnezian sintetik (JCSS-3501, Kunimine Industries CO. Ltd), serpentinës (serpentina e gjetheve, Miyazu, Nikka) dhe pirotitit (monoklinik 4C, Chihua, Meksikë Watts) u krahasuan për të identifikuar majat dhe për të përdorur të dhëna të difraksionit të skedarit të pluhurit nga Qendra Ndërkombëtare për të Dhënat e Difraksionit, dolomitit (PDF 01-071-1662) dhe magnetitit (PDF 00-019-0629). Të dhënat e difraksionit nga Ryugu u krahasuan gjithashtu me të dhënat mbi kondritet karbonike të hidroalteruara, Orgueil CI, Y-791198 CM2.4 dhe Y 980115 CY (faza III e ngrohjes, 500–750°C). Krahasimi tregoi ngjashmëri me Orgueil, por jo me Y-791198 dhe Y 980115.
Spektrat NEXAFS me skajin e karbonit K të seksioneve ultra të holla të mostrave të bëra nga FIB u matën duke përdorur kanalin STXM BL4U në objektin e sinkrotronit UVSOR në Institutin e Shkencave Molekulare (Okazaki, Japoni). Madhësia e pikës së një rrezeje të fokusuar optikisht me një pllakë zone Fresnel është afërsisht 50 nm. Hapi i energjisë është 0.1 eV për strukturën e imët të rajonit afër skajit (283.6–292.0 eV) dhe 0.5 eV (280.0–283.5 eV dhe 292.5–300.0 eV) për rajonet përpara dhe prapa. Koha për secilin piksel të imazhit u vendos në 2 ms. Pas evakuimit, dhoma analitike STXM u mbush me helium me një presion prej rreth 20 mbar. Kjo ndihmon për të minimizuar zhvendosjen termike të pajisjeve optike të rrezeve X në dhomë dhe mbajtësen e mostrës, si dhe për të zvogëluar dëmtimin dhe/ose oksidimin e mostrës. Spektrat e karbonit NEXAFS K-edge u gjeneruan nga të dhënat e grumbulluara duke përdorur softuerin aXis2000 dhe softuerin e përpunimit të të dhënave STXM. Vini re se kutia e transferimit të mostrës dhe kutia e dorezave përdoren për të shmangur oksidimin dhe kontaminimin e mostrës.
Pas analizës STXM-NEXAFS, përbërja izotopike e hidrogjenit, karbonit dhe azotit të fetave Ryugu FIB u analizua duke përdorur imazhe izotopike me një JAMSTEC NanoSIMS 50L. Një rreze primare e fokusuar Cs+ prej rreth 2 pA për analizën e izotopeve të karbonit dhe azotit dhe rreth 13 pA për analizën e izotopeve të hidrogjenit është rasterizuar në një sipërfaqe prej rreth 24 × 24 µm2 deri në 30 × 30 µm2 në mostër. Pas një spërkatjeje paraprake 3-minutëshe në një rrymë relativisht të fortë të rrezes primare, çdo analizë filloi pas stabilizimit të intensitetit të rrezes sekondare. Për analizën e izotopeve të karbonit dhe azotit, imazhet e 12C–, 13C–, 16O–, 12C14N– dhe 12C15N– u morën njëkohësisht duke përdorur zbulimin multipleks me shtatë elektrone me një rezolucion masiv prej afërsisht 9000, i cili është i mjaftueshëm për të ndarë të gjitha përbërjet izotopike përkatëse. interferencë (domethënë 12C1H në 13C dhe 13C14N në 12C15N). Për analizën e izotopeve të hidrogjenit, u morën imazhe 1H-, 2D- dhe 12C- me një rezolucion masiv prej afërsisht 3000 me zbulim të shumëfishtë duke përdorur tre shumëzues elektronesh. Çdo analizë përbëhet nga 30 imazhe të skanuara të së njëjtës zonë, me një imazh që përbëhet nga 256 × 256 piksel për analizën e izotopeve të karbonit dhe azotit dhe 128 × 128 piksel për analizën e izotopeve të hidrogjenit. Koha e vonesës është 3000 µs për piksel për analizën e izotopeve të karbonit dhe azotit dhe 5000 µs për piksel për analizën e izotopeve të hidrogjenit. Ne kemi përdorur hidrat 1-hidroksibenzotriazol si standarde të izotopeve të hidrogjenit, karbonit dhe azotit për të kalibruar fraksionimin masiv instrumental45.
