달 암석에서 자기 화석 발견, 과학자들 즉시 과잉 해석 시작

달은 수십억 년 동안 전역 자기장을 가진 적이 없지만, 암석들은 그 얘기를 못 들은 모양이다. 고대 자기의 흔적이 달 토양 속에 갇혀 남아 있으며, 과학자들은 이제 창어 6호 샘플에서 '작은 자기 화석'이라고 부르는 무언가를 발견했다.

창어 6호 달 토양의 충격 유리 내부 금속 철을 분석한 연구자들은 자연 달 샘플에서 처음으로 면심 입방 구조의 γ-Fe를 확인했다. 집에서 점수 매기고 있는 사람들을 위해 설명하자면, 이는 보통 고온에서만 존재하는 특정 철 결정 구조로, 달 표면에서 이것이 발견된 것은 용광로에서 눈덩이를 찾는 것과 거의 같은 예상 밖의 일이다.

이 연구는 중국과학원(CAS) 허페이 물리과학 연구원(HFIPS) 고자기장 연구소의 두하이펑 교수가 이끌었다. 연구 결과는 9월 16일 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재됐다.

"이 작은 자기 화석은 달의 고대 자기 역사를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다"라고 팀원인 HFIPS의 리롱 박사가 말했다. 아마도 아주 작은 병에 담긴 아주 오래된 먼지를 들고 말했을 것이다.

샘플을 조사하기 위해 연구자들은 집속 이온 빔 준비, 투과 전자 현미경, 화학 분석을 사용했다. 이러한 기술들은 유리질 물질 전체에 박혀 있는 수많은 나노 크기 철 입자를 드러냈다. 더 자세히 살펴보니 일부 입자는 면심 입방 구조의 γ-Fe로 구성되어 있었다. 실제로 γ-Fe는 연구된 두 충격 유리 샘플에서 철의 지배적인 형태였다. 이는 아무도 예상하지 못한 옷을 입고 파티에 나타나는 것과 같은 과학적 등가물이다.

정상 조건에서 γ-Fe는 고온에서만 안정하다. 물질이 냉각되면 일반적으로 α-Fe로 알려진 다른 형태로 변한다. 그러나 연구자들은 달에서의 충격으로 인한 특이한 조건이 γ-Fe가 달 표면에서 생존할 수 있게 할 수 있다는 증거를 발견했다. 그들은 소량의 탄소와 다른 원소, 충격 중 생성된 용융 물질의 급속 냉각, 주변 유리질 기질로부터의 보호 등 여러 요인이 구조를 안정화하는 데 도움이 될 수 있다고 제안했다. 다시 말해, 달은 우연히 자기 타임캡슐을 발명하고는 잊어버린 것이다.

팀은 또한 개별 γ-Fe 나노입자의 자기적 거동을 조사하기 위해 축외 전자 홀로그래피를 사용했다. 그들은 상대적으로 큰 γ-Fe 입자가 안정적인 단일 소용돌이 자기 상태를 형성할 수 있고 외부 자기장에 노출되었을 때 일관된 자기 반응을 유지한다는 것을 발견했다. 이러한 안정성은 γ-Fe가 달 물질에서 이전에 인식되지 않았던 자기 정보의 기록자 역할을 할 수 있으며, 달의 과거에 존재했던 조건에 대한 단서를 보존할 수 있음을 시사한다.

이 발견은 달 샘플에서 발견되는 자기 광물의 알려진 다양성을 넓힌다. γ-Fe와 α-Fe는 다른 조건에서 형성되고 자기적으로 다르게 행동하기 때문에, 각각은 달 충격 사건의 별개 단계에서 정보를 기록할 가능성이 있다. 이러한 광물이 달의 고대 자기장과 그 자기장이 시간에 따라 어떻게 진화했는지에 대해 정확히 얼마나 많은 것을 밝힐 수 있는지 결정하기 위해서는 향후 연구가 필요할 것이다. 왜냐하면 달은 언제나처럼 이것을 쉽게 만들지 않기 때문이다.

자료 제공: 중국과학원 본부. 참고: 내용은 스타일과 길이를 위해 편집될 수 있습니다.