يمكن أن يؤدي تبخر أو تجمد السوائل الغنية بالماء ذات التركيزات المخففة من الأملاح المذابة إلى إنتاج المحاليل الملحية، كما لوحظ في الأحواض المغلقة على الأرض.وتم اكتشافه بواسطة الاستشعار عن بُعد على الأجسام الجليدية في النظام الشمسي الخارجيتطور المعادن في هذه المحاليل الملحية مفهوم جيدًا فيما يتعلق بالبيئات الأرضية.لكنها محددة بشكل ضعيف بالنسبة للأنظمة الخارجية بسبب نقص العينات المباشرة. هنا نبلغ عن وجود معادن ملحية في عينات الكويكب (101955) بينو التي أعادتها مهمة OSIRIS-REx.تشمل هذه الفوسفات الحاوية على الصوديوم وكربونات غنية بالصوديوم، وكبريتات، وكلوريدات، وفلوريدات تشكلت خلال تبخر محلول ملحي في مرحلة متأخرة كان موجودًا في بداية تاريخ الجسم الأم لبينّو. لن يكون من الممكن اكتشاف أملاح متنوعة دون عودة عينات المهمة والعناية الدقيقة والتخزين، لأن هذه الأملاح تتحلل مع التعرض المطول لجو الأرض. من المحتمل أن تحدث محلولات ملحية مشابهة في داخل الأجسام الجليدية مثل سيريس وإنسيلادوس، كما تشير إليه الأطياف أو قياسات كربونات الصوديوم على السطح أو في السحب..
المحلولات الملحية (أكثر منالمواد المذابة) هي بيئات يمكن أن تكون الحياة قد تطورت فيها أو قد تستمر في النظام الشمسي، وهي أهداف لاستكشاف المركبات الفضائية. يمكن أن تؤدي التبخر أو التجمد إلى تكوين المحاليل الملحية التي تتشكل منها مجموعة متنوعة من المعادن (على سبيل المثال، الكربونات، الكبريتات والهليدات). على الأرض، تعتبر مثل هذه الرواسب المعدنية مصدرًا رئيسيًا للعناصر التكنولوجية الحرجة.. على المريخ، تمتد نقاط تجمد المحلول الملحي إلى حوالي إطالة الحالة السائلة للماءتحتوي الأجسام في النظام الشمسي الخارجي الجليدي على محلولات ملحية تحت السطح، أحيانًا على شكل محيطات. توجد أدلة على المحلولات الملحية تحت السطح على قمر زحل إنسيلادوس.وكوكب القزم سيريس، أكبر جسم في حزام الكويكبات.
معرفتنا بالملحات خارج الأرض تعيقها قلة العينات. تقيّد الملاحظات عن بُعد لكوكب المريخ وسيريس وإنسيلادوس قدرتنا على تحديد المراحل المتبخرة في الكميات الضئيلة إلى النادرة، وفك شفرة عمر وتوقيت تطور السوائل والترسيب، وتحديد تركيبات السوائل المرتبطة. المراحل المتبخرة المعروفة من النيازك محدودة للغاية. وتشمل هذه الكبريتات والهاليدات في نيازك المريخ الناخلي.صخور نارية متطفلة تعرضت لتغيير ثانوي، وربما ملح صخري محلي في الكوندريت العادي.
سجلت التحليلات المبكرة للعينات من بينو أدلة على التغيير المائي الشامل – بما في ذلك معادن الطين الفيلوسليكات المائية.
الشكل 1 | حدوث الكربونات والأنسجة في عينات بينو. أ، جزيء متعدد المراحل يظهر نموًا متتابعًا للكالسيت (ج)، المغنيت (م)، والفوسفات الموزون من المغنيسيوم والصوديوم (ف)، موضوع في مصفوفة من الفيلوسليكات (خريطة الأشعة السينية متعددة العناصر؛ رقم العينة OREX-803065-0). ب، صورة HR-CL لكربونات موزونة. نواة منالمغنسيت الحامل (M) يظهر بلون داكن (غير مضيء) ومحاط بعدة طبقات من الدولوميت (D) التي تظهر مجموعة من شدة اللمعان (خافتة إلى ساطعة) حول 650 نانومتر بسبب تباينات المنغنيز.
الكربونات، المغنيتيت والكبريتيدات-مماثل للعينات من الكويكب (162173) ريوغو التي أعادتها مهمة هايابوسا 2 وأكبر الكوندريتات الكربونية التي تعرضت لتغيرات مائية (على سبيل المثال، نوع إيفونا (CIs)). لم تحدث تغيرات مائية شاملة على بينو نفسه، الذي هو كومة حطام من الجيل الثاني أو الأجيال اللاحقة تشكلت خلال الـ 65 مليون سنة الماضية.ولكن على الكويكب الأكبر لبينّو في النظام الشمسي المبكرأظهر الاستشعار عن بُعد لكويكب بينو بواسطة مهمة OSIRIS-REx تجمعات مميزة من الصخور الكبيرة التي ربما تشكلت على أعماق مختلفة داخل الجسم الأم.ومن المحتمل أن تكون قد تم أخذ عينات منها بواسطة المركبة الفضائية.
تحتوي عينات بينو على مجموعة من الأطوار التي تشكلت من الترسيب من سائل. تشمل أكثر هذه الأطوار وفرة الكبريتيدات، والمغنتيت، والكربونات (10، 5 وعلى التوالي، بواسطة حيود الأشعة السينية لعينة كبيرةعلى الرغم من أن التركيزات تختلف بين جزيئات الكويكبات الفردية بحجم المليمتر. وغالبًا ما تحدث هذه المراحل بشكل مترافق. تحدث الكبريتيدات، وخاصة البيروهوتيت، كحبيبات معدنية شبه سداسية بحجم يتراوح من عشرات إلى مئات الميكرونات، وحبيبات غير منتظمة بحجم الميكرون.وألواح ملء الفجوات، حيث يرتبط آخرها بالسيليكات الفيلوسيلية المغنيسية والأباتيت (الشكل البياني الموسع 1a). الكربونات تشمل حبيبات من الكالسيت ( )، الدولوميت ( ) والمغنسيت المحتوي على الحديد والمنغنيز ( ). باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، لاحظنا وجود الكالسيت شبه الهرمي إلى المدور مع المغنيت ( )، والأخيرة على شكل كريات (الشكل 1أ)، لوحات وكريات صغيرة. تظهر هذه المراحل أيضًا بشكل منفصل. يحدث الكالسيت على شكل أشكال بيضوية بنسبة طول إلى عرض تقارب 2:3 (الشكل البياني الممتد 1ب)، وتظهر كريات المغنتيت في العروق. تُظهر تحليلات المجهر الإلكتروني (SEM) وتحليل المجهر الإلكتروني للميكروبي (EMPA) أن الكالسيت له تركيب قريب من التركيب النهائي.أو أقل و أو أقل; الشكل البياني الموسع 2).
تداخلاتالكربونات الحاملة، بما في ذلك الدولوميت ويتم ملاحظة المغنسيت المحتوي على الحديد والمنغنيز باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والتألق الكاثودي عالي الدقة (HR-CL). تظهر الحبيبات المركبة نوى مختلطة من المغنسيت المحتوي على الحديد والمنغنيز والدولوميت، أحيانًا محاطة بدولوميت ترسب لاحقًا (الشكل 1ب). كما يحدث الدولوميت كعروق تقطع مصفوفة الفيلوسليكات والحبوب كمرحلة سائدة على مقياس المليمتر. تشير المجهر الإلكتروني الماسح وتحليل العناصر بواسطة الماسح الإلكتروني إلى وجود الدولوميت بمعدل متساوٍ تقريبًا من الكالسيوم والمغنيسيوم، مع وجود كميات ضئيلة من الحديد والمنغنيز.تحت; الشكل البياني الموسع 2).المغنسيتات الحاملة تحتوي على المغنيسيوم بشكل رئيسي، مع وجود تحتتحتوتحت (الشكل 2 من البيانات الموسعة).
تم تأكيد تحديد الطور بواسطة SEM (رقم العينة OREX-800045-106). ج، خريطة الأشعة السينية لكربونات جزيئية تم الحصول عليها باستخدام مجهر الأشعة السينية الناقل الماسح من خلال دمج المساحة تحت قمة 290.5 eV (باللون الأصفر) فوق صورة TEM ذات الحقل الساطع المقلوب لرقم العينة OREX-803030-100، مما يوضح أن الكربونات الجزيئية غير متجانسة وواسعة الانتشار في الفيلوسليكات. يتم عرض طيف المنطقة المحددة في الشكل 3 من البيانات الموسعة. قضبان القياس، و .
بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا وجود استمرارية من الكربونات غير المتبلورة دون الميكرون إلى الكربونات الجزيئية التي تحدث مع الفيلوسليكات (الشكل 1c) باستخدام مجهر الإلكترون الناقل (TEM) ومجهر الأشعة السينية الناقل الماسح. تظهر هذه الكربونات الذروة المميزة لمجموعة الكربونات الوظيفية (الشكل البياني الممتد 3)، لكنها لا تتبلور كبلورات في TEM. تم ملاحظة كربونات غير متبلورة مشابهة في عينات ريوغو.. قد يمثل هذا الكربونات خزانًا مهمًا من أيونات الكربونات الكلية في عينات بينو، نظرًا لوفرة الفيلوسيليكات (حوالي.
من نانومتر إلى ميكرونتمت دراسة حبيبات الكربونات باستخدام المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) (الشكل 2أ)، بما في ذلك حيود الإلكترون في المنطقة المختارة (SAED). الطور حساس لتلف الشعاع. تشمل الأطوار المتزامنة الكالسيت،البيروتيت، البنتلانديت والفيلوسليكات.الكربونات التي تم دراستها بواسطة SAED بعد حوالي شهر من تخصيص العينة أسفرت عن-تباعدات متوافقة مع الماء المحتجزكربونات غايلوسيتأو بيرسونيت (الجدول البياني الموسع 1). 2.84--التباعد غير متسق مع اللامائي
الشكل 2 | كربونات الصوديوم والكالسيوم المائية. أ،الحبيبات الكربونية، التي تم دراستها بعد حوالي شهر من إزالتها من التخزين النيتروجيني في المنشأة الإشرافية، تظهر SAED-تباعد متسق مع المراحل المائية للغايولسيت أو البيرسونيت. المعدن حساس لتلف الشعاع (بقعة داكنة داخل الحبة)، متسق مع مرحلة مائية (خريطة أشعة سينية متعددة العناصر Kα؛ رقم العينة OREX-800045-102). ب، جزيئات NaCl نمت على نفس الحبة بعد 5 أشهر (خريطة أشعة سينية متعددة العناصر Kα). قضبان القياس، 200 نانومتر.
الشكل 3 | يحدث فوسفات المغنيسيوم والصوديوم على شكل صفائح وعروق. يحدث فوسفات المغنيسيوم والصوديوم مع الفيلوسليكات المغنيسية خالية إلى حد كبير من الشوائب الكبريتيدية بحجم الميكرون. تحيط عروق فوسفات المغنيسيوم والصوديوم – الفيلوسليكات المغنيسية حبيبات الدولوميت الكبيرة (Dol) التي تشمل المغنتيت (خريطة الأشعة السينية متعددة العناصر Κα؛ رقم العينة OREX-803085-100). شريط القياس،.
كربونات الصوديوم، نيريريت )، مما يشير إلى أن بينو الكربونات مائية. الحبة نفسها التي تم فحصها تقريبًا بعد 5 أشهر من التخزين المستمر في جهاز تجفيف مملوء بالهواء أظهرت تغييرات واسعة، بما في ذلك نمو NaCl على السطح (الشكل 2ب)، مما يشير إلى أن الطور شديد التفاعل في الهواء.
تشكل فوسفات المغنيسيوم والصوديوم طلاءً ساطعًا على بعض جزيئات بينو (الشكل 4a من البيانات الموسعة). يحدث على شكل حبيبات كتلية مع قوام يدل على الجفاف. باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، نوضح أن فوسفات المغنيسيوم والصوديوم في عينات بينو غير متبلور (الشكل 5 من البيانات الموسعة)، ربما نتيجة للجفاف.يحدث الفوسفات كمرحلة متأخرة في تجاويف غنية بالكالسيت والمغنيت (الشكل 1أ)؛ على أسطح مكسورة غير منتظمة، مما يشير إلى أشكال معقدة ثلاثية الأبعاد للوريد (الشكل التمديدي 4ب)؛ ومرتبط بأوردة من الفيلوسليكات المغنيسيوم التي تفتقر إلى الشوائب الكبريتيدية بحجم الميكرومتر التي تحيط بالدولوميتات الكبيرة (الشكل 3). باستخدام مطياف الأشعة السينية المشتتة بالطاقة (EDS)، لاحظنا ما يصل إلى، على الرغم من أنه عادةًبعض الحبوب تظهر تدرج تقريبي للصوديوم (الشكل 1أ). تركيزات ضئيلة من البوتاسيوم ( أو أقل)، Cl (أو أقل) و F (أو أقل) يتم اكتشافها بواسطة EMPA.
تحدث المراحل الغنية بالصوديوم في المراحل المتأخرة عادةً كعروق معزولة أو حبيبات فردية، بدلاً من أن تكون مرتبطة بأملاح أخرى. عروق كربونات الصوديوم تصل إلىفي العرض وفي شكل أطوال من القطاعات، ربما تعرضات لورقة مستمرة، تحدد كتلة (الشكل 4 أ والشكل 4 من البيانات الموسعة). داخل هذه الأوردة، كربونات الصوديوم يحدث كإبر موجهة عشوائيًا بعرض أقل منوطول (الشكل 4ب). تظهر كل من المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني الناقل (TEM) أن هذه المرحلة حساسة للأشعة، مما يعكس على الأرجح الطبيعة المائية للمرحلة، وتتكون من الصوديوم (Na) والكربون (C) والأكسجين (O) (الشكل التمديدي 6أ). في تصوير المجال الساطع باستخدام TEM، يتمتع كربونات الصوديوم بنسيج مسامي للغاية وشبكي (الشكل التمديدي 6د)، مما يعكس، جزئيًا، الأضرار الناتجة عن الطحن باستخدام شعاع الأيونات المركزة (FIB). تُظهر خريطة طيف فقدان الطاقة للإلكترونات (EELS) المعتمدة على المجهر الإلكتروني الماسح (STEM) قمة حادة عند حوالي 290 إلكترون فولت في حافة كربون (الشكل التمديدي 6ب)، مما يتماشى مع مجموعات الكربونات. تُظهر بيانات التشتت بالأشعة السينية (SAED) (الشكل التمديدي 6ج والجدول التمديدي 2) من عدة مواقع أن كربونات الصوديوم ذات بلورات رديئة. المطابقات للكربونات مع و H وقياس-تشمل المسافات المرحلة المائية الترواناومراحل احتواء الهيدروجين ويغشيدرايتوناهكولايتويغشيديريت هو الأقل ملاءمة لـ-التباعدات والترونا الأفضل، على الرغم من أن الطبيعة النانوية تزيد من عدم اليقين. نفضل التعرف عليها كترونا ولكن لا يمكننا استبعاد الناهكولايت أو مزيج من الاثنين.
يحدث كبريتات الصوديوم كحبيبات متميزة تقريبًاداخل جزيء واحد يهيمن عليه الفيلوسليكات (الشكل 5أ). تركيبة كبريتات الصوديوم بواسطة EDS هي و مما ينتج عنه صيغة لـتقريب معقول للثيناردite.
ملح الطعامو سيلفيتتمت ملاحظتها كحبيبات زاوية إلى مستديرة أصغر من (في الغالب تحت ) في الحجم، تتواجد مع البيروكسين الكالسيوم والبلجيوكلاز في مصفوفة من الفيلوسليكات الغنية بالصوديوم (الشكل 5ب والشكل الإضافي 7). تشير مطيافية الكتلة للأيونات الثانوية بتقنية زمن الطيران (ToF-SIMS) إلى وجود صوديوم وبوتاسيوم متغيرين بين الحبوب. تحتوي كلا المرحلتين على فلور قابل للاكتشاف، على الرغم من تباينه. أظهرت إعادة تصوير الجسيم بعد 8 أشهر في جهاز تجفيف ذاتي مملوء بالهواء أن حبوب الهاليت-سيلفيت قد اختفت، تاركة فراغات (الشكل الإضافي 7e).
يحدث فلوريد الصوديوم كحبيبات نادرة تقريبًافي الحجم، تتواجد مع مصفوفة الفيلوسيليكات وفوسفات المغنيسيوم والصوديوم (الشكل 5c). تركيبة فلوريد الصوديوم بواسطة EDS هي و ، مما يتوافق مع صيغة لم يتم الكشف عن أي كلوريد. بالنظر إلى الشكوك في تحليل الحبوب الصغيرة وغير المنتظمة، فإن هذه تقدير معقول للفيلليوميت (NaF).
تتميز عينات بينو بوجود أملاح متنوعة، وخاصة الأملاح الغنية بالصوديوم، عن النيازك، حيث تكون المعادن المتبخرة نادرة. وقد تم الإبلاغ عن الهاليت والسيلفيت خارج الأرض في كل من الكوندريتات العادية.و الكوندريتات من نوع ميغي المعدلة مائياًكبريتات الصوديوم المائية (على سبيل المثال، بلوديت، (المرجع 21) في الكوندريت CI إيفونا تم نسبه إلى التغيرات الأرضية. تشكلت الكبريتات السطحية والملح الصخري في الكوندريت من نوع ميغي خلال أيام إلى أشهر بعد سقوطه.. تدعم هذه الملاحظات
الشكل 4 | عرق أو طبقة كربونات الصوديوم. أ، كربونات الصوديوم (برتقالي) تحت سطح مستوٍ، والذي يعلوه صخر مضيف يحتوي على الدولوميت (أخضر مزرق) وغني بالفيلوسليكات (أرجواني) ويحتوي على المغنتيت وكبريتيد (أحمر) (خريطة أشعة سينية متعددة العناصر Kα؛ رقم العينة OREX-803088-0). ب، كربونات الصوديوم، تظهر على شكل إبر. لا يقل عنواسع وطويل، في عرق أو طبقة تحتوي على قطعة (صورة إلكترون مرتد (BSE)؛ رقم العينة OREX-803088-0). قضبان القياس، (أ) و (ب).
الشكل 5 | مراحل التبخر الغنية بالصوديوم. أ، يحدث كبريتات الصوديوم، ربما ثيناردايت، كحبيبات متعددة (تقريبًا ) في كتلة تهيمن عليها الفيلوسليكات (صورة BSE؛ رقم العينة OREX-803172-0). ب، يحدث الهاليت والسيلفيت في جزيء مع البيروكسيين الكالسي (Cpx) والبلجيكلاز (PI) (خريطة أيون ToF-SIMS؛ رقم العينة.
