Ученые обнаружили «магнитное ископаемое» в образцах лунной миссии
У Луны больше нет глобального магнитного поля, однако лунные породы и грунт до сих пор хранят свидетельства ее древнего магнетизма. Исследователи впервые обнаружили в природных лунных образцах гранецентрированное кубическое γ-железо — редкую фазу металлического железа, которая может оказаться новым носителем информации о магнитном прошлом спутника. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Магнитная история Луны
Открытие сделала группа под руководством профессора Ду Хайфэна из Лаборатории сильных магнитных полей Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук. Ученые изучили частицы ударного стекла с металлическим железом, выделенные из лунного грунта, доставленного миссией «Чанъэ-6». Ранее внутри Земли обнаружили скрытый источник воды.
«Этот крошечный магнитный ископаемый объект может помочь нам лучше понять древнюю магнитную историю Луны», — отметил сотрудник группы Ли Лун.
Ученые подготовили тонкие срезы с помощью сфокусированного ионного пучка, а затем применили просвечивающую электронную микроскопию и химический анализ. В стеклообразной матрице они обнаружили множество железных наночастиц. Часть из них относилась к γ-Fe. В двух исследованных образцах ударного стекла эта фаза была преобладающей.
Почему γ-железо сохранилось
В обычных условиях γ-железо устойчиво лишь при высоких температурах. При охлаждении оно, как правило, превращается в более привычное α-железо. Авторы считают, что при лунных ударах возникали особые условия, позволившие сохранить высокотемпературную структуру у поверхности Луны. Стабилизации могли способствовать следовые количества углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавов, а также окружающая частицы стеклообразная матрица.
Магнитные свойства отдельных наночастиц изучили методом внеосевой электронной голографии. Выяснилось, что сравнительно крупные частицы γ-Fe формируют устойчивое одновихревое магнитное состояние. При воздействии внешнего магнитного поля они сохраняли стабильный магнитный отклик. Это означает, что γ-железо может быть ранее неизвестным регистратором магнитной информации в лунном веществе.
Присутствие γ-Fe расширяет перечень магнитных минералов, известных по лунным образцам. Поскольку γ-Fe и α-Fe образуются в разных условиях и отличаются магнитными свойствами, они потенциально способны фиксировать сведения о разных этапах ударных событий на Луне. Дальнейшие исследования должны показать, насколько надежно эти минералы сохраняют сигналы древнего лунного магнетизма и как их данные помогут восстановить эволюцию магнитного поля спутника.
