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수화 소행성 류구(Ryugu)의 표토 입자가 경험한 가벼운 충격의 역사

Sep 26, 2023Sep 26, 2023

자연 천문학(2023)이 기사 인용

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지구 물의 주요 공급원인 미세운석은 모소행성에 충돌하는 동안 수화된 콘드라이트 물질이 폭발적으로 분산되어 형성되는 것으로 생각됩니다. 그러나 이 출처와 형성 메커니즘은 아직 소행성 반환 샘플을 사용하여 직접적으로 확인되지 않았습니다. 여기서 우리는 전자현미경을 기반으로 소행성 류구(Ryugu) 표면 입자의 가벼운 충격 변성작용에 대한 증거를 보고합니다. 모든 입자는 필로실리케이트에 의해 지배되지만 ~500°C 미만의 충격 가열 온도를 나타내는 탈수 질감이 부족합니다. 충격에 의해 광범위하게 변형된 프람보이드형 자철석과 Fe-Cr-황화물의 고압 다형체와 관련된 미세단층 구조가 확인되었습니다. 이러한 결과는 평균 최고 압력이 ~2GPa임을 나타냅니다. Ryugu와 유사한 소행성에 충돌하는 동안 형성된 분출물의 대부분은 충돌 지점에서 멀리 떨어진 곳에서 발생하는 1mm보다 큰 수화 물질입니다. 이러한 특성은 현재의 미세운석 생산 모델과 일치하지 않으므로 결과적으로 새로운 형성 메커니즘이 필요합니다.

작은 천체들 사이의 초고속 충돌은 태양계 초기에 빈번하게 발생했으며1, 각성, 분화구 형성, 강착, 마그마 생성, 가스 제거 등 다양한 결과를 가져왔습니다2. 이러한 과정은 취성/소성 변형 구조, 고체 상 변형, 재결정화, 용융 및 기화2를 포함하여 소행성 및 행성 표면 물질에 대한 다양한 물리적, 화학적 변형으로 기록되었습니다. 따라서 행성 재료 과학자들은 태양계 역사 전반에 걸쳐 발생한 충돌 사건과 관련 과정의 본질을 이해하기 위해 소행성, 달 및 화성3에서 파생된 것으로 생각되는 충격 운석을 열정적으로 조사해 왔습니다4,5,6 . 예를 들어, 충격을 받은 운석에서 해독된 최대 압력과 지속 시간은 과거 충돌 속도와 소행성의 크기에 대한 제약을 제공합니다7,8.

To link such impact event parameters to well-defined Solar System environments, knowledge of the relevant source regions is required. However, at present, there are only limited numbers of returned samples available for detailed study. Shock effects have been reported in lunar rocks returned by the Apollo missions9,4 Ga Apollo 14 and 15 zircons. Meteorit. Planet. Sci. 54, 181–201 (2018)." href="/articles/s41550-023-01947-5#ref-CR10" id="ref-link-section-d2724302e1179"> 10, 스타더스트 임무에서 반환된 혜성 핵 물질11,12, 일본 항공 우주 탐사국(JAXA) 하야부사 임무에서 반환된 S형 소행성 이토카와의 표면 입자. Itokawa 입자에서는 감람석 입자에서 충격으로 인한 결함 구조(결정 격자 전위), 용융물 튀김 및 미세 크레이터가 처음으로 확인되었습니다. 감람석과 사장석에 대한 결정학 및 분광학 분석을 기반으로 한 일부 시도에도 불구하고 전체 이토카와 암석의 충격 효과를 완전히 평가할 수 없었습니다15,16. 이는 반환된 입자의 대부분이 단일 입자 또는 크기가 50μm 미만인 여러 입자의 집합체로 구성되기 때문입니다.

수화된 소행성과 관련된 충격 효과는 소행성이 외계 먼지 입자의 주요 원인 중 하나로 생각되기 때문에 행성 과학에서 특히 관심을 끌고 있습니다17. 지구에 도착하는 대부분의 외계 물질은 크기 범위가 50~500μm18인 미세 운석 형태로 제공되며, 연간 약 30,000톤의 플럭스가 발생하는 것으로 추정됩니다19. 대부분의 녹지 않고 부분적으로 녹은 미세 운석은 주로 함수 필로규산염으로 구성된 다공성 응집체인 CI(Ivuna 유형), CM(Mighei 유형) 및 Tagish Lake 유형 탄소질 콘드라이트의 매트릭스와 화학 및 광물학에서 유사합니다20,21. 이러한 물질은 충격 가열 중에 H2O와 같은 휘발성 성분의 기화에 의해 폭발적으로 분쇄되어 미세 운석이 될 가능성이 높으므로 운석으로 생존할 가능성이 낮습니다22. 이 가설은 실험실 충격 실험을 사용하여 회수된 무수 CV(비가라노 유형) 샘플과 수화된 CM 콘드리암 운석의 암석학 및 광물학을 비교함으로써 추가로 확인되었습니다.

In the present study, we investigated five Ryugu particles (A0002, A0037, C0009, C0014 and C0068) from both chambers A and C using SEM and/or TEM. The mineralogy and petrology as well as the elemental and isotopic compositions of the Ryugu particles26,27,28,29,30,31,32,33 have close similarities with the CI chondritic meteorites34,35,5 μm) components within CI-chondrites and their individual clasts: mixing of various lithologies on the CI parent body(ies). Geochemistry 79, 125532 (2019)." href="/articles/s41550-023-01947-5#ref-CR36" id="ref-link-section-d2724302e1269"36. The present study mainly focuses on the shock features of Ryugu particles observed using electron microscopy./p> σ2 ≈ σ3) using the following equation40:/p>2 GPa of pressure based on shock physics calculations (Supplementary Figs. 8–10)./p>580 °C (ref. 24). Therefore, the peak temperature constraint from Mg–Fe–serpentine is more reliable. Previous hydrocode impact simulations of serpentine-rich materials were optimized to investigate the peak pressure and peak temperature relations of both CM carbonaceous chondrites (dominated by Mg–Fe phyllosilicates) and CI chondrites46. When the shock impedance of the CI-like Ryugu materials is adapted from that of CM chondrites, the upper bound of the peak pressure for the Ryugu materials is ~5 GPa (Supplementary Fig. 4)./p>500 µm in size) rather than micrometeorites. This finding appears to be at odds with the fact that most unmelted and partially melted micrometeorites collected on the Earth's surface have genetic relationships with hydrated CI, CM, and Tagish Lake-like carbonaceous chondrites20,21. A possible explanation to reconcile this discrepancy is the breakup of hydrous meteorites due to aerodynamic heating when entering Earth’ atmosphere56,57. However, solar wind noble gases retained in most of micrometeorites58 suggest that those particles kept their original sizes when entering Earth's atmosphere./p> σ2 ≈ σ3) in the former analysis40 determined by equations (1) and (2) is comparable with peak pressure termed as the average stress ([σ1 + 2σ3]/3: σ1 > σ2 ≈ σ3) in the latter analysis62./p>4 Ga Apollo 14 and 15 zircons. Meteorit. Planet. Sci. 54, 181–201 (2018)./p>5 μm) components within CI-chondrites and their individual clasts: mixing of various lithologies on the CI parent body(ies). Geochemistry 79, 125532 (2019)./p>