OREX-501070-0). ج، حبيبات فلوريد الصوديوم بحجم تقريبي، ربما فيليوميت، يحدث مع الفيلوسليكات وفوسفات المغنيسيوم والصوديوم (صورة إلكترونية ثانوية؛ رقم العينة OREX-803174-0). قضبان القياس، و . فكرة أن وجود خطوط الكبريتات الواسعة في الكوندريتات CI، التي كانت تُنسب سابقًا إلى التغيير المائي الكويكبي، تشكلت نتيجة للتغيير الأرضي-كما يفعل تغييركربونات (الشكل 2ب) وفقدان كامل لـ NaCl و KCl (الشكل التمديدي 7e) في عينات بينو المخزنة في مجففات مملوءة بالهواء على مدى 5-8 أشهر عند رطوبة نسبية تبلغ حوالي.
نقص العناصر المتقلبة الملحوظة في الكوندريتاتالتي كانت لها أوقات إقامة على الأرض من سنوات إلى قرون يمكن تفسيرها جزئيًا بفقدان المواد المتبخرة الغنية بـ و S بسبب الاتصال المطول مع الهواء وبخار الماء المصاحب. بالمقابل، عينات بينو المخزنة في النيتروجين (أقل بكثير من احتفظت (الرطوبة النسبية) بمراحلها الغنية بالصوديوم من التبخر، بما في ذلك كبريتات الصوديوم وكربونات الصوديوم وفلوريد الصوديوم. في غياب عودة العينات، والتخزين والرعاية أثناء التحليل تحت ظروف خاضعة للرقابة بعناية (في النيتروجين)، لم يكن من الممكن اكتشاف هذه المجموعة الكاملة من الأملاح.
تشير مجموعة الأملاح والمراحل المرتبطة بها في عينات بينو إلى أن تطور السوائل استمر لفترة طويلة على الكويكب الأم لبينو، مما أدى بشكل ملحوظ إلى تشكيل عروق تقطع الصخور المضيفة. على الأرض، تتشكل هذه الأملاح بشكل أساسي عن طريق الترسيب من السوائل. تعتبر الأحواض المغلقة هي النظير الأرضي الأمثل لجسم بينو الأم، الذي كان من الممكن أن يتعرض لإدخال محدود أو عدم إدخال للسوائل خلال التبخر أو التجمد. في الأحواض المغلقة الأرضية، يمكن أن تنتج المحاليل المخففة المحاليل الملحية من خلال التبخر أو التجمد.، وتتحكم طبيعة تلك المحاليل الملحية إلى حد كبير في أحداث ترسيب المعادن، والتي تُسمى الفواصل الكيميائية. وقد تم اقتراح أن ترسيب الكربونات ينتج سوائل غنية بالصوديوم،و Cl، وفقير في Mg و.
من بين الأحواض الأرضية الأكثر دراسة مع بدايةترسيب الكربونات هو بحيرة سيرلز في كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكيةتكون الكالسيت والدولوميت هناك عن طريق الترسيب بشكل أساسي بسبب التشبع الأولي للسائل، بدلاً من التبخر.الكربونات (غايولسيت/بيرسونيت) في بحيرة سيرلز، التي تشكلت خلال التفاعل العكسي أثناء الترسيب بين الكربونات المتكونة سابقًا والمحلول الملحي الغني بالصوديوم، كانت المرحلة الأخيرة التي ترسبت قبل أن تهيمن عملية التبخر. المراحل اللاحقة في التسلسل الطبقي في بحيرة سيرلز، بما في ذلك كبريتات الصوديوم وكربونات الصوديوم وكلوريد الصوديوم، تشكل تسلسلًا من التبخر. تم إجراء دراسات مماثلة لتجميد البحيرات الأرضية والمحاليل المقترحة على أقمار الكواكب الخارجية..
تحتوي عينات بينو على ستة من المعادن التي تم ملاحظتها في بحيرة سيرلز: الكالسيت، الدولوميت، الجايلوسيت/بيرسونيت، الثيناردite، الترانا والملح. في غياب القيود البتروغرافية على توقيت المراحل الأربعة الأخيرة، نتبنى ترتيب تكوين بحيرة سيرلز (الشكل 6). أربع مراحل ملحية أو مرتبطة بها في عينات بينو لم تُلاحظ في سيرلز.
بحيرة. كان المغنيتيت الوفير راسبًا متكونًا في وقت مبكر، كما يتضح من المغنيتيت الموجود في الدولوميت (الشكل 3). قد تتشكل أشكال المغنيتيت على شكل لوحات وكريات نتيجة تفاعل كبريتيدات الحديد مع سائل قلوي.مدعومًا بوجود طلاء من الصوديوم على سطح كريات المغنتيت في الكوندريت الكربوني غير المصنف من بحيرة تاغيشقد حدثت ترسيب مشترك للكبريتيد والأباتيت، بما يتماشى مع تواجدها المشترك في الفجوات، في سوائل محايدة قبل ترسيب الكالسيت. معًا، تم تشكيل الكالسيت والدولوميت والمغنسيت والمغنتيت والأباتيت والغايولسيت/بيرسونيت خلال المراحل المبكرة من تفاعلات الماء والصخور على الجسم الأم.
على النقيض من ذلك، تشكل الفوسفات المحتوي على الصوديوم وكربونات الصوديوم وكبريتات الصوديوم وكلوريد الصوديوم وكلوريد الفلورايد وكلوريد البوتاسيوم تسلسل تبخيري في مرحلة متأخرة. من المحتمل أن الفوسفات المغنيسيوم والصوديوم ترسبت في منتصف تسلسل المعادن، استنادًا إلى نظائرها الأرضية ذات الصلة وعلاقاتها المكانية (الأشكال 1a و 6). تعتبر المعدن الثانوي ذو درجة الحرارة المنخفضة، الأبيكسيت ( (المرجع 31))، من نيفادا، الولايات المتحدة الأمريكية، يحدث مع الكالسيت والغايولسيت، مما يشير إلى وجود علاقة. في جسم بِنُّو الأصلي، كان من المحتمل أن يتم التحكم في وفرة الفوسفات بواسطة نظام توازن الأباتيت-الكربونات.وزادت التبخر تركيزات الصوديوم إلى النقطة التي ترسب فيها فوسفات المغنيسيوم والصوديوم. بعد ترسب كبريتات الصوديوم وكربونات الصوديوم، ترسب السيلفيت مع الهاليت. من المحتمل أن يكون فلوريد الصوديوم قد ترسب بعد الهاليت عندما كان الكلور في السائل محكومًا بحل الهاليت. تحتوي هاليدات بينو على أعشار من نسبة الوزن من الفلور، مما يتماشى مع تركيز الفلور العالي في السائل. لم تُلاحظ فئات أخرى من المعادن الموجودة في الأحواض المغلقة على الأرض، بما في ذلك البورات والفلوريدات الغنية بالليثيوم والمياه المالحة، في عينات بينو، مما يتماشى مع تركيزات الأجزاء في المليون من البورون والليثيوم في تركيبها الكلي..
قد تقيد تسلسل الملح المسجل في عينات بينو (الشكل 6) جزئيًا درجة الحرارة داخل الجسم الأم، والأدوار النسبية للتبخر والتجمد، التي يمكن أن تحدث في محلول ملحي سائل يصل إلىمزيج متجانسنموذج تبخرات بحيرة سيرلز يحدد درجات الحرارة إلى (المرجع 4). على الرغم من أن لدينا قيودًا أقل بكثير لجسم والد بينو (على سبيل المثال، ، تزامن المعادن، التركيب الأولي للسائل)، هذه النطاقات الحرارية تتماشى مع درجات الحرارة القصوى لتكوين الجايلوسيت (أقل من (مرجع 33)) وبيارسونيت (أدناه (مرجع 34) ودرجة حرارة التوازن الدنيا لتكوين الترانا (أعلى (المرجع 35 ))؛ كما أنه متوافق مع درجات الحرارة المستنتجة من تركيبات الكبريتيد المتواجدة في عينات بينو. نحن ندرك أن الترانا يمكن أن تتشكل من التجميد السريع للملح المائي الذي يحدث مع ، وهي علاقة لم تُلاحظ في عينات بينو. معًا، هذه
الشكل 6 | تسلسل المراحل المعدنية التي تشكلت مع تبخر المحلول الملحي على الجسم الأم لبينّو. تشير القضبان السوداء إلى ظهور المراحل التي تشكلت من خلال الترسيب والتبخر كدالة لنسبة تقريبية من تبخر المحلول الملحي، والتي تم تحديدها من خلال الملوحة التي سيظهر عندها المرحلة لأول مرة (الطرق). يتم عرض المظاهر الأولى والأخيرة لمجموعة متنوعة من العناصر، إلى جانب التطور من السوائل المحايدة إلى القلوية الغنية بالصوديوم، في الأعلى.
تفضل درجات حرارة الجيوثيرمومتر التبخر، بدلاً من التجمد، كالعامل المسيطر على تركيبة السوائل، على الأقل من خلال تكوين كربونات الصوديوم. من الممكن أن يحدث تجمد السوائل بعد تكوين كربونات الصوديوم.
يمكن تقييد الإعداد والتوقيت النسبي لتكوين الملح من خلال التبخر المطلوب. تشير عروق الملح أحادية الطور إلى الترسيب في الشقوق داخل جسم بينو الأم. من غير الواضح ما إذا كانت هذه هي فروع صغيرة من جسم ملحي أكبر. تشير الحسابات الأولية (الطرق) إلى تكوين كربونات الصوديوم وكلوريد الصوديوم عند حد أدنى منالتبخر. إن الاحتمالية الفيزيائية للتبخر الواسع لسائل يتحرك فقط من خلال الشقوق غير مقيدة. بالمقابل، فإن كميات أكبر من الماء، التي يمكن من خلالها حقن المحلول الملحي المتبخر بشكل دوري في الشقوق الصغيرة، ستكون متوافقة مع النتائج المستخلصة من ملاحظات المركبات الفضائية لبينّو. إن ترسيب الرواسب الكبيرة داخل الكتل الصخرية الطبقية على بينّو سيتطلب وجود ماء بعمق عدة أمتار داخل الجسم الأم.توجد دلائل على وجود أجسام مائية على مقياس المتر في الجسم الأم لبينّو من خلال الأوردة الموجودة داخل الصخور الكبيرة على بينّو.; تشير الميزات الطيفية إلى أن هذه الأوردة تتكون أساسًا من الكربونات (الكالسيت، الدولوميت، المغنسيت) والمواد العضوية المرتبطة بها. تم ملاحظة أوردة كربونية على نطاق أصغر في عينة من بينو (الشكل 4 والشكل الإضافي 4)، على الرغم من أنها كانت كربونات الصوديوم، التي لم يتم اكتشافها على بينو خلال عمليات القرب. هذا، ربما، ليس مفاجئًا نظرًا لهيمنة الكربونات في عينات بينو. نقترح أن الأوردة الكربونية على بينو هي جيوب ملحية على مقياس المتر التي أنتجت الأملاح المرصودة وتم احتجازها بعد التغيير العالمي.
المحلولات الملحية هي موضوع اهتمام كبير لمجتمع علوم الكواكبفيما يتعلق بفهم البنية الداخلية للعوالم الغنية بالجليد، وتكوين وحفظ المواد العضوية ما قبل الحيوية وإمكاناتها الأستروبيولوجية. تحتوي العينات التي تم إعادتها من الكويكب الكربوني ريوغو علىالكربوناتفوسفات وكربونات الصوديوم تستخرج المواد المنتجة بالماء الساخن، والتي تُسمى الأملاح، تحتوي على (حوالي 0.9، وبالنسبة لاستخراجات حمض الفورميك، المسماة كربونات، فإن هذه القيمة تتراوح تقريبًا بين 0.10-0.15 (مرجع 42)، مما يشير إلى أن هناك مراحل تبخر غنية بالصوديوم قد تكون موجودة في عينات ريوغو.
تم التعرف طيفياً على كربونات الصوديوم (ربما مائية) وكلوريد الصوديوم المائي في المناطق ذات الانعكاسية العالية على سيريس..هذه من المحتمل أن تكون الرواسب ناتجة عن وضع حديث لمياه مالحة عميقة، ربما من خلال عمليات الاصطدام.تجفف كبريتات الصوديوم المائية وكربونات الصوديوم المعرضة على سطح جسم بلا هواء.سنوات، يعتمد جزئيًا على درجة الحرارة. تشير وجود كربونات الصوديوم على الجسم الأم لبينّو إلى أن محلوله الملحي القديم، عند حوالي 55% من التبخر، أنتج رواسب تبخر مشابهة لتلك التي وضعت مؤخرًا على سيريس. علاوة على ذلك، قد تكون المراحل السابقة من تفاعل الماء مع الصخور والتبخر قد أنتجت وفرة منالكربونات، المغنيتيت والفوسفات على سيريس بالتشابه مع بينو. كلوريد الأمونيوم أو كربونات الأمونيومالملاحظة في الرواسب الساطعة على سيريس تشير إلى درجات حرارة محلول ملحي أقل بكثير من تلك لـالمخاليط. لم يتم ملاحظة هذه المراحل بعد في مادة بينو، ولكن تم العثور على تركيزات مرتفعة نسبياً من الأمونيوم ( ) تحدث في مستخلص الماء الساخن من العينة الكلية . تمت ملاحظة انبعاثات نشطة على إنسيلادوس، حيث تشكلت المواد المنبعثة الحلقة الخافتة E حول زحل.أظهرت حبيبات الثلج الغنية بالملح من هذه السحب، التي تم تحليلها بواسطة محلل الغبار الكوني لكاسيني، أيونات من و بما في ذلك كربونات الصوديوم وفوسفات الصوديوم على إنسيلادوس، تتفجر المحيطات المالحة النشطة تحت السطحية بشكل بركاني جليدي مواد مشابهة لتلك التي كانت موجودة في التبخرات القديمة من الجسم الأم لبينّو. هناك مبررات علمية قوية لبعثات مستقبلية إلى سيريس وإنسيلادوس.
تُشكل الصخور المضيفة الغنية بالملح والمعدن الفيلوسيليكات على الجسم الأم لبينّو بيئة مثيرة للاهتمام، ولكنها غير مختبرة، للتخليق العضوي ما قبل الحيوي في موقع واحد. من بين التحديات الأكثر إثارة للاهتمام هو أصل الجزيئات العضوية ما قبل الحيوية، وخاصة النوكليوتيدات (قاعدة نووية + سكر + فوسفات). تحتوي عينات بينّو على قواعد نووية.بما في ذلك القواعد النوكليوتيدية الخمسة الكلاسيكية التي تشكل الأحماض النووية في البيولوجيا الأرضية. المعادن التي تحفز السكر الريبوزتتضمن هيدروكسيباتيتويمكن أن تحفز الأملاح تشكيل النيوكليوزيدات (قاعدة نووية + سكر). على الرغم من أن الفوسفات والأملاح تم ملاحظتها في عينات بينو، إلا أن الدراسات التجريبية مطلوبة لتحديد ما إذا كان يمكن أن تتشكل النيوكليوتيدات في الظروف الكيميائية على الجسم الأم لبينو. إذا تشكلت النيوكليوتيدات، فإن البوليمرات منيمكن أن يتم تحفيز المونومرات بواسطة المونتموريلونيتعلى الرغم من أنه لم يتم إثبات مثل هذه العملية لمرحلة الفيلوسليكات في عينات بينو. أخيرًا، مع زيادة طول البوليمرات، تزداد قوة الامتزاز على سطح المعدن.يمكن أن يتم إطلاق هذه البوليمرات بواسطة محاليل ملحية مركزة. لم يتم بعد دراسة مثل هذه العمليات أو ملاحظة منتجاتها في عينات بينو؛ ومع ذلك، فإن وجود الطين والفوسفات والمواد المتبخرة التي تشير إلى السوائل القلوية يجعل بينو هدفًا واعدًا للتحقيق في إمكانية التخليق العضوي ما قبل الحيوي.
المحتوى عبر الإنترنت
أي طرق، مراجع إضافية، ملخصات تقارير Nature Portfolio، بيانات المصدر، بيانات موسعة، معلومات تكميلية، شكر وتقدير، معلومات مراجعة الأقران؛ تفاصيل مساهمات المؤلفين والمصالح المتنافسة؛ وبيانات توفر البيانات والرموز متاحة علىhttps://doi.org/10.1038/s41586-024-08495-6.
توتولو، ب. م. وتوسكا، ن. ج. جافة، مالحة، وقابلة للسكن: علم البحيرات القلوية. عناصر 19، 10-14 (2023).
بوستبرغ، ف. وآخرون. الصوديوم في الأملاح في حبيبات الثلج في حلقة E من محيط تحت سطح إنسيلادوس. ناتشر 459، 1098-1101 (2009).
دي سانكتيس، م. س. وآخرون. رواسب الكربونات الساطعة كدليل على التغيير المائي على (1) سيريس. ناتشر 536، 54-57 (2016).
أولسون، ك. ج. ولوينشتاين، ت. ك. تسلسلات التبخر في بحيرة سيرلز: مؤشرات لدرجات حرارة البحيرة في أواخر العصر الجليدي/الهولوسين، وتطور المحلول الملحي، و. نشرة GSA. 133، 2319-2334 (2021).
لوريتا، د. س. وآخرون. الكويكب (101955) بينو في المختبر: خصائص العينة التي تم جمعها بواسطة OSIRIS-REx. علوم الكويكبات والكواكب. 59، 2453-2486 (2024).
بادا، ج. ل. كيف بدأت الحياة على الأرض: تقرير حالة. رسائل علوم الأرض والكواكب 226، 1-15 (2024).
باويل، ر. ج.، لاجوس، ل.، دي لوس هويوس، س. ر. وديكليركو، ج. تصنيف وخصائص موارد الليثيوم الطبيعية. عناصر 16، 259-264 (2020).
هانسن، سي. جي. وآخرون. سحابة بخار الماء في إنسيلادوس. ساينس 311، 1423-1425 (2006).
تريمان، أ. هـ. نيازك الناخلة: صخور نارية غنية بالأوجيت من المريخ. الكيمياء الجيولوجية 65، 203-270 (2005).
زولينسكي، م. إ. وآخرون. المياه الكوكبية داخل الشوائب السائلة في الهاليت فيكوندرايت، موناهاس (1998). العلوم 285، 1377-1379 (1999).
والش، ك. ج. وآخرون. تشير المحاكاة العددية إلى أن الكويكبات (101955) بينو و(162173) ريوغو من المحتمل أن تكون أكوام حطام من الجيل الثاني أو لاحق. نات. كوميون. 15، 5653 (2024).
لوريتا، د. س. وآخرون. الكويكب المستهدف OSIRIS-REx (101955) بينو: قيود على طبيعته الفيزيائية والجغرافية والديناميكية من الملاحظات الفلكية. علوم الكويكبات والكواكب. 50، 834-849 (2015).
ديلاجيستينا، د. ن. وآخرون. التغيرات في اللون والانعكاس على سطح الكويكب (101955) بينو. العلوم 370، eabc3660 (2020).
