Het is al miljarden jaren geleden dat de maan een globaal magnetisch veld had, maar blijkbaar heeft niemand dat tegen de stenen verteld. Sporen van oude magnetisme zitten nog steeds opgesloten in de maanbodem, en wetenschappers hebben nu iets gevonden in monsters van Chang'e-6 dat ze – en dit citeren we letterlijk – een "klein magnetisch fossiel" noemen.

Onderzoekers die metallisch ijzer in inslagglas uit de maanbodem van Chang'e-6 analyseerden, hebben voor het eerst in natuurlijke maanmonsters kubisch vlakgecentreerd γ-Fe geïdentificeerd. Voor degenen die thuis de score bijhouden: dat is een specifieke kristalstructuur van ijzer die normaal alleen bij hoge temperaturen bestaat, wat de aanwezigheid ervan op het maanoppervlak ongeveer even verwacht maakt als een sneeuwbal in een oven vinden.

De studie werd geleid door prof. Haifeng Du van het High Magnetic Field Laboratory bij de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS). De bevindingen werden op 16 september gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Dit kleine magnetische fossiel kan ons helpen de oude magnetische geschiedenis van de maan beter te begrijpen," zei dr. Long Li van HFIPS, lid van het team, vermoedelijk terwijl hij een heel klein flesje met heel oude stof vasthield.

Om de monsters te onderzoeken gebruikten de onderzoekers focused ion beam-preparatie, transmissie-elektronenmicroscopie en chemische analyse. Deze technieken onthulden talloze ijzerdeeltjes op nanoschaal die door het glasachtige materiaal waren ingebed. Nauwkeuriger onderzoek toonde aan dat sommige deeltjes uit kubisch vlakgecentreerd γ-Fe bestonden. Sterker nog, γ-Fe was de dominante vorm van ijzer in de twee onderzochte inslagglasmonsters – wat het wetenschappelijke equivalent is van op een feestje verschijnen in een outfit die niemand had verwacht.

Onder normale omstandigheden is γ-Fe alleen stabiel bij hoge temperaturen. Naarmate het materiaal afkoelt, verandert het gewoonlijk in een andere vorm, bekend als α-Fe. Maar de onderzoekers vonden bewijs dat de ongebruikelijke omstandigheden die door inslagen op de maan ontstaan, γ-Fe in staat kunnen stellen om aan het maanoppervlak te overleven. Ze stelden verschillende factoren voor die de structuur kunnen helpen stabiliseren, waaronder kleine hoeveelheden koolstof en andere elementen, de snelle afkoeling van gesmolten materiaal dat tijdens een inslag ontstaat, en bescherming door de omringende glasachtige matrix. Met andere woorden: de maan heeft per ongeluk een magnetische tijdcapsule uitgevonden en is die vervolgens vergeten.

Het team gebruikte ook off-axis elektronenholografie om het magnetische gedrag van individuele γ-Fe-nanodeeltjes te onderzoeken. Ze ontdekten dat relatief grote γ-Fe-deeltjes een stabiele magnetische toestand met één vortex konden vormen en een consistente magnetische respons behielden wanneer ze aan een extern magnetisch veld werden blootgesteld. Die stabiliteit suggereert dat γ-Fe zou kunnen fungeren als een voorheen onopgemerkte recorder van magnetische informatie in maanmateriaal, waarbij aanwijzingen worden bewaard over omstandigheden die tijdens het verleden van de maan bestonden.

De ontdekking verbreedt de bekende verscheidenheid aan magnetische mineralen in maanmonsters. Omdat γ-Fe en α-Fe onder verschillende omstandigheden ontstaan en zich magnetisch anders gedragen, zouden ze elk informatie kunnen vastleggen uit afzonderlijke fasen van inslaggebeurtenissen op de maan. Toekomstig onderzoek is nodig om precies te bepalen hoeveel deze mineralen kunnen onthullen over het oude magnetische veld van de maan en hoe dat veld in de loop van de tijd evolueerde – want de maan maakt het ons, zoals altijd, niet gemakkelijk.

Materiaal geleverd door het hoofdkantoor van de Chinese Academie van Wetenschappen. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.