Доказательства изотопов кислорода из образцов Рюгу для ранней доставки воды на Землю хондритами CI

May 25, 2023

Природная астрономия, том 7, страницы 29–38 (2023 г.) Процитировать эту статью

2889 Доступов

3 цитаты

73 Альтметрика

Подробности о метриках

Доставка воды во внутреннюю часть Солнечной системы, включая Землю, до сих пор остается дискуссионной темой. Преимущественная роль гидратированных астероидов в этом процессе подтверждается изотопными измерениями. Метеориты из углеродистого хондрита (CC) представляют собой наш основной источник информации об этих богатых летучими веществами астероидах. Однако разрушение более слабых материалов при входе в атмосферу создает погрешность в наших данных CC. Возвращение поверхностных материалов с астероида C-типа 162173 Рюгу космическим кораблем Хаябуса-2 предоставляет уникальную возможность изучить примитивные материалы с высокой пористостью, низкой плотностью, не представленные в метеоритной летописи. Мы измерили общий изотопный состав кислорода четырех частиц Рюгу и показали, что они наиболее похожи на редкие хондриты CI (типа CC Ивуны), но с некоторыми отличиями, которые мы связываем с земным загрязнением метеоритов CI. Мы предполагаем, что материал, связанный с CI, широко распространен среди углеродистых астероидов и является более важным источником земной воды и других летучих веществ, чем указывает его ограниченное присутствие в нашей метеоритной коллекции.

В период с июня 2018 года по ноябрь 2019 года космический корабль JAXA Hayabusa2 провел подробные спектроскопические наблюдения и измерения астероида C-типа 162173 Рюгу. Материал из двух разных мест на астероиде был собран и возвращен на Землю 6 декабря 2020 года (ссылка 1). Один образец хранился в камере А возвращающейся капсулы, а другой, собранный рядом с кратером, образовавшимся от удара, хранился в камере С. Данные спектроскопии ближнего ИК-диапазона, полученные во время орбитальных наблюдений астероида Рюгу, показали, что он состоял из материала " сходны с термически и/или ударно-метаморфизованными углеродистыми хондритовыми метеоритами» (ссылки 2,3), с потенциальным соответствием хондритам CY (типа Ямато)4. В отличие от этой интерпретации, первоначальные исследования в центре JAXA ISAS показали, что возвращенные образцы были «наиболее похожи на хондриты CI» (ссылка 1). Эти противоречивые классификации могут быть разрешены только путем детального исследования характеристик частиц Рюгу. В частности, высокоточный изотопный анализ кислорода широко признан наиболее мощным методом установления взаимосвязи между отдельными образцами и хорошо охарактеризованными группами метеоритов. Представленные здесь результаты обеспечивают прочную основу для оценки взаимосвязи между образцами Рюгу и запасами метеоритов из углеродистого хондрита (CC).

Подобразцы четырех различных частиц Рюгу были проанализированы на предмет их объемного изотопного состава кислорода путем лазерного фторирования с использованием метода «однократного выстрела»5,6 (Методы). Три из четырех проанализированных образцов были из камеры C (C0014,21; C0068,21; C0087,2) и одна из камеры A (A0098,2). Методы транспортировки, загрузки и анализа проб, использованные в этом исследовании, гарантировали, что частицы ни разу не подверглись воздействию атмосферного загрязнения (Методы).

Четыре частицы, из которых был извлечен анализируемый материал, состоят преимущественно из мелко- и крупнозернистых слоистых силикатов, их содержание варьируется от примерно 64 до 88 об.% (ссылка 7) (рис. 1а, б). Безводные силикаты (оливин и пироксен) не наблюдались ни в одной из этих четырех частиц, но редкие примеры были идентифицированы в других частицах Рюгу8,9. Филлосиликаты представляют собой сростки серпентина и сапонита и имеют объемный состав, который полностью перекрывается с составом, обнаруженным в CIs7. Карбонатные минералы, главным образом доломит, с незначительным содержанием карбоната кальция и брейнерита, присутствуют в весьма изменчивых количествах (примерно от 2 до 21 об.%)7. Магнетит (приблизительно от 3,6 до 6,8 об.%) в виде фрамбоидов, плакеток и сферических агрегатов, а также сульфидные минералы (приблизительно от 2,4 до 5,6 об.%) также присутствуют в богатой слоистым силикатом матрице (рис. 1а, б)7,9. Частицы Рюгу имеют высокую среднюю пористость 41% и, следовательно, низкую среднюю плотность 1528 ± 242 кг м-3, что сравнимо с плотностью хондрита CI Orgueil или несгруппированного примитивного метеорита Тагиш-Лейк9.