لوريتا، د. س. وآخرون. جمع عينات المركبة الفضائية والحفر تحت السطح للكويكب (101955) بينو. ساينس 377، 285-291 (2022).
جاوين، إ. ر. وآخرون. تنوع الصخور في منطقة العندليب للكويكب (101955) بينو وتوقعات الخصائص الفيزيائية لعينة OSIRIS-REx. مجلة أبحاث الجيوفيزياء. الكواكب. 128، e2023JE008019 (2023).
ستراود، ر. م. وآخرون. ملاحظات المجهر الإلكتروني حول تنوع المادة العضوية في ريوغو وعلاقتها بالمعادن على المقياس الميكروي إلى النانوي. علوم الكواكب والنيازك 59، 2023-2043 (2024).
غينسفورث، ز. وآخرون. التطور المشترك للسيليكات الورقية، الكربون، الكبريت، والأباتيت في الجسم الأم لريوجو. علوم الكواكب والنيازك 59، 2073-2096 (2024).
باربر، د. ج. السيليكات الصفائحية والمعدن المرتبط بها في الكوندريتات الكربونية C2M. جيولوجيا الكيمياء. كوزموكيميستري. أكتا 45، 945-970 (1981).
دوفرين، إ. ر. وأندرس، إ. حول التطور الكيميائي للكوندريتات الكربونية. جيولوجيا كيميائية. كوزموكيمياء. أكتا 26، 1085-1114 (1962).
جينكينز، ل. إ. وآخرون. وينشكمب: مثال على التغيير السريع للأرض لمتريتي CM. علوم الكواكب والنيازك 59، 988-1005 (2024).
غونيل، م. وزولنسكي، م. إ. أصل أرضي للأوردة الكبريتية في الكوندريتات Cl1. علوم الكويكبات والكواكب 36، 1321-1329 (2001).
براوكملر، ن.، وومباخر، ف.، هزيل، د. س.، إيسكوب، ر. ومولر، ج. التركيب الكيميائي للكوندريتات الكربونية: الآثار المترتبة على نقص العناصر المتطايرة، التكامل والتغيير. جيولوجيا الكيمياء. كوزموكيمياء. أكتا 239، 17-48 (2018).
هاردي، ل. أ. وإيوجستر، هـ. ب. تطور المحاليل الملحية في الأحواض المغلقة. في مورغان، ب. أ. (محرر) ندوة الذكرى الخمسين: علم المعادن وصخور الوشاح العلوي، الكبريتيدات، علم المعادن والكيمياء الجيولوجية للمتبخرات غير البحرية: ورقة خاصة من الجمعية المعدنية الأمريكية 3، 273-290 (الجمعية المعدنية الأمريكية، 1970).
توسكا، ن. ج. وتوتولو، ب. م. كيفية إنشاء بحيرة قلوية: خمسون عامًا من الفواصل الكيميائية. العناصر 19، 15-21 (2023).
سميث، ج. آي. وستيوفر، م. الطبقات الجيولوجية تحت السطحية والكيمياء الجيولوجية للملح المتبخر من العصر الرباعي المتأخر، بحيرة سيرلز، كاليفورنيا. ورقة مهنية من المسح الجيولوجي 1043، 1-130 (1979).
نسيم، م. وآخرون. توزيع الملح من التسللات المتجمدة في قشور الجليد على العوالم المحيطية: تطبيق على يوروبا. مجلة علوم الكواكب 4، 181 (2023).
سريدhar، س.، بريسون، ج. ف. ج.، كينغ، أ. ج. & هاريسون، ر. ج. قيود على تركيب الجليد في الكوندريتات الكربونية من علم المعادن المغناطيسية لها. رسائل علوم الأرض والكواكب 576، 117243 (2021).
وايت، ل. وآخرون. دليل على وجود مياه قلوية غنية بالصوديوم في جسم والد بحيرة تاغيش وآثاره على تخليق الأحماض الأمينية وتغير الإيزومر. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية 117، 11217-11219 (2020).
كامب، أ. ر.، ميلز، س. ج.، ناش، ب. ب.، ينسن، م. ونيكيشر، ت. أبيكسيت،مرحلة جديدة من نوع سترُفيت مع مجموعة هيتروبوليدالية. أم. مين. 100، 2695-2701 (2015).
بوستبرغ، ف. وآخرون. اكتشاف الفوسفات المنبعثة من محيط إنسيلادوس. ناتشر 618، 489-493 (2023).
كونينغسبرغر، إ.، كونينغسبرغر، ل.-س. & غامسياجر، هـ. نموذج الديناميكا الحرارية عند درجات حرارة منخفضة للنظام. جيولوجيا كيميائية. كوزموكيميائية. أكتا 63، 3105-3119 (1999).
جاجنيتسكي، إ. أ.، جينكينز، د. م.، لوينشتاين، ت. ك. وكارول، أ. ر. دراسة تجريبية عن الشورتايتالتكوين والتطبيق على تاريخ دفن عضو ويلكينز بيك، حوض نهر جرين، وايومنغ، الولايات المتحدة الأمريكية. جيولوجيا كيميائية. كوزموكيميكا. أكتا 115، 31-45 (2013).
جانييكي، إ. أ.، لوينشتاين، ت. ك.، جينكينز، د. م. وديميكو، ر. ف. ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في العصر الإيوسيني من بروكسي الناهكولايت. الجيولوجيا 43، 1075-1078 (2015).
فوكس-باول، م. ج. وكوزينز، س. ر. تقسيم الأطوار البلورية وغير البلورية أثناء تجميد سوائل المحيطات المحاكية لإنسيلادوس. مجلة أبحاث الجيوفيزياء: الكواكب 126، e2020JE006628 (2021).
إيشيمارو، ك. ولوريتا، د. س. تحليل الكتل الصخرية المتعددة الطبقات على الكويكب (101955) بينو وآثارها على تدفق السوائل على الجسم الأم. علوم الكويكبات والكواكب 59، 193-210 (2023).
كابلان، هـ. هـ. وآخرون. عروق كربونات ساطعة على الكويكب (101955) بينو: تداعيات على تاريخ التغير المائي. ساينس 370، eabc3557 (2020).
الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب. الأصول، العوالم، والحياة: استراتيجية عقدية لعلوم الكواكب وعلم الأحياء الفلكي 2023-2032 (مطبعة الأكاديميات الوطنية، 2023).
ناكامورا، ت. وآخرون. تشكيل وتطور الكويكب الكربوني ريوغو: دليل مباشر من العينات المعادة. ساينس 379، eabn8671 (2022).
ماتسوموتو، ت. وآخرون. كربونات الصوديوم على ريوغو كدليل على وجود مياه شديدة الملوحة في النظام الشمسي الخارجي. نات. أستران.https://doi.org/10.1038/s41550-024-02418-1 (2024).
يوشيمورا، ت. وآخرون. التطور الكيميائي للأملاح الأولية وجزيئات الكبريت العضوي في الكويكب 162173 ريوغو. نات. كوم. 14، 5284 (2023).
رابوني، أ. وآخرون. علم المعادن في فوهة أوكاتور على سيريس ورؤية في تطورها من خصائص الكربونات، الفيلوسيليكات، والكلوريدات. إيكاروس 320، 83-96 (2019).
دي سانكتيس، م. س. وآخرون. الإيداع الجديد لملح الصوديوم المائي على سيريس من السوائل الصخرية الصاعدة. نات. أسترو. 4، 786-793 (2020).
رايموند، سي. أ. وآخرون. تأثير تحريك المياه المالحة العميقة في القشرة على الكوكب القزم سيريس. نات. أستران 4، 741-747 (2020).
ماكورد، ت. ب. وآخرون. الاستقرار الحراري والإشعاعي لمعدن الملح المائي إبسوميت، ميرا بيلت، وناطرون تحت ظروف بيئية في يوروبا. مجلة أبحاث الجيوفيزياء 106، 3311-3319 (2001).
غلافين، د. ب. وآخرون. الأمونيا الغزيرة والمواد العضوية القابلة للذوبان الغنية بالنيتروجين في عينات من الكويكب (101955) بينو. نات. أستران.https://doi.org/10.1038/s41550-024-02472-9 (2025).
سبنسر، ج. ر. وآخرون. كاسيني تواجه إنسيلادوس: الخلفية واكتشاف نقطة ساخنة في القطب الجنوبي. ساينس 311، 1401-1405 (2006).
أوسامي، ك. وأوكاموتو، أ. هيدروكسيباتيت: محفز لتكوين البنتوز في وعاء واحد. الكيمياء العضوية والبيولوجية 15، 8888-8893 (2017).
فولر، و. د.، سانشيز، ر. أ. وأورغيل، ل. إ. دراسات في التخليق ما قبل الحيوي. السابع. التخليق في الحالة الصلبة للنوكليوزيدات البورينية. مجلة التطور الجزيئي 1، 249-257 (1972).
فيريس، ج. ب.، هيل، أ. ر. جونيور، ليو، ر. وأورغيل، ل. إي. تركيب أوليغومرات ما قبل حيوية طويلة على الأسطح المعدنية. ناتشر 318، 59-61 (1996).
هيل، أ. ر.، بوهلر، س. و أورغيل، ل. إ. البلمرة على الصخور: الأحماض الأمينية السالبة الشحنة. الحياة الأصلية تطور. البيوسفير. 28، 235-243 (2001).
ملاحظة الناشر: تظل شركة سبرينجر ناتشر محايدة فيما يتعلق بالمطالبات القضائية في الخرائط المنشورة والانتماءات المؤسسية.
الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي النسب 4.0 الدولية، التي تسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع وإعادة الإنتاج بأي وسيلة أو صيغة، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح إذا ما تم إجراء تغييرات. الصور أو المواد الأخرى من طرف ثالث في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي الخاصة بالمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر الائتمان للمواد. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي الخاصة بالمقالة وكان استخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارةhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. (ج) هذا عمل حكومي أمريكي وليس محميًا بحقوق الطبع والنشر في الولايات المتحدة؛ قد تنطبق حماية حقوق الطبع والنشر الأجنبية 2025
طرق
عينات
كانت العينات المدروسة مستمدة من مصدرين: التسرب على سطح الإلكترونيات الجوية، خارج آلية اكتساب العينات اللمسية (TAGSAM) الخاصة بالمركبة الفضائية.، وعينة الكتلة داخل TAGSAM نفسها. كانت العينات من سطح الطيران جزءًا من مرحلة ‘النظرة السريعة’ من الفحص الأوليويتم الإشارة إلى العينات OREX-5#####-#؛ بينما يتم الإشارة إلى عينات TAGSAM بـ OREX-8#####-#. جميع العينات المدروسة هي تجمعات من جزيئات أقل من بضعة ملليمترات في أطول بُعد.تمت معالجة العينات في نيتروجين عالي النقاء في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا، وشُحنت في حاويات إما مختومة في صندوق قفازات نيتروجين أو تم تفريغها من النيتروجين، و، باستثناء ما هو مذكور، تم تخزينها في النيتروجين في مختبرات المحللين الفرديين. حتى مع التعامل في الهواء أثناء إعداد العينات وتحميل المعدات، كانت معظم العينات معرضة للهواء لفترة تتراوح بين ساعات إلى أيام. لمزيد من التفاصيل الكاملة حول معالجة العينات بعد العودة، انظر المرجع 5.
المجهر الضوئي
تم الحصول على صور الضوء المنعكس للجسيمات غير المعالجة باستخدام ميكروسكوب رقمي 4K من Keyence VHX-7000 في مختبر كويبر-أريزونا لتحليل المواد الفلكية (K-ALFAA) في جامعة أريزونا.
SEM
في متحف التاريخ الطبيعي في لندن، تم تحليل جزيئات خشنة ومغطاة عند 6 كيلو فولت في فراغ عالي باستخدام مجهر إلكتروني ميداني (FE-SEM) من نوع FEI Quanta 650 مزود بنظام EDS من Bruker QUANTAX وكاشف سيليكون درفت (SDD) عالي الحساسية من نوع XFlash FlatQUAD. ثم تم تضمينها في الإيبوكسي، وصقلها، وتغطيتها بالكربون، وتحليلها باستخدام مجهر إلكتروني ميداني من نوع ZEISS Ultra plus ونظام EDS من Oxford Instruments AZtec مع كاشف Ultim Max 170 SDD التقليدي، واسع النطاق. تم تطبيق جهد تسريع متوسط قدره 10 كيلو فولت للحد من حجم التفاعل لأشعة X المنبعثة إلى نطاق دون الميكرومتر. تم الحصول على مجموعات بيانات التصوير الطيفي الفائق، التي توفر طيفًا كاملاً لكل بكسل من صورة SEM، من جزيئات كاملة باستخدام التحكم الآلي في المرحلة بدقة بكسل من.
في المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي التابع لمؤسسة سميثسونيان في واشنطن العاصمة، تم تثبيت جزيئات دقيقة إلى خشنة على بارافيلم مغطى بالإيريديوم. ثم تم تغطيته بالإيريديوم وتحليله عند 15 كيلو فولت وحوالي 0.5 نانو أمبير في فراغ عالي باستخدام ميكروسكوب إلكتروني مسح فائق من ثيرمو فيشر كواترو مزود بجهاز ثيرمو فيشر ألترا دراي.كواشف EDS. تم الحصول على خرائط العناصر بواسطة كلا الكاشفين تقريبًالكل بكسل باستخدام برنامج Thermo Fisher Pathfinder. تم استخدام كلا الكاشفات الكبيرة المساحة في وقت واحد للحصول على خرائط سريعة مع عدد كبير من العدادات، وللتخفيف من بعض مشاكل الظل عند تحليل العينات الخشنة. تم التحقيق في خرائط الحبوب المفككة، ثم استخدمت لإبلاغ عملية القطع. تم تثبيت العينات في الإيبوكسي، وقطعها إلى نصفين، وإعادة تثبيتها وتلميعها. تم طلاء الأقسام الملمعة بالإيريديوم وتحليلها عند 15 كيلو فولت وحوالي 0.5 نانو أمبير. تم الحصول على بعض الصور والطيف للجزيئات والعينات الملمعة عند 7 كيلو فولت، لتقليل حجم التفاعل.
في مركز جونسون للفضاء، تم توصيف العينات رقم OREX-803065-0 و OREX-803174-0 باستخدام مجهر إلكتروني مسح فائق الدقة JEOL 7600 F مزود بـكاشف EDS من نوع SSD من أكسفورد إنسترومنتس Ultim Max. تم تثبيت الجسيمات على قاعدة SEM من الألمنيوم باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجه. بعد التوثيق الأولي بواسطة المجهر الضوئي، تم طلاء العينات بطبقة رقيقة من الكربون بسمك حوالي 5 نانومتر للمساعدة في تفريغ الشحنات أثناء تحليل SEM. تم استخدام برنامج أكسفورد AZtec ‘Point & ID’ و ‘Mapping’ للتصوير، والطيف النقطي، ورسم الخرائط العنصرية، وتقليل البيانات. تم إجراء توصيف لمناطق الاهتمام عند جهد تسريع قدره 15 كيلو فولت باستخدام كل من وضعيات تصوير الإلكترونات الثانوية وصور BSE بزاوية منخفضة. تم الحصول على أطياف EDS عند 15 كيلو فولت، مع أوقات اكتساب تتراوح من 20 إلى 200 ثانية و تيار شعاع وارد يبلغ حوالي 900 بيكو أمبير. كما هو الحال مع الأطياف النقطية، تم الحصول على خرائط العناصر باستخدام EDS. (تم الحصول على (بكسل) عند 15 كيلو فولت وتكبير يتراوح بينإلىمع وقت إقامة قدره 400 مللي ثانية وتجميعات من ثلاث إلى خمس إطارات. لتأكيد تحديد العناصر الخفيفة، تم إعادة الحصول على بعض التحليلات النقطية عند جهد تسريع قدره 5 كيلو فولت. في جامعة كيرتن،تم تطبيق طلاء الكربون التبخيري قبل التوصيف بواسطة تصوير الإلكترونات الثانوية وتصوير BSE، واستخدام حيود الإلكترونات المرتدة (EBSD) ورسم خرائط EDS، باستخدام جهاز Tescan MIRA3 VP FE-SEM المزود بنظام اكتساب Oxford Instruments AZtec v.5.1 Symmetry EBSD-EDS في مركز جون دي لايتر (JdLC). تم إجراء تصوير الإلكترونات الثانوية وBSE باستخدام جهد تسريع 5 كيلو فولت. تم جمع بيانات EBSD باستخدام جهد تسريع 20 كيلو فولت، تقريبًا تيار الشعاع، ميل المنصة، حجم خطوة الخريطة 60 نانومتر، وحدات مطابقة الهاليت و وقت اكتساب الإطار. تم معالجة بيانات EBSD باستخدام برنامج AZtecCrystal 2.1، بما في ذلك إزالة النقاط المعزولة ذات الفهرسة الخاطئة والتقدير الصفري للحل إلى أقرب ستة جيران.
HR-CL
تم إجراء HR-CL باستخدام نظام MonoCL4 GATAN ومضخم ضوئي عالي الحساسية مثبت على بندقية انبعاث ميداني SEM (JEOL JSM7000F) في مركز الأبحاث حول الهتروإيبتكسي و تطبيقاته، فالبون، فرنسا. تم الحصول على صور بانكروماتية باستخدام مضخم ضوئي عالي الحساسية مع حساسية طول موجي تتراوح من 190 إلى 900 نانومتر. تم الحصول على صورة OREX-800045-106 عند درجة حرارة الغرفة و5 كيلو فولت، مع تيار قدره 4 نانو أمبير ووقت بكسل قدره .
EMPA
تم إجراء تحليل المجهر الإلكتروني على العينات المطلية بالإيريديوم باستخدام جهاز JEOL 8530 F+ Hyperprobe Field Emission Electron Probe Microanalyzer في مؤسسة سميثسونيان. تم إجراء تحليلات الكربونات عند 15 كيلو فولت و10 نانو أمبير، مع حجم نقطة تحليل قدره . تم تحليل الحديد والمنغنيز باستخدام بلورة LIFL، والمغنيسيوم باستخدام بلورة TAPL والكالسيوم باستخدام بلورة PETL. تم إجراء تحليلات قياسية على المغنتيت (USNM 114887)، الكالسيت (USNM 13621)، الدولوميت (USNM 10057)، السايدرايت (R-2460) والرودونيت. تم إجراء معيار ثانوي باستخدام الكالسيت والدولوميت والرودوكروزيت؛ وتم إجراء تحليلات المغنتيت والأوليفين تحت نفس الظروف. تم إجراء التحليلات عند 15 كيلو فولت و10 نانو أمبير، مع حجم نقطة تحليل قدره . تم إجراء تحليلات قياسية على الكروميت (USNM117075)، الإلمينيت (USNM 96189)، المغنتيت (USNM 114887)، المنغنيت (USNM 157872)، البيتاونيت (R-2912)، الفورسترايت (P140)، أوليفين سان كارلوس (USNM 111312/444؛Fo90) وأوليفين سبرينغ ووتر (USNM 2566؛ Fo83). تم إجراء معيار ثانوي باستخدام المغنتيت، أوليفين سان كارلوس وأوليفين سبرينغ ووتر.
