AFM-IR nanospectroscopy of nanoglobule-like particles in Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission
Jérémie Mathurin
(1)
,
Laure Bejach
(2)
,
Emmanuel Dartois
(3)
,
Cécile Engrand
(2)
,
Alexandre Dazzi
(1)
,
Ariane Deniset-Besseau
(1)
,
Jean Duprat
(4)
,
Yoko Kebukawa
(5)
,
Hikaru Yabuta
(6)
,
Lydie Bonal
(7)
,
Eric Quirico
(7)
,
Christophe Sandt
(8)
,
Ferenc Borondics
(8)
,
Jens Barosch
(9)
,
Pierre Beck
(7)
,
George D. Cody
(9)
,
Brad T. de Gregorio
,
Minako Hashiguchi
,
David A. L. Kilcoyne
,
Mutsumi Komatsu
,
Zita Martins
,
Megumi Matsumoto
,
Gilles Montagnac
(10)
,
Smail Mostefaoui
(4)
,
Larry R. Nittler
,
Takuji Ohigashi
,
Taiga Okumura
,
van T. H. Phan
,
Laurent Remusat
(4)
,
Scott Sandford
,
Miho Shigenaka
,
Rhonda Stroud
,
Hiroki Suga
,
Yoshio Takahashi
,
Yasuo Takeichi
,
Yusuke Tamenori
,
Maximilien Verdier-Paoletti
(4)
,
Shohei Yamashita
,
Tomoki Nakamura
,
Tomoyo Morita
,
Mizuha Kikuiri
,
Kana Amano
,
Eiichi Kagawa
,
Takaaki Noguchi
,
Hiroshi Naraoka
,
Ryuji Okazaki
,
Kanako Sakamoto
,
Hisayoshi Yurimoto
,
Masanao Abe
,
Kanami Kamide
,
Akiko Miyazaki
,
Aiko Nakato
,
Satoru Nakazawa
,
Masahiro Nishimura
,
Tatsuaki Okada
,
Takanao Saiki
,
Shogo Tachibana
,
Satoshi Tanaka
,
Fuyuto Terui
,
Yuichi Tsuda
,
Tomohiro Usui
,
Sei-Ichiro Watanabe
,
Toru Yada
,
Kasumi Yogata
,
Makoto Yoshikawa
1
ICP -
Institut de Chimie Physique
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 ISMO - Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay
4 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
5 Department of Earth and Planetary Sciences [TITECH Tokyo]
6 Department of Earth and Planetary Systems Science [Hiroshima]
7 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
8 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL
9 Carnegie Institution of Washington
10 ENS de Lyon - École normale supérieure de Lyon
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 ISMO - Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay
4 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
5 Department of Earth and Planetary Sciences [TITECH Tokyo]
6 Department of Earth and Planetary Systems Science [Hiroshima]
7 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
8 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL
9 Carnegie Institution of Washington
10 ENS de Lyon - École normale supérieure de Lyon
Jérémie Mathurin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1173891
- ORCID : 0000-0002-6769-6394
Laure Bejach
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1238516
- ORCID : 0000-0002-0461-7089
Emmanuel Dartois
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741313
- IdHAL : emmanuel-dartois
- ORCID : 0000-0003-1197-7143
- IdRef : 136696686
Cécile Engrand
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739899
- IdHAL : cecile-engrand
- ORCID : 0000-0002-0396-5583
- IdRef : 147692458
Alexandre Dazzi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1344250
- IdHAL : alexandre-dazzi
Ariane Deniset-Besseau
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1344252
- IdHAL : deniset-besseau-ariane
Brad T. de Gregorio
- Fonction : Auteur
Minako Hashiguchi
- Fonction : Auteur
David A. L. Kilcoyne
- Fonction : Auteur
Mutsumi Komatsu
- Fonction : Auteur
Zita Martins
- Fonction : Auteur
Megumi Matsumoto
- Fonction : Auteur
Gilles Montagnac
- Fonction : Auteur
- PersonId : 922643
- ORCID : 0000-0001-9938-0282
- IdRef : 166235687
Larry R. Nittler
- Fonction : Auteur
Takuji Ohigashi
- Fonction : Auteur
Taiga Okumura
- Fonction : Auteur
van T. H. Phan
- Fonction : Auteur
Scott Sandford
- Fonction : Auteur
Miho Shigenaka
- Fonction : Auteur
Rhonda Stroud
- Fonction : Auteur
Hiroki Suga
- Fonction : Auteur
Yoshio Takahashi
- Fonction : Auteur
Yasuo Takeichi
- Fonction : Auteur
Yusuke Tamenori
- Fonction : Auteur
Shohei Yamashita
- Fonction : Auteur
Tomoki Nakamura
- Fonction : Auteur
Tomoyo Morita
- Fonction : Auteur
Mizuha Kikuiri
- Fonction : Auteur
Kana Amano
- Fonction : Auteur
Eiichi Kagawa
- Fonction : Auteur
Takaaki Noguchi
- Fonction : Auteur
Hiroshi Naraoka
- Fonction : Auteur
Ryuji Okazaki
- Fonction : Auteur
Kanako Sakamoto
- Fonction : Auteur
Hisayoshi Yurimoto
- Fonction : Auteur
Masanao Abe
- Fonction : Auteur
Kanami Kamide
- Fonction : Auteur
Akiko Miyazaki
- Fonction : Auteur
Aiko Nakato
- Fonction : Auteur
Satoru Nakazawa
- Fonction : Auteur
Masahiro Nishimura
- Fonction : Auteur
Tatsuaki Okada
- Fonction : Auteur
Takanao Saiki
- Fonction : Auteur
Shogo Tachibana
- Fonction : Auteur
Satoshi Tanaka
- Fonction : Auteur
Fuyuto Terui
- Fonction : Auteur
Yuichi Tsuda
