CI 콘드라이트에 의해 지구로 초기 물 전달에 대한 Ryugu 샘플의 산소 동위원소 증거

Sep 08, 2023

Nature Astronomy 7권, 29~38페이지(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

지구를 포함한 태양계 내부로 물을 전달하는 문제는 여전히 논쟁의 여지가 있는 주제입니다. 이 과정에서 수화된 소행성의 우선적 역할은 동위원소 측정에 의해 뒷받침됩니다. 탄소질 콘드라이트(CC) 운석은 이러한 휘발성이 풍부한 소행성에 대한 정보의 주요 원천입니다. 그러나 대기 진입 중 약한 물질이 파괴되면 CC 데이터에 편향이 발생합니다. 하야부사2 우주선에 의해 C형 소행성 162173 류구에서 표면 물질이 반환되면서 운석 기록에는 나타나지 않는 고다공성, 저밀도 원시 물질을 연구할 수 있는 독특한 기회가 제공됩니다. 우리는 4개의 Ryugu 입자로부터 벌크 산소 동위원소 구성을 측정하여 이것이 희귀한 CI(CC Ivuna 유형) 콘드라이트와 가장 유사하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 CI 운석의 지상 오염으로 인한 몇 가지 차이점이 있습니다. 우리는 CI 관련 물질이 탄소질 소행성 사이에 널리 퍼져 있으며 운석 수집물에서 제한된 존재가 나타내는 것보다 지구의 물과 기타 휘발성 물질의 더 중요한 원천임을 제안합니다.

2018년 6월부터 2019년 11월 사이에 JAXA 하야부사2 우주선은 C형 소행성 162173 류구에 대한 상세한 분광 관측과 측정을 수행했습니다. 소행성의 서로 다른 두 위치에서 물질이 수집되어 2020년 12월 6일에 지구로 반환되었습니다(참조 1). 하나의 샘플은 반환 캡슐의 챔버 A에 저장되었고, 다른 하나는 충격기가 형성된 분화구 근처에서 수집되어 챔버 C에 보관되었습니다. 소행성 류구의 궤도 관측 중에 얻은 근적외선 분광 데이터에 따르면 이 물질은 "" 열 및/또는 충격에 의해 변성된 탄소질 콘드라이트 운석과 유사하며(참조 2,3), CY(야마토형) 콘드라이트와 잠재적으로 일치합니다4. 이러한 해석과 대조적으로 JAXA ISAS 시설의 초기 큐레이션 연구에서는 반환된 샘플이 "CI 콘드라이트와 가장 유사"하다고 제안했습니다(참조 1). 이러한 모순된 분류는 Ryugu 입자의 상세한 특성 연구를 통해서만 해결될 수 있습니다. 특히, 고정밀 산소 동위원소 분석은 개별 샘플과 잘 특성화된 운석 그룹 간의 상호 관계를 확립하는 가장 강력한 기술로 널리 인식되고 있습니다. 여기에 제시된 결과는 Ryugu 샘플과 탄소질 콘드라이트(CC) 운석 목록 사이의 관계를 평가하기 위한 확고한 기초를 제공합니다.

4개의 서로 다른 Ryugu 입자의 하위 샘플을 '단일 샷' 기술5,6(방법)을 사용하여 레이저 불소화를 통해 벌크 산소 동위원소 구성을 분석했습니다. 분석된 샘플 4개 중 3개는 챔버 C(C0014,21, C0068,21, C0087,2)에서, 하나는 챔버 A(A0098,2)에서 나왔습니다. 이 연구에 사용된 샘플 운송, 로딩 및 분석 기술은 입자가 대기 오염에 노출되지 않도록 보장했습니다(방법).

분석된 물질이 추출된 4개의 입자는 주로 미세하고 거친 입자의 필로실리케이트로 구성되며 약 64~88vol%(참조 7) 사이에서 다양합니다(그림 1a,b). 무수 규산염(감람석 및 휘석)은 이 4개 입자 중 어느 것에서도 관찰되지 않았지만 다른 Ryugu 입자에서는 드문 예가 확인되었습니다8,9. 필로실리케이트는 사문석-사포나이트 내부 성장으로 구성되며 CIs7에서 발견되는 것과 완전히 겹치는 벌크 구성을 가지고 있습니다. 탄산염 광물(주로 백운석, 소량의 Ca-탄산염 및 브루네라이트 포함)은 매우 다양한 양(약 2~21vol%)으로 존재합니다7. 프람보이드, 플라크 및 구형 응집체인 자철석(약 3.6~6.8vol%)과 황화물 광물(약 2.4~5.6vol%)도 필로실리케이트가 풍부한 매트릭스 내에 존재합니다(그림 1a,b)7,9. Ryugu 입자는 41%의 높은 평균 다공성을 가지며 결과적으로 CI 콘드라이트 Orgueil 또는 그룹화되지 않은 원시 운석인 Tagish Lake9와 비교할 수 있는 1,528 ± 242 kg m−3의 낮은 평균 밀도를 갖습니다.