تم إجراء تحليلات EMPA باستخدام مجهر إلكتروني Cameca SX-100 الموجود في K-ALFAA، جامعة أريزونا. لمنع شحن العينة أثناء تحليل EMP، تم طلاء القسم بطبقة رقيقة من الكربون (20 نانومتر). تم إجراء تحليلات طيف الأشعة السينية المشتتة بطول الموجة لمركبات الفوسفات Mg وNa باستخدام حجم الشعاع، جهد تسريع 15 كيلو فولت وتيار شعاع 8 نانو أمبير. كانت المعايير المستخدمة لمركبات الفوسفات Mg وNa هي الفلوراباتيت (F، P، Ca)، أوليفين (Si، Mg)، الرودونيت (Mg)، الفايت (Fe)، الأنورثيت (Al)، الباريت (S)، الفلسبار البوتاسيوم (K) والسكابوليت (Cl). بالنسبة للكربونات، كانت المعايير المستخدمة هي الألبايت (Na)، أوليفين (Si)، الدولوميت (Mg)، الكالسيت (Ca)، كربونات المنغنيز (Mn)، الأباتيت (P)، الباريت (S) والفايلايت (Fe).
FIB-SEM
في جامعة أريزونا، تم إعداد قسم شفاف إلكتروني (أقل من 100 نانومتر) من حبيبات كربونات الصوديوم باستخدام جهاز Thermo Fisher Scientific Helios G FIB-SEM، الموجود في K-ALFAA. اتبعنا الإجراءات الموصوفة سابقًا لإنتاج مقاطع عرضية شفافة إلكترونيًا من الحبيبات الدقيقة (انظر، على سبيل المثال، المرجع 55). باختصار، قمنا بإيداع طبقة واقية من الكربون بعرض – وعرض – على قمة عرق يحتوي على حبيبات كربونات الصوديوم. استخدمنا قطع الدرج القياسي
لإنشاء اللاميلا، واستخرجناها في الموقع وقمنا بتخفيفها إلى شفافية إلكترونية عند 30 كيلو فولت وتيارات تتراوح من 2.5 إلى 0.79 نانو أمبير.
في جامعة كورتين، تم فصل ثلاث جزيئات رمادية غير شفافة (OREX-501070-0) يدويًا من 1 ملغ من الغرامات المجمعة التي تم جمعها من سطح الطيران (OREX-501021-0) لتحليل سريع، وتم تركيبها على قرص لاصق من الكربون تلاه تطبيق طلاء كربون تبخيري. تم طحن الجزيئات باستخدام FIB بالتوازي مع الركيزة لإظهار داخل الجزيئات باستخدام جهاز Tescan LYRA ثنائي الشعاع FIB-SEM في JdLC في جامعة كورتين، أستراليا (20231115_FIB-SEM_CUWA_OREX-501070-0_1). في البداية، تم استخدام طاقة شعاع الأيونات لطحن FIB، مع خطوة نهائية منخفضة الطاقة عند 5 كيلو فولت لإزالة الأضرار السطحية الناتجة عن الطحن. تم إعادة تصوير الجزيء بعد 8 أشهر من الطحن الأولي FIB والتخزين في مجفف ذاتي عند رطوبة نسبية ، مما يدل على أن حبيبات الهاليت-سيلفيت قد اختفت تمامًا (20240715_FIB-SEM_CUWA_OREX-501021-0_1).
TEM
في جامعة أريزونا، تم إجراء توصيف قسم FIB باستخدام جهاز Hitachi HF5000 STEM الموجود في K-ALFAA. هذه الوحدة مزودة ببندقية انبعاث بارد؛ مصحح انحراف كروي من الدرجة الثالثة لوضع STEM، وكاشفات STEM للحقل الساطع، والحقل المظلم والإلكترونات الثانوية؛ ونظام EDS Oxford Instruments X-Max N 100 TLE مزود بـ SDDs بدون نافذة توفر زاوية صلبة من 2.0 sr؛ وأداة Gatan Quantum EELS بعد العمود. تم الحصول على صور TEM وأنماط حيود الإلكترونات باستخدام كاميرا Gatan OneView 4,000 × 4,000 بكسل من أشباه الموصلات المعدنية المكملة.
تم تصوير العينة، ورسمها كيميائيًا في وضع STEM (شعاع متقارب) باستخدام EDS. تم الحصول على صور طيف EDS عند حجم مسبار 136 -pm و بكسلات على مدى نطاق الطاقة مع 2,048 قناة، وإعداد وقت العملية 3 (تقريبًا ما يعادل ثابت الزمن) ووقت الإطار قدره . تم تحليل مناطق قسم FIB في وضع TEM (إضاءة متوازية) لحجم الحبيبات والبلورية. تم الحصول على صور TEM للحقل الساطع وأنماط SAED من مناطق الاهتمام. تم قياس أنماط SAED باستخدام حزمة برامج معالجة الصور البلورية بناءً على ثوابت الكاميرا المعايرة. تم الحصول على صور طيف EELS في وضع EELS بزاوية عالية (زاوية جمع حوالي 60 مللي راديان) باستخدام مسبار 136-pm، و فتحة مدخل الطيف، وإزاحة أنبوب الانجراف 270 إلكترون فولت، وتشتت 0.05 إلكترون فولت لكل قناة (حوالي 102.4 إلكترون فولت نطاق الطاقة)، وحجم خريطة مستقيم متنوع (على سبيل المثال، بكسلات)، وحجم خطوة قدره وأوقات اكتساب قدرها 0.002 ثانية لمنطقة الخسارة المنخفضة و0.5 ثانية لمنطقة الخسارة العالية. استخدمنا إزاحة أنبوب الانجراف 270 إلكترون فولت وتشتت قدره لتقييم هيكل فقدان الطاقة القريب من C -K (ELNES). تمتلك الأشكال المختلفة للكربون ELNES مميزة ، وبالتالي تم استخدام ELNES للكربونات المحتملة لتأكيد وجود الأنيون الكربوني.
في مختبر شفيتي لعلم الكيمياء الكونية بجامعة غوته فرانكفورت، قمنا بإعداد عينات من الجسيمات الدقيقة لتحليل TEM عن طريق إيداع المساحيق المطحونة على شبكات نحاسية TEM مع دعم كربوني مزخرف. قمنا بتخزين الشبكات في مجفف واستخدمنا تنظيف بلازما لطيف قبل تحليلات TEM. تم جمع بيانات TEM على جهاز Thermo Scientific Talos F200-X G2 STEM، الذي يعمل عند 200 كيلو فولت. تم استخدام كاميرا Ceta-S للتصوير، وأربعة SDDs بدون نافذة لتحليلات EDS.
في مختبر لورانس بيركلي الوطني، تم إجراء المجهرية على جهاز FEI TitanX TEM في مصنع الجزيئات، بدعم من مكتب العلوم، مكتب علوم الطاقة الأساسية، من وزارة الطاقة الأمريكية بموجب العقد رقم DE-AC02-05CH11231. تم إجراء التصوير في تكوين STEM مع كاشف حقل مظلم دائري بزاوية عالية عند 300 كيلو فولت.
XRD
تم تركيب ثلاث جزيئات بيضاء تم اختيارها من العينة المجمعة المخصصة لمتحف التاريخ الطبيعي على قرص لاصق من الكربون، وتم تأكيدها كفوسفات Mg وNa باستخدام جهاز FEI Quanta 650 SEM-EDS (OREX-800032-110). تم توصيف المعادن والبنية البلورية لأحد الجزيئات (حوالي ) باستخدام الميكرو-XRD. لهذا، تمت إزالة الجزيء من القرص الكربوني باستخدام إبرة وثبته، باستخدام كمية صغيرة من الغراء، على حامل حلقة كابتون. ثم تم تثبيت الحامل على جونو متر قابل للتعديل وتمركزه في شعاع الأشعة السينية الرئيسي لجهاز Rigaku Rapid II microdiffractometer المزود بكاشف لوح تصوير منحني ثنائي الأبعاد. تم تقييد حجم شعاع الأشعة السينية الرئيسي ليكون حوالي باستخدام كوليماتور، وتم الحصول على أنماط ميكرو-XRD من الجسيم باستخدام إشعاع النحاس.
ميكروسكوبية الأشعة السينية الناقلة الماسحة
تم إجراء قياسات الأشعة السينية الناقلة الماسحة في خط الشعاع 5.3.2.2 من مصدر الضوء المتقدم في مختبر لورانس بيركلي الوطني، بدعم من مكتب العلوم، مكتب علوم الطاقة الأساسية، من وزارة الطاقة الأمريكية بموجب العقد رقم DE-AC0205CH11231. تم الحصول على تراكمات امتصاص الأشعة السينية بالقرب من حافة C-K مع بكسل عند ، مع خطوة طاقة تبلغ 0.1 إلكترون فولت أو أعلى. تم معالجة البيانات باستخدام Labview و Python. و تم إنتاج معايير التبخر عن طريق صب محلول DI لكل ملح على شبكة TEM. بعد التبخر، تم قياس مواقع ذروة الكربونات ثم تم ملاءمتها باستخدام خلفية خطية وغاوسي؛ تم أخذ مركز الغاوسي كموضع ذروة الكربونات. تم إجراء قياسات عينة بينو بنفس الطريقة للمقارنة المباشرة. تم معايرة طاقة حافة C-K باستخدام ذروة -s من الغاز . بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق داخليًا من معايرة الطاقة لكل قياس تجريبي باستخدام الحد الأدنى من (تدفق الفوتونات الساقطة). أي انحراف في المعايرة بغض النظر عن السبب، سواء داخل قياس واحد أو بين القياسات، سيظهر كانحراف في الحد الأدنى من تم قياس الحد الأدنى من عند لجميع مجموعات البيانات، مما يدل على أن معايرة الطاقة كانت مستقرة وأن جميع الأطياف يمكن مقارنتها مباشرة مع تحمل خط الشعاع أقل من 0.1 إلكترون فولت.
ToF-SIMS
تم إجراء رسم خرائط ToF-SIMS باستخدام جهاز IONTOF M6 في JdLC، وتم معالجة البيانات باستخدام برنامج SurfaceLab 7 (20231125_ SIMS_CUWA_OREX-501070-0_1). تم تحضير مناطق الاهتمام باستخدام شعاع لمدة 30 ثانية عند تيار 400 نانو أمبير. استخدمت رسم خرائط ToF-SIMS شعاعًا أساسيًا في وضع الأيونات الموجبة والسالبة، مع تيار التحليل، في وضع التصوير السريع (غير مجمع) وإعداد محلل الكتلة مع استخراج مؤجل. تم جمع البيانات مع نطاق الكتلة/الشحنة من دالتون ودقة الكتلة الفعالة فوق 5000. كانت دقة الكتلة وحدود الكشف عادة أقل من 1 جزء في المليون للهالوجينات وأيونات المعادن المتطايرة ذات الأهمية. كان حجم بكسل الخريطة 58 نانومتر. تم حساب عدد الصوديوم في هاليت-سيلفيت من بيانات ToF-SIMS كنسبة من كثافات الذروة المكتشفة باستخدام الأيونات الموجبة (عدد أيون الصوديوم الموجب ) والأيونات السالبة (عدد أيون الصوديوم السالب .
حسابات التبخر
يمكن حساب درجة التبخر من ملوحة سائل يتبخر. نموذج ملوحة مياه بحيرة سيرلز يعطي ملوحة تقريبية لترسيب كربونات من كربونات 330 وكلوريد الصوديوم من . في غياب معرفة تفصيلية بالسائل على جسم بينو الأم، نقدر الملوحة من تركيز الكلور ونسبة الماء:الصخر. تركيز الكلور في الكوندريت CI بمتوسط 630 جزء في المليون (مرجع 59) ونسبة الماء:الصخر بالكتلة 0.5 (مرجع 60) يعطي ملوحة أولية تقريبية من مياه البحر الأرضية). نحن ندرك عدم اليقين في هذه القيمة، لأن النسب المسموح بها من الماء:الصخر ( (مرجع 60)، سواء تم إذابة الكلور بالكامل في السائل، وتركيزات الأيونات الأخرى (على سبيل المثال، ) مطلوبة لتعريف الملوحة الأولية بالكامل. باستخدام ملوحة 125،
تكوين كربونات يحدث حوالي التبخر، وترسيب كربونات الصوديوم عند حوالي التبخر وهاليت عند التبخر. الملوحة الأولية المستخدمة في الحساب ربما تكون قريبة من الحد الأعلى، مما يؤدي إلى أن درجات التبخر المحسوبة هذه هي الحدود الدنيا المحتملة للتبخر الفعلي.
توفر البيانات
ستكون بيانات الجهاز التي تدعم النتائج التجريبية من العينات التي تم تحليلها في هذه الدراسة متاحة من Astromat (astromat.org) في DOIs المدرجة في الجدول 3 من البيانات الموسعة.
53. بييرهوس، إ. ب. وآخرون. مركبة OSIRIS-REx الفضائية وآلية الحصول على العينات اللمسية (TAGSAM). مراجعة علوم الفضاء 214، 107 (2018).
54. لوريتا، د. س. وآخرون. خطة تحليل عينة OSIRIS-REx – المراجعة 3.O. مسودة في https:// doi.org/10.48550/arXiv.2308.11794 (2023).
55. زيجا، ت. ج.، هينكور، ب. وفلس، ج. تحقيق في الموقع حول أصول ومعالجة حبيبات أكسيد السيليكات المحيطة بالنجوم في الكوندريتات الكربونية. علوم الكويكبات والكواكب 55، 1207-1227 (2020).
56. هوفمولر، س. CRISP: معالجة الصور البلورية على جهاز كمبيوتر شخصي. الميكروسكوبية الفائقة 41، 121-135 (1992).
57. غارفي، ل. أ. ج.، كرافن، أ. ج. وبريدسون، ر. استخدام هيكل فقدان الطاقة الإلكترونية بالقرب من الحافة في دراسة المعادن. أم. مين. 79، 411-425 (1994).
58. برينس، ك. س.، أفالدي، ل.، كورينو، م.، كاميليوني، ر. ودي سيموني، م. الهيكل الاهتزازي من الحالة الأساسية إلى حالات ريدبرغ من ثاني أكسيد الكربون وأكسيد ثنائي النيتروجين. ج. فيز. ب. أتم. مول. أوبت. فيز. 32، 2551 (1999).
59. بالمي، ه. وزيبل، ج. تركيب كوندريتات Cl ومحتوياتها من الكلور والبروم: نتائج من تحليل تنشيط النيوترونات. علوم الكويكبات والكواكب 57، 317-333 (2022).
60. راسل، س. س.، سوتل، م. د. وكينغ، أ. ج. وفرة وأهمية المواد الكوندريتية من النوع البترولوجي 1. علوم الكويكبات والكواكب 57، 277-301 (2022).
الشكر والتقدير نشكر فريق OSIRIS-REx بالكامل على جعل عودة العينات من الكويكب بينو ممكنة. نشكر مكتب استحواذ المواد الأسترو، جزء من قسم أبحاث واستكشاف المواد الأسترو في مركز جونسون للفضاء، على جهودهم في استعادة العينات، والفحص الأولي، والحفظ على المدى الطويل.
كما نشكر الدعم من فريق نظام المعلومات الدقيقة لتحليل عينات OSIRIS-REx. نشكر ب. بوهوات، ج. فارفان و I. لاسكو من قسم المعادن، مؤسسة سميثسونيان على المناقشات حول معادن التبخر الأرضية. الخبرة، والتعليقات البناءة، والإرشادات من سي. وولنر خلال إعداد المخطوطة، ومساعدة هـ. روبر في إعداد الأشكال النهائية، محل تقدير كبير. التحسينات البناءة والرؤى من المراجعين والمحرر حسنت بشكل كبير المخطوطة. هذه المادة تستند إلى عمل مدعوم من منحة ناسا رقم NNH09ZDA007O بموجب العقد رقم NNM10AA11C، الصادر من خلال برنامج الحدود الجديدة. تم توفير التمويل الفردي من منحة ناسا رقم 80NSSC22K1692 (ز. ج. و ج. د.)، ومنحة البحث والابتكار في المملكة المتحدة رقم MR/TO2O261/1 (أ. ج. ك.)، ومنحة مجلس العلوم والتكنولوجيا في المملكة المتحدة رقم ST/V000675/1 (ر. هـ. ج.) ومنحة وكالة الفضاء الكندية رقم 22EXPOSITO (ك. ت. ت.).
“مساهمات المؤلفين: قام T.J.M. و S.S.R. بتصميم الدراسة. شارك T.J.M. و S.S.R. و T.J.Z. و K.L.T.-K. و S.A.S. و F.E.B. و N.E.T. و W.D.A.R. و J.J.B. و G.L. و S.R. و C.M.C. و P.H. و Z.G. و G.D. و A.J.K. و L.P.K. و M.S.T. و S.A.S. و R.H.J. و H.Y. و K.R. و S.A.E. و P.A.B. و M.A.M. و N.V.A. و C.S.H. و H.C.B. و P.F.S. و L.B.S. و N.S. و N.K. و F.J. و S.M.R. و D.W.S. و I.J.O. و B.S.P. و K.I. و L.R.S. و M.C.B. و N.A.K. و M.P. و V.G. و P.-M.Z. و L.R.W. و T.G. و T.R.R. و T.S. و L.L. و V.M.T. و Z.Z. و C.M. و X.S. و D.H.H. و N.G.L. و V.E.H. و D.P.G. و J.P.D. و H.C.C. و D.S.L. في اختيار العينات وجمع البيانات وتحليل البيانات للدراسة. ساهم T.J.M. و S.S.R. و T.J.Z. و K.L.T.-K. و S.A.S. و F.E.B. و N.E.T. و W.D.A.R. و J.J.B. و G.L. و S.R. و C.M.C. و P.H. و Z.G. و G.D. و A.J.K. و L.P.K. و M.S.T. و S.A.S. و R.H.J. و H.Y. و K.R. و S.A.E. و P.A.B. و M.A.M. و D.N.D. و T.R.I. و N.V.A. و C.S.H. و H.C.B. و P.F.S. و L.B.S. و N.S. و N.K. و F.J. و S.M.R. و D.W.S. و I.J.O. و B.S.P. و K.I. و L.R.S. و M.C.B. و N.A.K. و M.P. و V.G. و P.-M.Z. و L.R.W. و T.G. و T.R.R. و T.S. و L.L. و V.M.T. و Z.Z. و C.M. و X.S. و D.H.H. و N.G.L. و V.E.H. و D.P.G. و J.P.D. و H.H.K. و I.A.F. و K.T.T. و S.T. و H.C.C. و D.S.L. في المناقشات، بما في ذلك المقارنة مع بيانات عمليات الاقتراب من الكويكبات. قام T.J.M. و S.S.R. و T.J.Z. و K.L.T
المصالح المتنافسة يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
معلومات إضافية
يجب توجيه المراسلات والطلبات للحصول على المواد إلى T. J. McCoy. تشكر مجلة Nature جولي كاستيلو-روجيز، ياسوهيتو سيكين، والمراجعين الآخرين المجهولين على مساهمتهم في مراجعة الأقران لهذا العمل. معلومات إعادة الطبع والتصاريح متاحة علىhttp://www.nature.com/reprints.