- Fonction : Auteur
Tomohiro Usui
- Fonction : Auteur
Sei-Ichiro Watanabe
- Fonction : Auteur
Toru Yada
- Fonction : Auteur
Kasumi Yogata
- Fonction : Auteur
Makoto Yoshikawa
- Fonction : Auteur
Résumé
Context. The JAXA Hayabusa2 mission returned well-preserved samples collected from the carbonaceous asteroid Ryugu, providing unique non-terrestrially weathered samples from a known parent body.Aims. This work aims to provide a better understanding of the formation and evolution of primitive asteroidal matter by studying the fine scale association of organic matter and minerals in Ryugu samples. We characterized the samples by IR nanospectroscopy using infrared photothermal nanospectroscopy (AFM-IR) technique. This technique overcomes the diffraction limit (of several microns) of conventional infrared microspectroscopy (µ-FTIR). The samples were mapped in the mid-IR range at a lateral spatial resolution about a hundred times better than with µ-FTIR. This provided us with unique in situ access to the distribution of the different infrared signatures of organic components at the sub-micron scale present in the Ryugu whole-rock samples as well as to the characterization of the compositional variability of Ryugu in the insoluble organic matter (IOM) chemically extracted from the Ryugu samples.Methods. The AFM-IR maps of whole-rock particles and IOM residues from Ryugu samples were recorded with a lateral resolution of tens of nanometers. Spectra were recorded in the 1900–900 cm−1 spectral range by AFM-IR (Icon-IR) for all samples, and additional spectra were recorded from 2700 to 4000 cm−1 for one IOM sample by an optical photothermal IR (O-PTIR) technique using a mIRage® IR microscope.Results. Organic matter is present in two forms in the whole-rock samples: as a diffuse phase intermixed with the phyllosilicate matrix and as individual organic nanoparticles. We identify the Ryugu organic nanoparticles as nanoglobule-like inclusions texturally resembling nanoglobules present in primitive meteorites. Using AFM-IR, we record for the first time the infrared spectra of Ryugu organic nanoparticles that clearly show enhanced carbonyl (C=O) and CH contributions with respect to the diffuse organic matter in Ryugu whole-rock and IOM residue.
Domaines
Astrophysique [astro-ph]Format du dépôt | Fichier |
---|---|
Type de dépôt | Article dans une revue |
Titre |
en
AFM-IR nanospectroscopy of nanoglobule-like particles in Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission
|
Résumé |
en
Context. The JAXA Hayabusa2 mission returned well-preserved samples collected from the carbonaceous asteroid Ryugu, providing unique non-terrestrially weathered samples from a known parent body.Aims. This work aims to provide a better understanding of the formation and evolution of primitive asteroidal matter by studying the fine scale association of organic matter and minerals in Ryugu samples. We characterized the samples by IR nanospectroscopy using infrared photothermal nanospectroscopy (AFM-IR) technique. This technique overcomes the diffraction limit (of several microns) of conventional infrared microspectroscopy (µ-FTIR). The samples were mapped in the mid-IR range at a lateral spatial resolution about a hundred times better than with µ-FTIR. This provided us with unique in situ access to the distribution of the different infrared signatures of organic components at the sub-micron scale present in the Ryugu whole-rock samples as well as to the characterization of the compositional variability of Ryugu in the insoluble organic matter (IOM) chemically extracted from the Ryugu samples.Methods. The AFM-IR maps of whole-rock particles and IOM residues from Ryugu samples were recorded with a lateral resolution of tens of nanometers. Spectra were recorded in the 1900–900 cm−1 spectral range by AFM-IR (Icon-IR) for all samples, and additional spectra were recorded from 2700 to 4000 cm−1 for one IOM sample by an optical photothermal IR (O-PTIR) technique using a mIRage® IR microscope.Results. Organic matter is present in two forms in the whole-rock samples: as a diffuse phase intermixed with the phyllosilicate matrix and as individual organic nanoparticles. We identify the Ryugu organic nanoparticles as nanoglobule-like inclusions texturally resembling nanoglobules present in primitive meteorites. Using AFM-IR, we record for the first time the infrared spectra of Ryugu organic nanoparticles that clearly show enhanced carbonyl (C=O) and CH contributions with respect to the diffuse organic matter in Ryugu whole-rock and IOM residue.