Për të përcaktuar përbërjen izotopike të silikonit të grafitit paradiellor në profilin FIB C0068-25, përdorëm gjashtë shumëzues elektronesh me një rezolucion masiv prej rreth 9000. Imazhet përbëhen nga 256 × 256 piksel me një kohë vonese prej 3000 µs për piksel. Ne kalibruam një instrument të fraksionimit në masë duke përdorur pllaka silikoni si standarde të izotopeve të hidrogjenit, karbonit dhe silikonit.
Imazhet e izotopeve u përpunuan duke përdorur softuerin e imazhit NanoSIMS45 të NASA-s. Të dhënat u korrigjuan për kohën e vdekur të shumëzuesit të elektroneve (44 ns) dhe efektet e mbërritjes kuazi-njëkohëse. Rreshtim i ndryshëm i skanimit për secilën imazh për të korrigjuar zhvendosjen e imazhit gjatë përvetësimit. Imazhi përfundimtar i izotopit krijohet duke shtuar jone sekondare nga secila imazh për secilën piksel të skanimit.
Pas analizës STXM-NEXAFS dhe NanoSIMS, të njëjtat seksione FIB u ekzaminuan duke përdorur një mikroskop elektronik transmetues (JEOL JEM-ARM200F) në një tension përshpejtues prej 200 kV në Kochi, JAMSTEC. Mikrostruktura u vëzhgua duke përdorur një TEM me fushë të ndritshme dhe një TEM skanimi me kënd të lartë në një fushë të errët. Fazat minerale u identifikuan nga difraksioni i elektroneve të njollave dhe imazhet e brezave të rrjetës, dhe analiza kimike u krye nga EDS me një detektor zhvendosjeje silikoni 100 mm2 dhe softuerin JEOL Analysis Station 4.30. Për analizën sasiore, intensiteti karakteristik i rrezeve X për secilin element u mat në modalitetin e skanimit TEM me një kohë fikse të marrjes së të dhënave prej 30 s, një zonë skanimi rrezesh prej ~100 × 100 nm2 dhe një rrymë rrezesh prej 50 pA. Raporti (Si + Al)-Mg-Fe në silikatet e shtresuara u përcaktua duke përdorur koeficientin eksperimental k, të korrigjuar për trashësinë, të marrë nga një standard i piropagarnetit natyror.
Të gjitha imazhet dhe analizat e përdorura në këtë studim janë të disponueshme në Sistemin e Arkivimit dhe Komunikimit të të Dhënave JAXA (DARTS) https://www.darts.isas.jaxa.jp/curation/hayabusa2. Ky artikull ofron të dhënat origjinale.
Kitari, K. et al. Përbërja sipërfaqësore e asteroidit 162173 Ryugu siç është vëzhguar nga instrumenti Hayabusa2 NIRS3. Science 364, 272–275.
Kim, AJ Kondritë karbonike të tipit Yamato (CY): analoge të sipërfaqes së asteroidit Ryugu? Gjeokimi 79, 125531 (2019).
Pilorjet, S. et al. Analiza e parë përbërëse e mostrave Ryugu u krye duke përdorur një mikroskop hiperspektral MicroOmega. National Astron. 6, 221–225 (2021).
Yada, T. et al. Analiza paraprake e mostrës Hyabusa2 të kthyer nga asteroidi i tipit C Ryugu. National Astron. 6, 214–220 (2021).