الشكل البياني الموسع 1 | المراحل المبكرة التي تتشكل خلال تفاعلات الماء والصخور على بينو. (أ) فراغ شبه هرمي مع وجود ليثات/شفرات كبريتية، أباتيت، وسيليكات صفائحية ليفية (صورة BSE؛ OREX-501062-100). (ب) كالسيت بالقرب من النهاية
تحدث تركيبة الأعضاء غالبًا كأشكال بيضوية تشبه بلورات الكالسيت السكالينويدية الأرضية (صورة BSE؛ OREX-501019-0).
مقالة
الشكل البياني الممتد 2 | تركيبات كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد والمنغنيز التي تم تحديدها بواسطة التحليل الطيفي الإلكتروني SEM EDS والتحليل الطيفي بالأشعة السينية EMPA. تم رسم التركيبات في مخطط ثلاثي الأبعاد لـ، توضح مجموعات من عضو الكالسيت والدولوميت بالقرب من النهاية مع كميات ضئيلة من الحديد والمنغنيز، والمغنسيت الحامل (OREX-803071-0، OREX-803085-100، OREX-803090-100، OREX-803098-100، OREX-803102-104، OREX-803102-105).
الشكل البياني الممتد 3 | طيف STXM (باللون البرتقالي) لمنطقة غنية بالكربونات من مصفوفة الفيلوسليكات. يظهر تحليل STEM EDS أن المنطقة المحددة في الشكل 1c تحتوي على كميات وفيرة من الكربون،“، وكشف K. بين 295 و 305 إلكترون فولت يظهر ميزات ليست نموذجية للمواد العضوية النقية ولكنها متوافقة مع الكربونات. (أزرق) و تم إعداد المعايير (البنفسجية) من خلال السماحمسحوق مذاب في ماء منزوع الأيونات للتبخر على شبكة TEM. مركز قمة الكربونات عند 290.50 لـلـ، و290.46 لبينتو مما يظهر توافقًا تجريبيًا ممتازًا.
الشكل البياني الممتد 4 | فوسفات المغنيسيوم والصوديوم وكربونات الصوديوم في جزيئات بحجم المليمتر. (أ) صورة بصرية لعينة التجميع OREX-803013-0، التي تم فصل عينة فوسفات المغنيسيوم والصوديوم OREX-803085-0 وعينة كربونات الصوديوم OREX-803088-0 منها. فوسفات المغنيسيوم والصوديوم و
كربونات الصوديوم كلاهما ذو لون فاتح ولا يمكن تمييزه بسهولة على هذا المقياس. (ب) فوسفات المغنيسيوم والصوديوم يظهر كحبيبات مكسورة وكتلية على سطح ثلاثي الأبعاد يدل على هيكل وريد غير خطي (صورة BSE مع خريطة أشعة X شبه الشفافة فوقها؛ OREX-803085-0).
الشكل البياني الممتد 5 | يوضح حيود الأشعة السينية أن فوسفات المغنيسيوم والصوديوم غير متبلور بشكل جيد أو غير متبلور. (أ) صورة SEM BSE لفوسفات المغنيسيوم والصوديوم OREX-800032-110 المثبتة على قرص لاصق من الكربون. (ب) صورة بصرية للجسيم المثبت على حلقة كابتون باستخدام كمية صغيرة من الغراء. (ج) نمط ميكرو-حيود الأشعة السينية المكتسب من نفس الجسيم والذي يظهر عدم وجود حيود متماسك. قمة حيود صغيرة عندقد يكون مرتبطًا بمادة المصفوفة التي تلتصق بسطح الجسيم.
مقالة
الشكل البياني الممتد 6 | بيانات TEM على كربونات الصوديوم. (أ) خريطة EDS لقسم الرفع FIB. كربونات الصوديوم محاطة بمادة معاد ترسيبها من قسم FIB. (ب) طيف EELS لكربونات الصوديوم في (د). القمة الحادة عندفي حافة الكربون K يتوافق مع وجود مجموعات الكربونات. (ج) نمط حيود المنطقة المختارة لكربونات الصوديوم في الشكل 4د مع خطوط تم فهرستها من خلال التكامل الشعاعي للتشتت. يتكون النمط إلى حد كبير من بقع وأقواس قصيرة بسبب الطبيعة النانوية البلورية للمادة. (د) تصوير TEM في مجال ساطع يظهر كربونات الصوديوم الإسفنجية والشبكية المحاطة بمادة أعيد ترسيبها خلال إعداد قسم FIB ومغطاة بالكربون من شريط الرفع من قسم FIB.
الشكل البياني الممتد 7 | حبيبات الهاليت والسيلفيت في عينة بينو OREX-501070-0. (أ) صورة SEM لجسيم يحتوي على الهاليت والسيلفيت خضع لطحن FIB. (ب) صورة BSE للجسيم في (أ) بعد طحن FIB للجزء العلوي.يكشفيحمل الكلنوبيروكسيين، البلاجيوكلاز، الملح، و
سيلفور في مصفوفة غنية بالصوديوم والكربون. (ج) رسم بياني لـ F مقابلمن شظايا الهاليت-سيلفيت. (د) صورة BSE مكبرة على الهاليت والسيلفيت. (هـ) صورة SE تم جمعها بعد 8 أشهر، تظهر الفراغات حيث كانت حبيبات الهاليت-سيلفيت موجودة سابقًا.
مقالة
البيانات الموسعة الجدول 1 | المقاسة-التباعد (Å) لثلاثةكربونات الكالسيوم من OREX-800045-102
مقاس
نييريريتي
غايولسيت
بيرسونيت
جسيم
مسافة d (Å)
هكل
مسافة d (Å)
%فرق
هكل
مسافة d (Å)
% الفرق
هكل
مسافة d (Å)
% الفرق
11
3.12
١٠٣
٣.٠٦٠
1.0
-113
٣.١٢٤
0.1
311
٣.١٦٣
1.4
2.05
٢٠٢
2.070
1.0
213
2.059
0.4
٤٠٢
2.066
0.8
1.80
204
1.808
0.4
-٣٠٦
1.798
0.1
٥٠٢
1.813
0.7
متوسط
1.1
متوسط
0.2
متوسط
1.0
٢٢
٢.٩٩
١٠٣
٣.٠٦٠
2.3
-3-21
٢.٩٩٠
0.0
012
٢.٩٨٤
0.2
2.84
لا شيء
لا شيء
لا شيء
٤٠٠
2.835
0.2
٤٠٠
2.835
0.2
1.49
٢١٤
1.470
1.4
١٠٤
1.490
0.0
١٠٤
1.495
0.3
متوسط
لا شيء
متوسط
0.1
متوسط
0.2
27
3.11
١٠٣
٣.٠٦٠
1.6
220
٣.٢٠٨
3.1
311
٣.١٦٣
1.7
1.89
١٠٦
1.923
1.7
041
1.900
0.5
١٣٣
1.899
0.5
1.61
211
1.639
1.8
025
1.611
0.1
602
1.602
0.5
1.35
٣٠٣
1.380
2.2
225
1.363
1.0
264
1.337
1.0
1.10
226
1.088
1.1
٥١٥
1.094
0.5
335
1.133
3.0
متوسط
1.7
متوسط
1.0
متوسط
1.3
الجدول البياني الموسع 2 | المقاسات-التباعد (أنغستروم) لـكربونات من OREX-803088-100
قسم علوم المعادن، المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي، مؤسسة سميثسونيان، واشنطن العاصمة، الولايات المتحدة الأمريكية.مجموعة المواد الكوكبية، متحف التاريخ الطبيعي، لندن، المملكة المتحدة. مختبر القمر والكواكب، جامعة أريزونا، توكسون، أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية.تقنية جاكوبس، مركز جونسون للفضاء التابع لناسا، هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية.مختبر الكيمياء الكونية شفيتي، جامعة غوته، فرانكفورت، ألمانيا.مركز تكنولوجيا الفضاء والعلوم، كلية علوم الأرض والكواكب، جامعة كيرتن، بيرث، أستراليا الغربية، أستراليا.مركز جون دي لايتر، جامعة كيرتن، بيرث، أستراليا الغربية، أستراليا.جامعة كوت دازور، مرصد كوت دازور، المركز الوطني للبحث العلمي، مختبر لاغرانج، نيس، فرنسا.مختبر علوم الفضاء، جامعة كاليفورنيا، بيركلي، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.قسم الفيزياء، جامعة ولاية كاليفورنيا، سان ماركوس، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.علوم أبحاث واستكشاف المواد الفلكية (ARES)، مركز جونسون للفضاء التابع لناسا، هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية.قسم علوم الأرض والجو والكواكب، جامعة بوردو، ويست لافاييت، إنديانا، الولايات المتحدة الأمريكية.مركز أبحاث ناسا أيمس، مافيت فيلد، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.قسم علوم الأرض والبيئة، جامعة مانشستر، مانشستر، المملكة المتحدة.علوم التاريخ الطبيعي، جامعة هوكايدو، سابورو، اليابان.قسم علوم الأرض والبيئة، جامعة روتشستر، روتشستر، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية.مختبر لورانس بيركلي الوطني، بيركلي، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية.مدرسة البيئة، جامعة كوينزلاند، سانت لوسيا، كوينزلاند، أستراليا.مؤسسة البحث الإبداعي، جامعة هوكايدو، سابورو، اليابان.جامعة كوت دازور، CNRS، CRHEA، فالبون، فرنسا.CNRS، جامعة جان مونيه سانت إتيان، سانت إتيان، فرنسا.معهد الأبحاث الجنوبية الغربية، بولدر، كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية.مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا، غرينبيلت، ماريلاند، الولايات المتحدة الأمريكية.كلية العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، الجامعة المفتوحة، ميلتون كينز، المملكة المتحدة.قسم التاريخ الطبيعي، متحف أونتاريو الملكي، تورونتو، أونتاريو، كندا.قسم علوم الأرض والكواكب، جامعة طوكيو، طوكيو، اليابان.قسم الجيولوجيا، جامعة روان، غلاسبروا، نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية.قسم علوم الأرض والكواكب، المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي، نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية.العنوان الحالي: مختبر لوس ألاموس الوطني، لوس ألاموس، نيو مكسيكو، الولايات المتحدة الأمريكية.ساهم هؤلاء المؤلفون بالتساوي: ت. ج. مكوي، س. س. راسل. البريد الإلكتروني: mccoyt@si.edu
اللامائيكربونات نيريريت والمائيتم عرض كربونات الجايلوسيت والبيرسونيت للمقارنة.
تم عرض الكربونات الحاملة للهيدروجين أو المائية مثل التروانا، وويغشيدرايت، وناهكولايت للمقارنة.
An evaporite sequence from ancient brine recorded in Bennu samples
McCoy, T. J.; Russell, S.S.; Zega, T. J.; Thomas-Keprta, K. L.; Singerling, S. A.; Brenker, F. E.; Timms, N. E.; Rickard, W. D. A.; Barnes, J. J.; Libourel, G.; Ray, Soumya; Corrigan, Catherine M.; Haenecour, P.; Gainsforth, Z.; Dominquez, G.; King, A. J.; Keller, L. P.; Thompson, M. S.; Sandford, S. A.; Jones, R. H.; Yurimoto, Hisayoshi; et al.
T. J. McCoy , S. S. Russell , T. J. Zega , K. L. Thomas-Keprta , S. A. Singerling , F. E. Brenker , N. E. Timms , W. D. A. Rickard , J. J. Barnes , G. Libourel , S. Ray , C. M. Corrigan , P. Haenecour , Z. Gainsforth , G. Dominguez , A. J. King , L. P. Keller , M. S. Thompson , S. A. Sandford , R. H. Jones , H. Yurimoto , K. Righter , S. A. Eckley , P. A. Bland , M. A. Marcus , D. N. DellaGiustina , T. R. Ireland , N. V. Almeida , C. S. Harrison , H. C. Bates , P. F. Schofield , L. B. Seifert , N. Sakamoto , N. Kawasaki , F. Jourdan , S. M. Reddy , D. W. Saxey , I. J. Ong , B. S. Prince , K. Ishimaru , L. R. Smith , M. C. Benner , N. A. Kerrison , M. Portail , V. Guigoz , P.-M. Zanetta , L. R. Wardell , T. Gooding , T. R. Rose , T. Salge , L. Le , V. M. Tu , Z. Zeszut , C. Mayers , X. Sun , D. H. Hill , N. G. Lunning , V. E. Hamilton , D. P. Glavin , J. P. Dworkin , H. H. Kaplan , I. A. Franchi , K. T. Tait , S. Tachibana , H. C. Connolly Jr. & D. S. Lauretta
Evaporation or freezing of water-rich fluids with dilute concentrations of dissolved salts can produce brines, as observed in closed basins on Earth and detected by remote sensing on icy bodies in the outer Solar System . The mineralogical evolution of these brines is well understood in regard to terrestrial environments , but poorly constrained for extraterrestrial systems owing to a lack of direct sampling. Here we report the occurrence of salt minerals in samples of the asteroid (101955) Bennu returned by the OSIRIS-REx mission . These include sodium-bearing phosphates and sodium-rich carbonates, sulfates, chlorides and fluorides formed during evaporation of a late-stage brine that existed early in the history of Bennu’s parent body. Discovery of diverse salts would not be possible without mission sample return and careful curation and storage, because these decompose with prolonged exposure to Earth’s atmosphere. Similar brines probably still occur in the interior of icy bodies Ceres and Enceladus, as indicated by spectra or measurement of sodium carbonate on the surface or in plumes .
Brines (over dissolved solids) are environments in which life could have evolved or might persist in the Solar System , and are targets for spacecraft exploration. Evaporation or freezing can lead to the formation of brines from which a variety of minerals (for example, carbonates, sulfates and halides) precipitate. On Earth, such mineral deposits are a major source of technologically critical elements . On Mars, brine freezing points extend to approximately , prolonging the liquid state of water . Icy outer Solar System bodies contain subsurface brines, sometimes as oceans. Evidence of subsurface brines is found on Saturn’s moon Enceladus and the dwarf planet Ceres , the largest body in the asteroid belt.
Our knowledge of brines beyond Earth is hampered by a lack of samples. Remote-sensing observations of Mars, Ceres and Enceladus limit our ability to determine precipitated phases in minor to trace abundances, unravel the age and timing of fluid evolution and precipitation and determine the compositions of the associated fluids. Evaporite phases known from meteorites are extremely limited. These include sulfates and halides in Martian nakhlites , intrusive igneous rocks that experienced secondary alteration, and potentially indigenous halite in ordinary chondrites .
Early analyses of samples from Bennu recorded evidence of pervasive aqueous alteration-including hydrated phyllosilicate clay minerals,
Fig.1|Carbonate occurrences and textures in Bennu samples. a, Multiphase particle exhibiting successive growth of calcite (c), magnetite (mt) and zoned Mg ,Na phosphate (ph), set in a matrix of phyllosilicates (multielement X-ray map; sample no. OREX-803065-0).b, HR-CL image of zoned carbonate. A core of -bearing magnesite (M) appears dark (non-luminescent) and is surrounded by multiple dolomite overgrowths (D) exhibiting a range of luminescence intensity (dull to bright) around 650 nm due to Mn variations.
carbonates, magnetite and sulfides -similar to samples from asteroid (162173) Ryugu returned by the Hayabusa2 mission and the most extensively aqueously altered carbonaceous chondrites (for example, Ivuna-type (CIs)). Pervasive aqueous alteration did not occur on Bennu itself, which is a second- or later-generation rubble pile formed within the past 65 million years , but on Bennu’s larger parent asteroid in the early Solar System . Remote sensing of Bennu by the OSIRIS-REx mission showed distinct boulder populations that probably formed at different depths within the parent body and were probably sampled by the spacecraft .
The Bennu samples contain an array of phases formed by precipitation from a fluid. The most abundant of these phases include sulfides, magnetite and carbonates (10, 5 and , respectively, by X-ray diffraction of a bulk sample ), although concentrations differ between individual millimetre-sized asteroidal particles. These phases often occur in association. Sulfides, primarily pyrrhotite, occur as pseudohexagonal mineral grains tens to hundreds of microns in size, micron-size anhedral grains and vug-filling laths, the last of these being associated with magnesian phyllosilicates and apatite (Extended Data Fig. 1a). Carbonate includes grains of calcite ( ), dolomite ( ) and Fe,Mn-bearing magnesite ( ). Using scanning electron microscopy (SEM), we observed subhedral to rounded calcite occurring with magnetite ( ), the latter as framboids (Fig. 1a), plaquettes and spherules. These phases also appear separately. Calcite occurs as ovoid shapes with aspect ratio of roughly 2:3 (Extended Data Fig. 1b), and magnetite framboids occur in veins. SEM and electron microprobe analysis (EMPA) show that the calcite has near-end member composition ( or less and or less ; Extended Data Fig. 2).
Intergrowths of -bearing carbonates, including dolomite and -bearing magnesite, are observed using SEM and high-resolution cathodoluminescence (HR-CL). Composite grains exhibit mixed cores of Fe,Mn-bearing magnesite and dolomite, sometimes rimmed by subsequently precipitated dolomite (Fig. 1b). Dolomite also occurs as veins cross-cutting the phyllosilicate matrix and grains as the dominant phase at millimetre scale. SEM and EMPA indicate dolomite of subequal molar Ca and Mg , with minor Fe and Mn (under , under ; Extended Data Fig. 2). -bearing magnesites are Mg dominant, with under , under and under (Extended Data Fig. 2).
Phase identification confirmed by SEM (sample no. OREX-800045-106). c, X-ray map of molecular carbonate acquired using scanning transmission X-ray microscopy by integration of the area under the 290.5 eV peak (yellow) overlaid on an inverted bright-field TEM image of sample no. OREX-803030-100, demonstrating that molecular carbonate is heterogeneous and ubiquitous in phyllosilicates. The spectrum of the outlined area is shown in Extended Data Fig. 3. Scale bars, and .
In addition, we observed a continuum of submicron amorphous to molecular carbonate occurring with phyllosilicates (Fig.1c) using transmission electron microscopy (TEM) and scanning transmission X-ray microscopy. This carbonate exhibits the peak characteristic of the carbonate functional group (Extended Data Fig. 3), but does not diffract as crystals on TEM. Similar amorphous carbonate was observed in Ryugu samples . This carbonate could represent an important reservoir of total carbonate ions in Bennu samples, given the abundance of phyllosilicates (about .
