Der Mond hat seit Milliarden von Jahren kein globales Magnetfeld mehr, aber offenbar hat das niemand den Steinen erzählt. Spuren uralten Magnetismus sind im Mondboden eingeschlossen, und Wissenschaftler haben nun in Proben von Chang'e-6 etwas gefunden, das sie – und wir zitieren hier – als "winziges magnetisches Fossil" bezeichnen.

Forscher, die metallisches Eisen in Impaktglas aus dem Chang'e-6-Mondboden analysieren, haben erstmals in natürlichen Mondproben kubisch-flächenzentriertes γ-Fe identifiziert. Für diejenigen, die zu Hause mitzählen: Das ist eine spezifische Kristallstruktur von Eisen, die normalerweise nur bei hohen Temperaturen existiert, was ihre Anwesenheit auf der Mondoberfläche etwa so erwartbar macht wie einen Schneeball in einem Hochofen.

Die Studie wurde von Prof. Haifeng Du vom Hochmagnetfeldlabor der Hefei-Institute für Physikalische Wissenschaften (HFIPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) geleitet. Die Ergebnisse wurden am 16. September in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

"Dieses winzige magnetische Fossil könnte uns helfen, die uralte magnetische Geschichte des Mondes besser zu verstehen", sagte Dr. Long Li vom HFIPS, ein Mitglied des Teams, vermutlich während er ein sehr kleines Fläschchen mit sehr altem Staub hielt.

Um die Proben zu untersuchen, verwendeten die Forscher fokussierte Ionenstrahlpräparation, Transmissionselektronenmikroskopie und chemische Analyse. Diese Techniken enthüllten zahlreiche nanoskalige Eisenpartikel, die in das glasartige Material eingebettet sind. Eine genauere Untersuchung zeigte, dass einige der Partikel aus kubisch-flächenzentriertem γ-Fe bestanden. Tatsächlich war γ-Fe die dominierende Form von Eisen in den beiden untersuchten Impaktglasproben – was das wissenschaftliche Äquivalent dazu ist, auf einer Party in einem Outfit aufzutauchen, das niemand erwartet hatte.

Unter normalen Bedingungen ist γ-Fe nur bei hohen Temperaturen stabil. Wenn das Material abkühlt, wandelt es sich typischerweise in eine andere Form um, bekannt als α-Fe. Aber die Forscher fanden Hinweise darauf, dass die ungewöhnlichen Bedingungen, die durch Einschläge auf dem Mond entstehen, es γ-Fe ermöglichen könnten, an der Mondoberfläche zu überleben. Sie schlugen mehrere Faktoren vor, die zur Stabilisierung der Struktur beitragen könnten, darunter kleine Mengen Kohlenstoff und andere Elemente, die schnelle Abkühlung geschmolzenen Materials, das bei einem Einschlag entsteht, und der Schutz durch die umgebende glasartige Matrix. Mit anderen Worten: Der Mond hat versehentlich eine magnetische Zeitkapsel erfunden und dann vergessen.

Das Team verwendete auch Off-Axis-Elektronenholographie, um das magnetische Verhalten einzelner γ-Fe-Nanopartikel zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass relativ große γ-Fe-Partikel einen stabilen Einzelwirbel-Magnet Zustand bilden und eine konsistente magnetische Antwort beibehalten können, wenn sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt werden. Diese Stabilität legt nahe, dass γ-Fe als ein bisher unerkannter Speicher magnetischer Informationen in Mondmaterial fungieren könnte, der Hinweise auf Bedingungen bewahrt, die während der Vergangenheit des Mondes existierten.

Die Entdeckung erweitert die bekannte Vielfalt magnetischer Mineralien in Mondproben. Da sich γ-Fe und α-Fe unter unterschiedlichen Bedingungen bilden und sich magnetisch unterschiedlich verhalten, könnten beide potenziell Informationen aus verschiedenen Phasen von Mondeinschlägen aufzeichnen. Zukünftige Forschung wird nötig sein, um genau zu bestimmen, wie viel diese Mineralien über das uralte Magnetfeld des Mondes und seine Entwicklung im Laufe der Zeit verraten können – denn der Mond macht es uns, wie immer, nicht leicht.

Materialien bereitgestellt vom Hauptquartier der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Hinweis: Inhalt kann aus Stil- und Längengründen bearbeitet werden.