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Auteur(s) |
Jérémie Mathurin
1
, Laure Bejach
2
, Emmanuel Dartois
3
, Cécile Engrand
2
, Alexandre Dazzi
1
, Ariane Deniset-Besseau
1
, Jean Duprat
4
, Yoko Kebukawa
5
, Hikaru Yabuta
6
, Lydie Bonal
7
, Eric Quirico
7
, Christophe Sandt
8
, Ferenc Borondics
8
, Jens Barosch
9
, Pierre Beck
7
, George D. Cody
9
, Brad T. de Gregorio
, Minako Hashiguchi
, David A. L. Kilcoyne
, Mutsumi Komatsu
, Zita Martins
, Megumi Matsumoto
, Gilles Montagnac
10
, Smail Mostefaoui
4
, Larry R. Nittler
, Takuji Ohigashi
, Taiga Okumura
, van T. H. Phan
, Laurent Remusat
4
, Scott Sandford
, Miho Shigenaka
, Rhonda Stroud
, Hiroki Suga
, Yoshio Takahashi
, Yasuo Takeichi
, Yusuke Tamenori
, Maximilien Verdier-Paoletti
4
, Shohei Yamashita
, Tomoki Nakamura
, Tomoyo Morita
, Mizuha Kikuiri
, Kana Amano
, Eiichi Kagawa
, Takaaki Noguchi
, Hiroshi Naraoka
, Ryuji Okazaki
, Kanako Sakamoto
, Hisayoshi Yurimoto
, Masanao Abe
, Kanami Kamide
, Akiko Miyazaki
, Aiko Nakato
, Satoru Nakazawa
, Masahiro Nishimura
, Tatsuaki Okada
, Takanao Saiki
, Shogo Tachibana
, Satoshi Tanaka
, Fuyuto Terui
, Yuichi Tsuda
, Tomohiro Usui
, Sei-Ichiro Watanabe
, Toru Yada
, Kasumi Yogata
, Makoto Yoshikawa
1
ICP -
Institut de Chimie Physique
( 1042018 )
- Bâtiments 349/350, Avenue Georges Clémenceau, 91405, Orsay
- France
2
IJCLab -
Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
( 578151 )
- Bât. 100 et 200, 15 rue Georges Clémenceau 91405 Orsay
- France
3
ISMO -
Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay
( 1051103 )
- Université Paris-Saclay, 91405 Orsay cedex
- France
4
IMPMC -
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
( 542059 )
- Tour 23 - Barre 22-23 - 4e étage - BC 115 4 place Jussieu 75252 PARIS
- France
5
Department of Earth and Planetary Sciences [TITECH Tokyo]
( 157355 )
- 2-12-1 Ookayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8551
- Japon
6
Department of Earth and Planetary Systems Science [Hiroshima]
( 123780 )
- Higashi-Hiroshima City Hiroshima, Japan 739-8526
- Japon
7
IPAG -
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
( 1002500 )
- 414, Rue de la Piscine BP 53 38041 Grenoble Cedex 9
- France
8
SSOLEIL -
Synchrotron SOLEIL
( 1744 )
- L'Orme des Merisiers Saint-Aubin - BP 48 91192 GIF-sur-YVETTE CEDEX
- France
9
Carnegie Institution of Washington
( 496085 )
- États-Unis
10
ENS de Lyon -
École normale supérieure de Lyon
( 6818 )
- 15 parvis René Descartes - BP 7000 - 69342 Lyon Cedex 07
- France
|
Date de publication |
2024
|
Nom de la revue |
|
Volume |
684
|
Page/Identifiant |
A198
|
Langue du document |
Anglais
|
Date de publication électronique |
2024-04-24
|
Audience |
Internationale
|
Vulgarisation |
Non
|
Comité de lecture |
Oui
|
Référence interne |
|
Domaine(s) |
|
Mots-clés |
en
methods: laboratory: solid state, techniques: imaging spectroscopy, interplanetary medium, meteorites, meteors, meteoroids, minor planets, asteroids: general
|
DOI | 10.1051/0004-6361/202347435 |
inSPIRE HEP | 2781863 |
Origine :
Publication financée par une institution
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