Nanometre- to micron-sized carbonate grains were studied using TEM (Fig. 2a), including selected-area electron diffraction (SAED). The phase is sensitive to beam damage. Co-occurring phases include calcite, , pyrrhotite, pentlandite and phyllosilicates. carbonate studied by SAED around 1 month following sample allocation yielded -spacings consistent with hydrated carbonates gaylussite or pirssonite (Extended Data Table 1). The 2.84- -spacing is inconsistent with anhydrous
Fig. 2 | Hydrated Na,Ca carbonate. a, carbonate grain, studied about 1 month following removal from nitrogen storage in the curatorial facility, exhibits SAED -spacing consistent with the hydrated phases gaylussite or pirssonite. The mineral is sensitive to beam damage (dark spot within grain), consistent with a hydrated phase (multielement Kα X-ray map; sample no. OREX-800045-102).b, NaCl particles grown on the same grain after 5 months (multielement Kα X-ray map). Scale bars, 200 nm .
Fig. 3 | Mg,Na phosphate occurs as sheets and veins. Mg,Na phosphate occurs with Mg phyllosilicates largely free of micron-sized sulfide inclusions. The Mg, Na phosphate-Mg phyllosilicate veins rim large dolomite (Dol) grains that include magnetite (multielement Κα Χ-ray map; sample no. OREX-803085-100). Scale bar, .
Na ,Ca carbonate, nyerereite ( ), suggesting that the Bennu carbonate is hydrated. The same grain examined roughly 5 months later following continuous storage in an air-filled desiccator showed extensive alteration, including NaCl growth on the surface (Fig. 2b), suggesting that the phase is highly reactive in air.
Magnesium sodium phosphate forms bright coatings on some Bennu particles (Extended Data Fig. 4a). It occurs as blocky grains with textures indicative of desiccation. Using X-ray diffraction (XRD), we show that Mg,Na phosphate in Bennu samples is amorphous (Extended Data Fig.5), probably the result of desiccation ,Na phosphate occurs as a late-stage phase in calcite-magnetite-rich vugs (Fig. 1a); on irregular broken surfaces, suggesting complex three-dimensional vein shapes (Extended Data Fig. 4b); and associated with veins of Mg phyllosilicates lacking micrometre-sized sulfide inclusions that rim large dolomites (Fig. 3). Using SEM energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), we observed up to , although typically . Some grains exhibit approximate Na zonation of (Fig. 1a). Minor concentrations of K ( or less), Cl ( or less) and F ( or less) are detected by EMPA.
Late-stage, sodium-rich phases typically occur as isolated veins or individual grains, rather than being associated with other salts. Veins of Na carbonate up to in width and in length form segments, possibly exposures of a continuous sheet, bounding a clast (Fig. 4a and Extended Data Fig. 4). Within these veins, Na carbonate
occurs as randomly oriented needles of width below and length (Fig. 4b). Both SEM and TEM show that this phase is beam sensitive, probably reflecting the hydrated nature of the phase, and is composed of Na, C and O (Extended Data Fig. 6a). In TEM bright-field imaging, Na carbonate has a highly porous and lacy texture (Extended Data Fig. 6d), possibly reflecting, in part, damage due to focused ion beam (FIB) milling. Scanning TEM (STEM)-based electron energy-loss spectroscopy (EELS) mapping shows a sharp peak at around 290 eV in the carbon K edge (Extended Data Fig. 6b), consistent with carbonate groups. SAED (Extended Data Fig. 6c and Extended Data Table 2) from several locations shows that the Na carbonate is poorly crystalline. Matches for carbonates with allowable and H and measured -spacings include the hydrous phase trona and the H -bearing phases wegscheiderite and nahcolite . Wegschiederite is the poorest fit to -spacings and trona the best, although the nanocrystalline nature increases uncertainty. We favour identification as trona but cannot exclude nahcolite or a mixture of the two.
Sodium sulfate occurs as distinct grains of roughly within a single particle dominated by phyllosilicates (Fig. 5a). The composition of sodium sulfate by EDS is and , yielding a formula of , a reasonable approximation for thénardite .
Halite and sylvite were observed as angular to rounded grains smaller than (mostly under ) in size, co-existing with calcic pyroxene and plagioclase in a Na-rich phyllosilicate matrix (Fig. 5b and Extended Data Fig. 7). Time-of-flight-secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) indicates variable Na and K between grains. Both phases contain detectable, although variable, F. Reimaging of the particle after 8 months in an air-filled autodesiccator showed that halite-sylvite grains had disappeared, leaving voids (Extended Data Fig. 7e).
Sodium fluoride occurs as rare grains roughly in size, co-existing with phyllosilicate matrix and Mg,Na phosphate (Fig. 5c). The composition of sodium fluoride by EDS is and , corresponding to a formula of . No Cl was detected. Given the uncertainties in analysis of small, irregular grains, this is a reasonable approximation for villiaumite (NaF).
The occurrence of diverse salts, particularly Na-rich salts, distinguishes Bennu samples from meteorites, in which evaporite minerals are rare. Extraterrestrial halite and sylvite have been reported in both ordinary chondrites and aqueously altered Mighei-type chondrites . HydratedNa sulfate (for example,bloedite, (ref.21)) in the CI chondrite Ivuna was attributed to terrestrial alteration. Surficial sulfates and halite formed in the Mighei-type chondrite Winchcombe days to months after its fall . These observations support the
Fig. 4 | Na carbonate vein or sheet. a, Na carbonates (orange) underlie a flat surface, which is itself overlain by dolomite-bearing (teal), phyllosilicate-rich (purple) host rock containing magnetite and sulfide (red) (multielement Kα X-ray map; sample no. OREX-803088-0). b, Na carbonate, occuring as needles
of less than wide and long, in a vein or sheet that underlies a clast (backscattered electron (BSE) image; sample no. OREX-803088-0). Scale bars, (a) and (b).
Fig.5 | Na-rich evaporite phases. a, Na sulfate, probably thénardite, occurs as multiple grains (roughly ) in a phyllosilicate-dominated clast (BSE image; sample no. OREX-803172-0). b, Halite and sylvite occur in a particle with calcic pyroxene (Cpx) and plagiolcase (PI) (ToF-SIMS ion map; sample no.
OREX-501070-0). c, Sodium fluoride grains of approximately , possibly villiaumite, occur with phyllosilicates and Mg,Na phosphate (secondary electron image; sample no. OREX-803174-0). Scale bars, and .
idea that extensive sulfate veining in CI chondrites, once attributed to asteroidal aqueous alteration, formed by terrestrial alteration -as does the alteration of carbonate (Fig. 2b) and complete loss of NaCl and KCl (Extended Data Fig. 7e) in Bennu samples stored in air-filled desiccators over 5-8 months at relative humidity of around .
Volatile element depletions observed in chondrites that have had residence times on Earth from years to centuries could be explained in part by loss of evaporites rich in and S due to prolonged contact with air and attendant water vapour. By contrast, Bennu samples stored in nitrogen (much less than relative humidity) retained their Na-rich evaporite phases, including Na sulfate, carbonate and fluoride. In the absence of sample return, curation and storage during analysis under carefully controlled conditions (in nitrogen), this full array of salts would not have been discovered.
The array of salts and associated phases in Bennu samples suggests that a protracted fluid evolution occurred on Bennu’s parent asteroid, notably forming veins that cross-cut the host rock. On Earth, these salts form primarily by precipitation from fluids. Closed basins serve as the optimal terrestrial analogue for Bennu’s parent body, which would have undergone limited or no input of fluid during evaporation or freezing. In terrestrial closed basins, dilute solutions can produce brines through evaporation or freezing , and the nature of those brines is controlled largely by mineral precipitation events, termed chemical divides. Carbonate precipitation has been suggested to produce fluids rich in Na , and Cl , and poor in Mg and .
Among the best-studied terrestrial basins with early carbonate precipitation is Searles Lake in California, USA . Calcite and dolomite formed there by precipitation primarily because of initial saturation of the fluid, rather than evaporation. carbonate (gaylussite/pirssonite) at Searles Lake, formed during syndepositional back-reaction between previously formed carbonate and Na-rich brine, was the last phase to precipitate before evaporation dominated. Later phases in the stratigraphic sequence at Searles Lake, including Na sulfate, Na carbonate and Na chloride, form an evaporite sequence. Similar studies have been conducted for freezing of terrestrial lakes and proposed brines on outer planet moons .
Bennu samples contain six of the minerals observed at Searles Lake: calcite, dolomite, gaylussite/pirssonite, thénardite, trona and halite. In the absence of petrographic constraints on the timing of the latter four phases, we adopt the Searles Lake order of formation (Fig. 6). Four salt or associated phases in Bennu samples are not observed at Searles
Lake. Abundant magnetite was an early-formed precipitate, as evidenced by magnetite included in dolomite (Fig. 3). Magnetite plaquette and framboid shapes may form by interaction of iron sulfides with an alkaline fluid , evidenced by surficial Na coating magnetite framboids in the Tagish Lake ungrouped carbonaceous chondrite . Coprecipitation of sulfide and apatite, consistent with their co-occurrence in vugs, may have occurred in neutral fluids before calcite precipitation. Together, calcite, dolomite, magnesite, magnetite, apatite and gaylussite/pirssonite were formed during the early stages of waterrock interactions on the parent body.
By contrast, Na-bearing phosphate, Na carbonate, sulfate, chloride, fluoride and K chloride form a late-stage evaporite sequence. Magnesium sodium phosphates probably precipitated in the middle of the mineral sequence, based on relevant terrestrial analogues and their spatial relationships (Figs. 1a and 6). The low-temperature secondary mineral apexite ( (ref. 31)), from Nevada, USA, occurs with calcite and gaylussite, suggesting a relationship. In Bennu’s parent body, phosphate abundance was probably controlled by the apatite-carbonate buffer , and evaporation increased Na concentrations to the point at which Mg ,Na phosphate precipitated. Following precipitation of Na sulfate and Na carbonate, sylvite coprecipitated with halite. Na fluoride probably precipitated after halite when Cl in the fluid was controlled by the solubility of halite. Bennu halides contain tenths of a weight percentage of F , consistent with high F concentration in the fluid. Other classes of minerals observed in closed basins on Earth, including borates and lithium-rich fluorides and brines, are not observed in Bennu samples, consistent with the parts-per-million concentrations of B and Li in their bulk composition .
The salt sequence recorded in the Bennu samples (Fig. 6) may partially constrain the temperature within the parent body, and the relative roles of evaporation and freezing, which could occur in a liquid brine as low as the eutectic . Modelling of the Searles Lake evaporites constrains temperatures to (ref.4). Although we have far fewer constraints for Bennu’s parent body (for example, , co-occurrence of minerals, initial fluid composition), this temperature range is consistent with maximum formation temperatures for gaylussite (below (ref. 33)) and pirssonite (below (ref.34)) and minimum equilibrium formation temperature for trona (above (ref. 35 )); it is also compatible with temperatures inferred from co-existing sulfide compositions in Bennu samples. We recognize that trona can form by flash-freezing of brines occuring with , an association not observed in Bennu samples. Together, these
Fig. 6 | Sequence of mineral phases formed as the brine on Bennu’s parent body evaporated. Black bars indicate the appearance of phases formed by precipitation and evaporation as a function of approximate percentage of brine evaporation, determined by the salinity at which the phase would first appear (Methods). The first and final appearances of a variety of elements, along with evolution from neutral to alkaline, Na -rich fluids, are shown at the top.
geothermometer temperatures favour evaporation, rather than freezing, as the dominant control on fluid composition, at least through the formation of Na carbonate. Fluid freezing following Na carbonate formation is possible.
The setting and relative timing of salt formation can be constrained by the evaporation required. Single-phase evaporite veins suggest precipitation in cracks within Bennu’s parent body. Whether these are small-scale offshoots of a larger brine body is unclear. Preliminary calculations (Methods) suggest formation of Na carbonate and Na chloride at a minimum of evaporation. The physical plausibility of extensive evaporation of a fluid moving solely through cracks is unconstrained. By contrast, larger volumes of water, from which evaporating brine could be periodically injected into small fractures, would be consistent with findings from spacecraft observations of Bennu. Sedimentary deposition of large clasts within layered boulders on Bennu would require water several metres deep inside the parent body . Metre-scale bodies of water on Bennu’s parent body are evidenced by veins within boulders on Bennu ; spectral features suggest that these veins are primarily carbonates (calcite, dolomite, magnesite) and associated organics. Smaller-scale carbonate veins have been observed in a Bennu sample (Fig. 4 and Extended Data Fig. 4), albeit as Na carbonate, which was not detected on Bennu during proximity operations. This is, perhaps, not surprising given the dominance of carbonates in Bennu samples. We suggest that carbonate veins on Bennu are metre-scale brine pockets that produced the salts observed and were trapped following global alteration.
Brines are a subject of intense interest to the planetary science community in regard to understanding the internal structure of ice-rich worlds, and to the formation and preservation of prebiotic organics and their astrobiological potential. Samples returned from the carbonaceous asteroid Ryugu contain carbonates, phosphate and Na carbonate . Extracts produced with hot water, termed salts, contain ( ) of about 0.9 and, for formic acid extracts, termed carbonates, this value is roughly 0.10-0.15 (ref. 42), suggesting that additional Na-rich evaporite phases may be present in Ryugu samples.
Sodium carbonate (possibly hydrated) and hydrated sodium chloride were spectrally identified in high-albedo areas on Ceres .These
deposits probably result from recent emplacement of deep-seated brines, perhaps by impact processes . Hydrated Na sulfates and carbonates exposed on the surface of an airless body dehydrate in years , dependent in part on temperature. The occurrence of Na carbonate on Bennu’s parent body suggests that its ancient brine, at about 55% evaporation, produced evaporites similar to those emplaced recently on Ceres. Furthermore, earlier stages of water-rock interaction and evaporation may have produced abundant carbonates, magnetite and phosphates on Ceres by analogy with Bennu. Ammonium chloride or ammonium carbonates observed in bright deposits on Ceres suggest brine temperatures much lower than those for mixtures. These phases have not yet been observed in Bennu material, but comparatively high concentrations of ammonium ( ) occur in a hot-water extract of bulk sample .
Active plumes have been observed on Enceladus, with ejected material forming the faint E ring around Saturn . Salt-rich ice grains from these plumes, analysed by Cassini’s Cosmic Dust Analyzer, showed ions of and , including Na carbonate and Na phosphate . On Enceladus, active subsurface brine oceans cryovolcanically erupt materials comparable to those of the ancient evaporites from Bennu’s parent body. Strong scientific justification exists for future missions to Ceres and Enceladus.
The evolving brine and phyllosilicate-rich host rock on Bennu’s parent body pose an intriguing, but untested, environment for prebiotic organic syntheses in a single location. Among the most interesting challenges is the origin of prebiotic organic molecules, particularly nucleotides (nucleobase + sugar + phosphate). Bennu samples contain nucleobases , including the five canonical nucleobases that comprise nucleic acids in terrestrial biology. Minerals that catalyse the sugar ribose include hydroxyapatite , and salts can catalyse the formation of nucleosides (nucleobase + sugar) . Although both phosphate and salts are observed in Bennu samples, experimental studies are needed to determine whether nucleotides could have formed in the chemical conditions on Bennu’s parent body. If nucleotides form, polymers of monomers can be catalysed by montmorillonite , although such a process has not been demonstrated for the phyllosilicate phases in Bennu samples. Finally, as polymers increase in length, adsorption strength to the mineral surface increases . These polymers could be released by concentrated salt solutions. Such processes have yet to be studied or their products observed in Bennu samples; nevertheless, the presence of clays, phosphates and evaporites indicative of alkaline fluids makes Bennu a promising target for investigation of potential prebiotic organic synthesis.
Online content
Any methods, additional references, Nature Portfolio reporting summaries, source data, extended data, supplementary information, acknowledgements, peer review information; details of author contributions and competing interests; and statements of data and code availability are available at https://doi.org/10.1038/s41586-024-08495-6.
Tutolo, B. M. & Tosca, N. J. Dry, salty, and habitable: the science of alkaline lakes. Elements 19, 10-14 (2023).
Postberg, F. et al. Sodium in salts in E-ring ice grains from an ocean below the surface of Enceladus. Nature 459, 1098-1101 (2009).
De Sanctis, M. C. et al. Bright carbonate deposits as evidence of aqueous alteration on (1) Ceres. Nature 536, 54-57 (2016).
Olson, K. J. & Lowenstein, T. K. Searles Lake evaporite sequences: indicators of late Pleistocene/Holocene lake temperatures, brine evolution, and . GSA Bull. 133, 2319-2334 (2021).
Lauretta, D. S. et al. Asteroid (101955) Bennu in the laboratory: properties of the sample collected by OSIRIS-REx. Meteorit. Planet. Sci. 59, 2453-2486 (2024).
Bada, J. L. How life began on Earth: a status report. Earth Planet. Sci. Lett. 226, 1-15 (2024).
Bowell, R. J., Lagos, L., de los Hoyos, C. R. & Declerco, J. Classification and characteristics of natural lithium resources. Elements 16, 259-264 (2020).
Mancinelli, R. L., Fahlen, T. F., Landheim, R. & Klovstad, M. R. Brines and evaporites: analogs for Martian life. Adv. Space Res. 33, 1244-1246 (2004).
Hansen, C. J. et al. Enceladus’ water vapor plume. Science 311, 1423-1425 (2006).
Treiman, A. H. The nakhlite meteorites: augite-rich igneous rocks from Mars. Geochemistry 65, 203-270 (2005).
Zolensky, M. E. et al. Asteroidal water within fluid inclusion-bearing halite in an chondrite, Monahans (1998). Science 285, 1377-1379 (1999).
Walsh, K. J. et al. Numerical simulations suggest asteroids (101955) Bennu and (162173) Ryugu are likely second or later generation rubble piles. Nat. Commun. 15, 5653 (2024).
Lauretta, D. S. et al. The OSIRIS-REx target asteroid (101955) Bennu: constraints on its physical, geological, and dynamical nature from astronomical observations. Meteorit. Planet. Sci. 50, 834-849 (2015).
DellaGiustina, D. N. et al. Variations in color and reflectance on the surface of asteroid (101955) Bennu. Science 370, eabc3660 (2020).
Rozitis, B. et al. Asteroid (101955) Bennu’s weak boulders and thermally anomalous equator. Sci. Adv. 6, eabc3699 (2020).
Lauretta, D. S. et al. Spacecraft sample collection and subsurface excavation of asteroid (101955) Bennu. Science 377, 285-291 (2022).
Jawin, E. R. et al. Boulder diversity in the nightingale region of asteroid (101955) Bennu and predictions for physical properties of the OSIRIS-REx sample. J. Geophys. Res. Planet. 128, e2023JE008019 (2023).
Stroud, R. M. et al. Electron microscopy observations of the diversity of Ryugu organic matter and its relationship to minerals at the micro- to nano-scale. Meteorit. Planet. Sci. 59, 2023-2043 (2024).
Gainsforth, Z. et al. Coevolution of phyllosilicate, carbon, sulfide, and apatite in Ryugu’s parent body. Meteorit. Planet. Sci. 59, 2073-2096 (2024).
Barber, D. J. Matrix phyllosilicates and associated minerals in C2M carbonaceous chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta 45, 945-970 (1981).
DuFresne, E. R. & Anders, E. On the chemical evolution of carbonaceous chondrites. Geochim. Cosmochim. Acta 26, 1085-1114 (1962).
Jenkins, L. E. et al. Winchcombe: an example of rapid terrestrial alteration of a CM chondrite. Meteorit. Planet. Sci. 59, 988-1005 (2024).
Gounelle, M. & Zolensky, M. E. A terrestrial origin for sulfate veins in Cl1 chondrites. Meteorit. Planet. Sci. 36, 1321-1329 (2001).
Braukmüller, N., Wombacher, F., Hezel, D. C., Escoube, R. & Müller, C. The chemical composition of carbonaceous chondrites: implications for volatile element depletion, complementarity and alteration. Geochim. Cosmochim. Acta 239, 17-48 (2018).
Hardie, L. A. & Eugster, H. P. The evolution of closed-basin brines. In Morgan, B. A. (ed.) Fiftieth Anniversary Symposia: Mineralogy and Petrology of the Upper Mantle, Sulfides, Mineralogy and Geochemistry of Non-Marine Evaporites: Mineralogical Society of America Special Paper 3, 273-290 (Mineralogical Society of America, 1970).
Tosca, N. J. & Tutolo, B. M. How to make an alkaline lake: fifty years of chemical divides. Elements 19, 15-21 (2023).
Smith, G. I. & Stuiver, M. Subsurface stratigraphy and geochemistry of late Quaternary evaporites, Searles Lake, California. Geol. Surv. Prof. Pap. 1043, 1-130 (1979).
Naseem, M. et al. Salt distribution from freezing intrusions in ice shells on ocean worlds: application to Europa. Planet. Sci. J. 4, 181 (2023).
Sridhar, S., Bryson, J. F. J., King, A. J. & Harrison, R. J. Constraints on the ice composition of carbonaceous chondrites from their magnetic mineralogy. Earth Planet. Sci. Lett. 576, 117243 (2021).
White, L. et al. Evidence for sodium-rich alkaline water in the Tagish Lake parent body and implications for amino acid synthesis and racemization. Proc. Natl Acad. Sci. USA 117, 11217-11219 (2020).
Kampf, A. R., Mills, S. J., Nash, B. P., Jensen, M. & Nikischer, T. Apexite, , a new struvite-type phase with a heteropolyhedral cluster. Am. Min. 100, 2695-2701 (2015).
Postberg, F. et al. Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean. Nature 618, 489-493 (2023).
Köningsberger, E., Köningsberger, L.-C. & Gamsjäger, H. Low-temperature thermodynamic model for the system . Geochim. Cosmochim. Acta 63, 3105-3119 (1999).
Jagniecki, E. A., Jenkins, D. M., Lowenstein, T. K. & Carroll, A. R. Experimental study of shortite formation and application to the burial history of the Wilkins Peak Member, Green River Basin, Wyoming, USA. Geochim. Cosmochim. Acta 115, 31-45 (2013).
Jagniecki, E. A., Lowenstein, T. K., Jenkins, D. M. & Demicco, R. V. Eocene atmospheric CO2 from the nahcolite proxy. Geology 43, 1075-1078 (2015).
Fox-Powell, M. G. & Cousins, C. R. Partitioning of crystalline and amorphous phases during freezing of simulated Enceladus ocean fluids. J. Geophys. Res. Planets 126, e2020JE006628 (2021).
Ishimaru, K. & Lauretta, D. S. Analysis of layered boulders on asteroid (101955) Bennu and their implications for fluid flow on the parent body. Meteorit. Planet. Sci. 59, 193-210 (2023).
Kaplan, H. H. et al. Bright carbonate veins on asteroid (101955) Bennu: implications for aqueous alteration history. Science 370, eabc3557 (2020).
National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Origins, Worlds, and Life: A Decadal Strategy for Planetary Science and Astrobiology 2023-2032 (The National Academies Press, 2023).
Nakamura, T. et al. Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: direct evidence from returned samples. Science 379, eabn8671 (2022).
Matsumoto, T. et al. Sodium carbonates on Ryugu as evidence of highly saline water in the outer Solar System. Nat. Astron. https://doi.org/10.1038/s41550-024-02418-1 (2024).
Yoshimura, T. et al. Chemical evolution of primordial salts and organic sulfur molecules in the asteroid 162173 Ryugu. Nat. Commun. 14, 5284 (2023).
Raponi, A. et al. Mineralogy of Occator Crater on Ceres and insight into its evolution from the properties of carbonates, phyllosilicates, and chlorides. Icarus 320, 83-96 (2019).
De Sanctis, M. C. et al. Fresh emplacement of hydrated sodium chloride on Ceres from ascending slaty fluids. Nat. Astron. 4, 786-793 (2020).
Raymond, C. A. et al. Impact-drive mobilization of deep crustal brines on dwarf planet Ceres. Nat. Astron 4, 741-747 (2020).
McCord, T. B. et al. Thermal and radiation stability of the hydrated salt minerals epsomite, mirabilite, and natron under Europa environmental conditions. J. Geophys. Res. 106, 3311-3319 (2001).
Glavin, D. P. et al. Abundant ammonia and nitrogen-rich soluble organic matter in samples from asteroid (101955) Bennu. Nat. Astron. https://doi.org/10.1038/s41550-024-02472-9 (2025).
Spencer, J. R. et al. Cassini encounters Enceladus: background and the discovery of a south polar hot spot. Science 311, 1401-1405 (2006).
Usami, K. & Okamoto, A. Hydroxyapatite: catalyst for a one-pot pentose formation. Org. Biomol. Chem. 15, 8888-8893 (2017).
Fuller, W. D., Sanchez, R. A. & Orgel, L. E. Studies in prebiotic synthesis. VII. Solid-state synthesis of purine nucleosides. J. Mol. Evol. 1, 249-257 (1972).
Ferris, J. P., Hill, A. R. Jr., Liu, R. & Orgel, L. E. Synthesis of long prebiotic oligomers on mineral surfaces. Nature 318, 59-61 (1996).
Hill, A. R., Böhler, C. & Orgel, L. E. Polymerization on the rocks: negatively charged a-amino acids. Orig. Life Evol. Biosph. 28, 235-243 (2001).
Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
(c) This is a U.S. Government work and not under copyright protection in the US; foreign copyright protection may apply 2025
Methods
Samples
The samples studied were derived from two sources: spillover on the avionics deck, outside the spacecraft’s touch-and-go sample acquisition mechanism (TAGSAM) , and the bulk sample within TAGSAM itself. Samples from the avionics deck were part of the ‘quick-look’ phase of preliminary examination and are denoted OREX-5#####-#; TAGSAM samples are denoted OREX-8#####-#. All samples studied are aggregates of particles less than a few millimetres in the longest dimension . Samples were curated in high-purity nitrogen at NASA’s Johnson Space Center, shipped in containers either sealed in a nitrogen glove box or flushed with nitrogen and, except as noted, stored in nitrogen in the laboratories of individual analysts. Even with handling in air during sample preparation and equipment loading, most samples had been exposed to air for only hours to days. For complete details of sample handling following return, see ref. 5 .
Optical microscopy
Reflected-light images of unprepared particles were acquired using a Keyence VHX-7000 4 K digital microscope in the Kuiper-Arizona Laboratory for Astromaterials Analysis (K-ALFAA) at the University of Arizona.
SEM
At the Natural History Museum in London, rough, coated particles were analysed at 6 kV in high vacuum using a FEI Quanta 650 field emission (FE)-SEM equipped with a Bruker QUANTAX EDS system and an annular, high-sensitivity XFlash FlatQUAD silicon-drift detector (SDD). They were then embedded in epoxy, polished, carbon coated and analysed using a ZEISS Ultra plus FE-SEM and Oxford Instruments AZtec EDS system with a conventional, large-area Ultim Max 170 SDD. An intermediate accelerating voltage of 10 kV was applied to limit the interaction volume of emitted X-rays to the submicrometre scale. Hyperspectral imaging datasets, providing complete spectra for each pixel of the SEM image, were acquired of whole particles using automated stage control at pixel resolutions of .
At the Smithsonian Institution’s National Museum of Natural History in Washington, DC, fine to coarse particles were mounted on iridiumcoated Parafilm. then coated with iridium and analysed at 15 kV and around 0.5 nA in high vacuum using a Thermo Fisher Quattro FE-SEM equipped with two opposing Thermo Fisher UltraDry EDS detectors. Elemental maps were acquired by both detectors at roughly per pixel using Thermo Fisher Pathfinder software. Both large-area detectors were used simultaneously to acquire fast maps with high counts, and to mitigate certain shadowing issues when analysing rough samples. Maps of loose grains were investigated, then used to inform sectioning. Samples were then mounted in epoxy, cut in half, remounted and polished. Polished sections were coated with iridium and analysed at 15 kV and about 0.5 nA . Some images and spectra of particles and polished samples were acquired at 7 kV , to reduce interaction volume.
At the Johnson Space Center, sample nos. OREX-803065-0 and OREX-803174-0 were characterized using a JEOL 7600 F FE-SEM equipped with a SSD type Oxford Instruments Ultim Max EDS detector. Particles were attached to an Al cylinder SEM mount using double-sided C tape. Following initial documentation by optical microscopy, samples were sputter coated with about 5 nm of C to assist with charge dissipation during SEM analysis. Oxford AZtec ‘Point & ID’ and ‘Mapping’ software was used for imaging, point spectra, element mapping and data reduction. Characterization of regions of interest was performed at an accelerating voltage of 15 kV using both secondary electron and low-angle BSE imaging modes. EDS spectra were acquired at 15 kV , with acquisition times ranging from 20 to 200 s and an incident beam current of approximately 900 pA . As with point spectra, EDS element maps
( pixels) were acquired at 15 kV and magnification ranging from to , with a dwell time of 400 ms and three to five frame accumulations. To confirm light element identification, some point analyses were also reacquired at an accelerating voltage of 5 kV .
At Curtin University, a evaporative carbon coat was applied before characterization by secondary electron and BSE imaging, electron backscatter diffraction (EBSD) and EDS mapping, using a Tescan MIRA3 VP FE-SEM fitted with an Oxford Instruments AZtec v.5.1 Symmetry EBSD-EDS acquisition system at the John de Laeter Centre (JdLC). Secondary electron and BSE imaging was performed using 5 kV acceleration voltage. EBSD data were collected using 20-kV acceleration voltage, roughly beam current, stage tilt, map step size 60 nm , halite match units and frame acquisition time. EBSD data were processed using AZtecCrystal 2.1 software, including removal of isolated misindexed points and zero-solution extrapolation to six nearest neighbours.
HR-CL
HR-CL was performed using a MonoCL4 GATAN system and a highsensitivity photomultiplier mounted on a field emission gun SEM (JEOL JSM7000F) at Centre de Recherches sur l’HétéroEpitaxie et ses Applications, Valbonne, France. Panchromatic images were acquired using a high-sensitivity photomultiplier with wavelength sensitivity ranging from 190 to 900 nm . The image of OREX-800045-106 was acquired at room temperature and 5 keV , with a current of 4 nA and pixel time of .
EMPA
Electron microprobe analysis was conducted on Ir-coated specimens using the JEOL 8530 F+ Hyperprobe Field Emission Electron Probe Microanalyzer at the Smithsonian Institution. Carbonate analyses were run at 15 kV and 10 nA , with an analytical spot size of . Fe and Mn were analysed using a LIFL crystal, Mg using a TAPL crystal and Ca using a PETL crystal. Standard analyses were performed on magnetite (USNM 114887), calcite (USNM 13621), dolomite (USNM 10057), siderite (R-2460) and rhodonite. Secondary standardization was conducted using calcite, dolomite and rhodochrosite; analyses of magnetite and olivine were run under the same conditions. Analyses were conducted at 15 kV and 10 nA , with an analytical spot size of . Standard analyses were performed on chromite (USNM117075), ilmenite (USNM 96189), magnetite (USNM 114887), manganite (USNM 157872), bytownite (R-2912), forsterite (P140), San Carlos olivine (USNM 111312/444;Fo90) and Springwater olivine (USNM 2566; Fo83). Secondary standardization was conducted using magnetite, San Carlos olivine and Springwater olivine.
EMPA analyses were carried out using a Cameca SX-100 electron microprobe located at K-ALFAA, University of Arizona. To prevent charging of the sample during EMP analysis, the section was coated with a thin film of carbon ( 20 nm ). Wavelength-dispersive X-ray spectroscopy analyses of Mg ,Na phosphate were conducted using a beam size, acceleration voltage of 15 kV and beam current of 8 nA . The standards used for Mg ,Na phosphate were fluorapatite (F, P, Ca), olivine (Si, Mg), rhodonite (Mg), fayalite (Fe), anorthite (Al), baryte (S), potassium feldspar (K) and scapolite (Cl). For carbonates, the standards used were albite ( Na ), olivine ( Si ), dolomite (Mg), calcite ( Ca ), Mn carbonate (Mn), apatite (P), baryte (S) and fayalite (Fe).
FIB-SEM
At the University of Arizona, an electron-transparent (under 100 nm ) section of Na carbonate grains was prepared using the Thermo Fisher Scientific Helios G FIB-SEM, located at K-ALFAA. We followed previously described procedures for the production of electron-transparent cross-sections of fine grains (see, for example, ref.55). Briefly, we deposited a -wide -tall protective capping layer of C on top of a vein containing Na carbonate grains. We used a standard stair-step
cut to create the lamellae, extracted it in situ and thinned it to electron transparency at 30 keV and currents ranging from 2.5 to 0.79 nA .
At Curtin University, three opaque grey particles (OREX-501070-0) were manually separated from 1 mg of aggregate fines collected from the avionics deck (OREX-501021-0) for quick-look analysis, mounted on a carbon tab followed by the application of a evaporative carbon coat. Particles were ion milled parallel to the substrate with a FIB to show particle interiors using a Tescan LYRA dual-beam FIB-SEM in the JdLC at Curtin University, Australia (20231115_FIB-SEM_ CUWA_OREX-501070-0_1). Initially, ion beam energy was used for FIB milling, with a final low-energy step at 5 kV to remove surface damage from milling. The particle was reimaged 8 months following initial FIB milling and storage in an autodesiccator at relative humidity , demonstrating that halite-sylvite grains had disappeared entirely (20240715_FIB-SEM_CUWA_OREX-501021-0_1).
TEM
At the University of Arizona, characterization of the FIB section was performed using the Hitachi HF5000 STEM located at K-ALFAA. This unit is equipped with a cold-field emission gun; a third-order spherical-aberration corrector for STEM mode, bright-field, dark-field and secondary electron STEM detectors; an Oxford Instruments X-Max N 100 TLE EDS system with dual windowless SDDs providing a solid angle of 2.0 sr; and a post-column Gatan Quantum EELS instrument. TEM images and electron-diffraction patterns were acquired with a Gatan OneView 4,000 × 4,000-pixel complementary metal oxide semiconductor camera.
The sample was imaged in, and chemically mapped in, STEM mode (converged beam) using EDS. EDS spectrum images were acquired at 136 -pm probe size and pixels over a energy range with 2,048 channels, a process time setting of 3 (roughly equivalent to a time constant) and a frame time of . Areas of the FIB section were analysed in TEM mode (parallel illumination) for grain size and crystallinity. Bright-field TEM images and SAED patterns were acquired from regions of interest. SAED patterns were measured using the Crystallographic Image Processing Software Package based on calibrated camera constants. EELS spectrum images were acquired in high-angle EELS mode (approximately 60-mrad collection angle) using a 136-pm probe, a spectrometer-entrance aperture, drift tube offset of 270 eV , dispersion of 0.05 eV per channel (around 102.4-eV energy range), varied rectilinear map size (for example, pixels), step size of and acquisition times of 0.002 s for the low-loss region and 0.5 s for the high-loss region. We used a drift tube offset of 270 eV and dispersion of to evaluate the C -K energy-loss near-edge structure (ELNES). The various allotropes of C have distinct ELNES , and so the ELNES of the suspected Na carbonate was used to confirm the presence of the carbonate anion.
At the Schwiete Cosmochemistry Laboratory of Goethe University Frankfurt, we prepared fine-particle samples for TEM analysis by depositing crushed powders onto TEM copper mesh grids with a lacey carbon support. We stored the grids in a desiccator and used gentle plasma cleaning just before TEM analyses. TEM data were collected on a Thermo Scientific Talos F200-X G2 STEM, operated at 200 kV . A Ceta-S camera was used for imaging, and four windowless SDDs for EDS analyses.
At Lawrence Berkeley National Laboratory, microscopy was carried out on the FEI TitanX TEM at the Molecular Foundry, supported by the Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, of the US Department of Energy under contract no. DE-AC02-05CH11231. Imaging was performed in STEM configuration with a high-angle, annular dark-field detector at 300 keV .
XRD
Three white particles picked out from the aggregate sample allocated to the Natural History Museum were mounted on a carbon adhesive disc,
and confirmed as Mg ,Na phosphate using an FEI Quanta 650 SEM-EDS (OREX-800032-110). The mineralogy and crystalline structure of one of the particles (approximately ) was then characterized using micro-XRD. For this, the particle was removed from the carbon disc using a needle and fixed, using a small amount of glue, to a Kapton loop mount. The mount was then attached to an adjustable goniometer and centred in the primary X-ray beam of a Rigaku Rapid II microdiffractometer equipped with a curved, two-dimensional imaging plate detector. The size of the primary X-ray beam was restricted to around using a collimator, and micro-XRD patterns were acquired from the particle with Cu radiation.
Scanning transmission X-ray microscopy
Scanning transmission X-ray measurements were carried out at Beamline 5.3.2.2 of the Advanced Light Source at Lawrence Berkeley National Laboratory, supported by the Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, of the US Department of Energy under contract no. DE-AC0205CH11231. X-ray absorption near-edge stacks were acquired across the C-K edge with pixels at , with an energy step of 0.1 eV or higher. Data were processed using Labview and Python. and evaporite standards were produced by drop casting a DI solution of each salt onto a TEM grid. Following evaporation, carbonate peak positions were measured and then fit using a linear background and a Gaussian; the Gaussian centroid was taken as the position of the carbonate peak. Bennu sample measurements were performed in the same fashion for direct comparison. Beamline C-K edge energy was calibrated using the -s peak of gas . In addition, energy calibration was internally verified for each experimental measurement using the (incident photon flux) minimum. Any calibration drift regardless of cause, whether within a single measurement or between measurements, would show as a drift in the minimum. The minimum was measured at for all datasets, demonstrating that energy calibration was stable and that all spectra can be compared directly with a beamline tolerance below 0.1 eV .
ToF-SIMS
ToF-SIMS mapping was performed using an IONTOF M6 instrument at JdLC, and data were processed using SurfaceLab 7 software (20231125_ SIMS_CUWA_OREX-501070-0_1). Areas of interest were presputtered using a beam for 30 s at 400 nA current. ToF-SIMS mapping utilized a primary beam in positive and negative ion mode, with analysis current, in rapid imaging mode (unbunched) and delayed extraction mass analyser setting. Data were collected with a mass/charge range of Da and effective mass resolution of above 5,000. Mass accuracy and detection limits were typically under 1 ppm for halogens and volatile metal ions of interest. Map pixel size was 58 nm . The Na number of halite-sylvite was calculated from ToF-SIMS data as a ratio of combined detected peak intensities using positive ions (positive ion Na number ) and negative ions (negative ion Na number .
Evaporation calculations
The degree of evaporation can be calculated from the salinity of an evaporating fluid. Modelling of Searles Lake brines yields an approximate salinity for precipitation of carbonate of carbonate of 330 and Na chloride of . In the absence of detailed knowledge of the fluid on Bennu’s parent body, we estimate salinity from Cl concentration and water:rock ratio. The average CI chondrite chlorine concentration of 630 ppm (ref. 59) and a water:rock ratio by mass of 0.5 (ref. 60 ) yields an approximate initial salinity of terrestrial seawater). We recognize the uncertainty in this value, because allowable water:rock mass ratios ( (ref. 60 )), whether Cl was completely dissolved in the fluid, and concentrations of other ions (for example, ) are needed to fully define initial salinity. Using salinity of 125,
formation of carbonate occurs at around evaporation, precipitation of Na carbonate at about evaporation and halite at evaporation. The initial salinity used in the calculation is probably close to an upper limit, resulting in these calculated degrees of evaporation being the probable lower limits of actual evaporation.
Data availability
Instrument data supporting the experimental results from the samples analysed in this study will be available from Astromat (astromat.org) at the DOIs listed in Extended Data Table 3.
53. Bierhaus, E. B. et al. The OSIRIS-REx spacecraft and the touch-and-go sample acquisition mechanism (TAGSAM). Space Sci. Rev. 214, 107 (2018).
54. Lauretta, D. S. et al. OSIRIS-REx sample analysis plan – revision 3.O. Preprint at https:// doi.org/10.48550/arXiv.2308.11794 (2023).
55. Zega, T. J., Haenecour, P. & Floss, C. An in situ investigation on the origins and processing of circumstellar oxide and silicate grains in carbonaceous chondrites. Meteorit. Planet. Sci. 55, 1207-1227 (2020).
56. Hovmöller, S. CRISP: crystallographic image processing on a personal computer. Ultramicroscopy 41, 121-135 (1992).
57. Garvie, L. A. J., Craven, A. J. & Brydson, R. Use of electron-energy loss near-edge fine structure in the study of minerals. Am. Min. 79, 411-425 (1994).
58. Prince, K. C., Avaldi, L., Coreno, M., Camilloni, R. & de Simone, M. Vibrational structure of core to Rydberg state excitations of carbon dioxide and dinitrogen oxide. J. Phys. B At. Mol. Opt. Phys. 32, 2551 (1999).
59. Palme, H. & Zipfel, J. The composition of Cl chondrites and their contents of chlorine and bromine: results from instrumental neutron activation analysis. Meteorit. Planet. Sci. 57, 317-333 (2022).
60. Russell, S. S., Suttle, M. D. & King, A. J. Abundance and importance of petrological type 1 chondritic material. Meteorit. Planet. Sci. 57, 277-301(2022).
Acknowledgements We thank the entire OSIRIS-REx Team for making possible the return of samples from the asteroid Bennu. We thank the Astromaterials Acquisition and Curation Office, part of the Astromaterials Research and Exploration Science Division at Johnson Space Center, for their efforts in sample recovery, preliminary examination and long-term curation.
We also thank support from the OSIRIS-REx Sample Analysis Micro Information System Team. We thank P. Pohwat, G. Farfan and I. Lascu of the Division of Mineralogy, Smithsonian Institution for discussions about terrestrial evaporite minerals. The expertise, constructive comments and guidance of C . Wolner during manuscript preparation, and the assistance of H . Roper in preparing final figures, are greatly appreciated. Constructive and insightful reviews by the reviewers and editor significantly improved the manuscript. This material is based on work supported by NASA award no. NNH09ZDA007O under contract no. NNM10AA11C, issued through the New Frontiers Program. Individual funding was provided by NASA grant no. 80NSSC22K1692 (Z.G. and G.D.), UK Research and Innovation grant no. MR/TO2O261/1 (A.J.K.), UK Science and Technology Facilities Council grant no. ST/V000675/1 (R.H.J.) and Canadian Space Agency Award no. 22EXPOSITO (K.T.T.).
Competing interests The authors declare no competing interests.
Additional information
Correspondence and requests for materials should be addressed to T. J. McCoy. Peer review information Nature thanks Julie Castillo-Rogez, Yasuhito Sekine and the other, anonymous, reviewer(s) for their contribution to the peer review of this work.
Reprints and permissions information is available at http://www.nature.com/reprints.
Extended Data Fig. 1 | Early-forming phases during water-rock interactions on Bennu. (a) Subhedral void with co-existing sulfide laths/blades, apatite, and fibrous phyllosilicates (BSE image; OREX-501062-100). (b) Calcites of near-end
member composition occur often as ovoid shapes resembling terrestrial scalenohedral calcite crystals (BSE image; OREX-501019-0).
Article
Extended Data Fig. 2 | Ca,Mg,Fe,Mn carbonate compositions determined by SEM EDS and EMPA wavelength-dispersive spectrometry. Compositions are plotted in a ternary diagram of , illustrating groupings of
near-end member calcite, dolomite with minor Fe and Mn , and -bearing magnesite (OREX-803071-0, OREX-803085-100, OREX-803090-100, OREX-803098-100, OREX-803102-104, OREX-803102-105).
Extended Data Fig. 3 | STXM spectrum (orange) of a carbonate-rich region of phyllosilicate matrix. STEM EDS shows that the outlined region in Fig. 1c contains abundant carbon, , and detectable K. The between 295 and 305 eV shows features not typical of pure organics but consistent with carbonates. The (blue) and (purple) standards were prepared by allowing of dissolved powder in deionized water to evaporate on a TEM grid. The centroid of the carbonate peak is at 290.50 for for , and 290.46 for Bennu showing excellent experimental agreement.
Extended Data Fig. 4 | Mg,Na phosphate and Na carbonate in millimetersized particles. (a) Optical image of aggregate sample OREX-803013-0, from which Mg ,Na phosphate-bearing sample OREX-803085-0 and Na carbonatebearing sample OREX-803088-0 were separated. The Mg,Na phosphate and
Na carbonate are both light-toned and not readily distinguished at this scale. (b) Mg ,Na phosphate occurs as broken, blocky grains along a three-dimensional surface indicative of a non-linear vein structure (BSE image with semi-transparent Ρ Κα X-ray map overlay; OREX-803085-0).
Extended Data Fig. 5 | X-ray diffraction demonstrates that Mg,Na phosphate is poorly crystalline or amorphous. (a) SEM BSE image of Mg,Na phosphate OREX-800032-110 mounted on a carbon adhesive disc. (b) Optical image of the particle fixed to a Kapton loop using a small amount of glue. (c) Micro-XRD pattern acquired from the same particle showing the lack of coherent diffraction. A small diffraction peak at may be related to matrix material adhering to the surface of the particle.
Article
Extended Data Fig. 6 | TEM data on Na carbonate. (a) EDS map of FIB liftout section. Na carbonate is rimmed by redeposited material from the FIB sectioning. (b) EELS spectrum of Na carbonate in (d). The sharp peak at in the carbon K edge is consistent with the presence of carbonate groups. (c) Selected area diffraction pattern of Na carbonate in Fig. 4d with lines indexed by radial integration of the scattering. The pattern largely consists of spots and short arcs due to the nanocrystalline nature of the material. (d) Bright-field TEM imaging showing spongy, lacy Na carbonate rimmed by material redeposited during preparation of the FIB section and capped by carbon from the liftout strip from FIB sectioning.
Extended Data Fig. 7 | Halite and sylvite grains in Bennu sample OREX-501070-0. (a) SE image of halite- and sylvite-bearing particle subjected to FIB milling. (b) BSE image of the particle in (a) after FIB-milling the top , revealing bearing clinopyroxene, plagioclase, halite, and
sylvite in a Na – and C -rich matrix. (c) Plot of F versus of the halite-sylvite fragments. (d) BSE image zoomed in on the halite and sylvite. (e) SE image collected after 8 months, showing voids where halite-sylvite grains were once located.
Article
Extended Data Table 1 | Measured -spacing (Å) for three ,Ca carbonates from OREX-800045-102
Measured
Nyerereite
Gaylussite
Pirssonite
Particle
d spacing (Å)
hkl
d spacing (Å)
%difference
hkl
d spacing (Å)
% difference
hkl
d spacing (Å)
%difference
11
3.12
103
3.060
1.0
-113
3.124
0.1
311
3.163
1.4
2.05
202
2.070
1.0
213
2.059
0.4
402
2.066
0.8
1.80
204
1.808
0.4
-306
1.798
0.1
502
1.813
0.7
Average
1.1
Average
0.2
Average
1.0
22
2.99
103
3.060
2.3
-3-21
2.990
0.0
012
2.984
0.2
2.84
None
None
None
400
2.835
0.2
400
2.835
0.2
1.49
214
1.470
1.4
104
1.490
0.0
104
1.495
0.3
Average
None
Average
0.1
Average
0.2
27
3.11
103
3.060
1.6
220
3.208
3.1
311
3.163
1.7
1.89
106
1.923
1.7
041
1.900
0.5
133
1.899
0.5
1.61
211
1.639
1.8
025
1.611
0.1
602
1.602
0.5
1.35
303
1.380
2.2
225
1.363
1.0
264
1.337
1.0
1.10
226
1.088
1.1
515
1.094
0.5
335
1.133
3.0
Average
1.7
Average
1.0
Average
1.3
Extended Data Table 2 | Measured -spacing (angstroms) for carbonate from OREX-803088-100
Ring #
Bennu SAED007
Trona
Wegscheiderite
Nahcolite
d (A)
d
Intensity (relative)
hkl
delta (%)
d
Intensity (relative)
hkl
delta (%)
d
Intensity (relative)
hkl
delta (%)
1
3.426
3.426
2.18
110
0
3.4923
26.4
0-24
6.63
3.4967
26.16
210
7.07
2
3/067
3.0625
43.53
402
0.45
3.0786
54.61
-1 12
1.16
2.9706
89.9
111
9.64
3
2.576
2.6379
100
-511
6.19
2.6417
100
-1-2 3
6.57
2.6243
100
121
4.83
4
1.988
2.022
17.34
-1002
3.4
2.009
18.89
-141
2.1
1.985
17.86
301
0.3
1.9864
5.61
404
0.16
1.9833
13.32
1-44
0.47
5
1.713
1.7359
13.72
911
2.29
1.7165
15.49
200
0.35
1.7106
11.65
-112
0.24
Extended Data Table 3 | Sample numbers, analytical details, data bundle identifier, and doi for evaporite phases
Sample Number
Laboratory
Technique
Data Bundle
doi
Ca,Mg,Fe,Mn Carbonates
OREX-803013-0
U of Az
Visible Light
20231115_VLM_UAZ_OREX-803013-0_1
10.60707/1rzw-qe89
OREX-803071-0
NHM, London
SEM
20240308_SEM_NHM_OREX-803071-0_1
10.60707/a094-9a72
OREX-803070-0
NHM, London
SEM
20240423_SEM_NHM_OREX-803070-0_1
10.60707/gy8c-9d52
OREX-501019-0
Smithsonian
SEM
20231211_SEM_NMNH_OREX-501019-0_1
10.60707/jcjz-hj74
OREX-803085-100
Smithsonian
SEM
20240215_SEM_NMNH_OREX-803085-100_1
10.60707/0jpr-0h30
OREX-803085-100
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803085-100_1
10.60707/advk-cb29
OREX-803102-104
Smithsonian
SEM
20240311_SEM_NMNH_OREX-803 102-104_1
10.60707/fcak-xb49
OREX-803102-104
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803102-104_1
-en58
OREX-803102-105
Smithsonian
SEM
20240311_SEM_NMNH_OREX-803012-105_1
OREX-803102-105
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803102-105_1
10.60707/8ght-re38
OREX-803098-100
U of Az
EMPA
20240229_EMPA_UAZ_OREX-803098-100_1
10.60707/y5 1y-zz73
OREX-803090-100
U of Az
EMPA
20240304_EMPA_UAZ_OREX-803090-100_1
10.60707/f22m-w734
OREX-800045-106
Nice
HR-CL
20231218_SEM_CRNS-CRHEA_OREX-800045-106_1
10.60707/ny54-wk53
OREX-803030-100
Berkeley
TEM
20240519_TEM_LBNL_OREX-803030-100_1
10.60707/024w-0n44
OREX-803030-100
Berkeley
STXM
20240519_TEM_LBNL_OREX-803030-100_1
10.60707/20t1-bd63
Magnetite
OREX-803065-0
NHM, London
SEM
20240207_SEM_NHM_OREX-803065-0_1
10.60707/45vh-wg74
OREX-803085-100
Smithsonian
SEM
20240215_SEM_NMNH_OREX-803085-100_1
10.60707/0jpr-0h30
OREX-803085-100
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803085-100_1
10.60707/advk-cb29
OREX-803102-104
Smithsonian
SEM
20240311_SEM_NMNH_OREX-803102-104_1
10.60707/fcak-xb49
OREX-803102-104
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803102-104_1
-en58
OREX-803102-105
Smithsonian
SEM
20240311_SEM_NMNH_OREX-803012-105_1
10.60707/vq38-8757
OREX-803102-105
Smithsonian
EMPA
20240429_EMPA_NMNH_OREX-803102-105_1
10.60707/3092-eg50
carbonate
OREX-800045-102
Frankfurt
TEM
20240710_TEM_GU_OREX-800045-102_1
Mg,Na phosphate
OREX-803013-0
U of Az
Visible Light
20231115_VLM_UAZ_OREX-803013-0_1
10.60707/1rzw-qe89
OREX-803065-0
NHM, London
SEM
20240207 _SEM_NHM_OREX-803065-0_1
10.60707/45vh-wg74
OREX-803085-0
Smithsonian
SEM
20231219_SEM_NMNH_OREX-803085-0_1
OREX-803085-100
Smithsonian
SEM
20240215_SEM_NMNH_OREX-803085-100_1
10.60707/h8an-w035
OREX-803095-0
U of Az
EMPA
20240406_EMPA_UAZ_OREX-803095-0
OREX-803096-0
U of Az
EMPA
20240407_EMPA_UAZ_OREX-803096-1
10.60707/e45z-h516
OREX-800032-110
NHM, London
XRD
20231124_XRD_NHM_OREX-800032-110_1_
10.60707/h2f3-bc75
Na sulfate
OREX-803100-0
NASA JSC
SEM
20240108_SEM_JSC-ARES_OREX-803 100-0_1
10.60707/cfga-5d80
Na carbonate
OREX-803088-0
Smithsonian
SEM
20240528_SEM_NMNH_OREX-803088-0_1
10.60707/zx53-g532
OREX-803088-100
U of Az
FIB-SEM
20240708_FIB-SEM_UAZ_OREX-803088-100_1
-sw85
OREX-803088-100
U of Az
TEM
20240709_TEM_UAZ_OREX-803088-100_1
10.60707/k9w9-yr62
Na,K chlorides
OREX-501070-0
Curtin Univ.
FIB-SEM
20240715_FIB-SEM_CUWA_OREX-501070-0_1
10.60707/e8p9-pq12
OREX-501070-0
Curtin Univ.
FIB-SEM
20231113_FIB-SEM_CUWA_OREX-501070-0_1
OREX-501070-0
Curtin Univ.
FIB-SEM
20231115_FIB-SEM_CUWA_OREX-501070-0_1
10.60707/16s3-e583
OREX-501070-0
Curtin Univ.
SEM
20231117_SEM_CUWA_OREX-501070-0_1
OREX-501070-0
Curtin Univ.
SIMS
20231125_SIMS_CUWA_OREX-501070-0_1
10.60707/htk9-f770
Na fluoride
OREX-803174-0
NASA JSC
SEM
20240702_SEM_JSC-ARES_OREX-803174-0_1
10.60707/wb46-ex15
Department of Mineral Sciences, National Museum of Natural History, Smithsonian Institution, Washington, DC, USA. Planetary Materials Group, Natural History Museum, London, UK. Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona, Tucson, AZ, USA. Jacobs Technology, NASA Johnson Space Center, Houston, TX, USA. Schwiete Cosmochemistry Laboratory, Goethe University, Frankfurt, Germany. Space Technology and Science Centre, School of Earth and Planetary Sciences, Curtin University, Perth, Western Australia, Australia. John de Laeter Centre, Curtin University, Perth, Western Australia, Australia. Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, France. Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley, CA, USA. Department of Physics, California State University, San Marcos, CA, USA. Astromaterials Research & Exploration Science (ARES), NASA Johnson Space Center, Houston, TX, USA. Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN, USA. NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA, USA. Department of Earth and Environmental Sciences, The University of Manchester, Manchester, UK. Natural History Sciences, Hokkaido University, Sapporo, Japan. Department of Earth and Environmental Sciences, University of Rochester, Rochester, NY, USA. Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA. School of the Environment, University of Queensland, St Lucia, Queensland, Australia. Creative Research Institution, Hokkaido University, Sapporo, Japan. Université Côte d’Azur, CNRS, CRHEA, Valbonne, France. CNRS, Université Jean Monnet Saint-Étienne, Saint-Etienne, France. Southwest Research Institute, Boulder, CO, USA. NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USA. Faculty of Science, Technology, Engineering & Mathematics, Open University, Milton Keynes, UK. Department of Natural History, Royal Ontario Museum, Toronto, Ontario, Canada. Department of Earth and Planetary Sciences, University of Tokyo, Tokyo, Japan. Department of Geology, Rowan University, Glassboro, NJ, USA. Department of Earth and Planetary Sciences, American Museum of Natural History, New York, NY, USA. Present address: Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA. These authors contributed equally: T. J. McCoy, S. S. Russell. e-mail: mccoyt@si.edu
The anhydrous carbonate nyerereite and the hydrous carbonates gaylussite and pirssonite are shown for comparison.
The H -bearing or hydrous carbonates trona, wegscheiderite, and nahcolite are shown for comparison.
