Księżyc nie miał globalnego pola magnetycznego od miliardów lat, ale najwyraźniej nikt nie powiedział o tym skałom. Ślady starożytnego magnetyzmu pozostają zamknięte w księżycowym gruncie, a naukowcy znaleźli teraz coś w próbkach z Chang'e-6, co nazywają – i tu cytujemy – "maleńką magnetyczną skamieliną".

Badacze analizujący metaliczne żelazo wewnątrz szkła impaktowego z księżycowego gruntu Chang'e-6 zidentyfikowali po raz pierwszy w naturalnych próbkach księżycowych regularną ściennie centrowaną fazę γ-Fe. Dla tych, którzy śledzą wyniki w domu: to konkretna struktura krystaliczna żelaza, która normalnie istnieje tylko w wysokich temperaturach, co czyni jej obecność na powierzchni Księżyca mniej więcej tak oczekiwaną, jak znalezienie śnieżki w piecu.

Badanie prowadził prof. Haifeng Du z Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) Chińskiej Akademii Nauk (CAS). Wyniki opublikowano w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 16 września.

"Ta maleńka magnetyczna skamielina może pomóc nam lepiej zrozumieć starożytną historię magnetyczną Księżyca" – powiedział dr Long Li z HFIPS, członek zespołu, prawdopodobnie trzymając bardzo małą fiolkę bardzo starego pyłu.

Aby zbadać próbki, naukowcy wykorzystali przygotowanie za pomocą skupionej wiązki jonów, transmisyjną mikroskopię elektronową i analizę chemiczną. Techniki te ujawniły liczne nanocząstki żelaza osadzone w całym szklistym materiale. Bliższe badanie pokazało, że niektóre cząstki składały się z regularnej ściennie centrowanej fazy γ-Fe. W rzeczywistości γ-Fe była dominującą formą żelaza w dwóch badanych próbkach szkła impaktowego – co jest naukowym odpowiednikiem pojawienia się na imprezie w stroju, którego nikt się nie spodziewał.

W normalnych warunkach γ-Fe jest stabilna tylko w wysokich temperaturach. Gdy materiał stygnie, zwykle przekształca się w inną formę znaną jako α-Fe. Jednak naukowcy znaleźli dowody, że nietypowe warunki wywołane uderzeniami na Księżycu mogą pozwolić γ-Fe przetrwać na powierzchni Księżyca. Zaproponowali kilka czynników, które mogą pomóc stabilizować tę strukturę, w tym niewielkie ilości węgla i innych pierwiastków, szybkie chłodzenie stopionego materiału powstałego podczas uderzenia oraz ochronę przez otaczającą szklistą matrycę. Innymi słowy: Księżyc przypadkowo wynalazł magnetyczną kapsułę czasu, a potem o niej zapomniał.

Zespół wykorzystał również holografię elektronową pozaosiową do zbadania zachowania magnetycznego pojedynczych nanocząstek γ-Fe. Odkryli, że stosunkowo duże cząstki γ-Fe mogą tworzyć stabilny stan magnetyczny z pojedynczym wirem i zachowywały spójną odpowiedź magnetyczną po wystawieniu na zewnętrzne pole magnetyczne. Ta stabilność sugeruje, że γ-Fe może działać jako wcześniej nierozpoznany rejestrator informacji magnetycznej w materiale księżycowym, zachowując wskazówki dotyczące warunków istniejących w przeszłości Księżyca.

Odkrycie poszerza znaną różnorodność minerałów magnetycznych znajdowanych w próbkach księżycowych. Ponieważ γ-Fe i α-Fe tworzą się w różnych warunkach i zachowują się odmiennie magnetycznie, każda z nich potencjalnie może rejestrować informacje z odrębnych etapów księżycowych zdarzeń impaktowych. Przyszłe badania będą potrzebne, aby dokładnie ustalić, ile te minerały mogą ujawnić o starożytnym polu magnetycznym Księżyca i jak to pole ewoluowało w czasie – ponieważ Księżyc, jak zawsze, nie ułatwia tego.

Materiały dostarczone przez Chinese Academy of Sciences Headquarters. Uwaga: Treść może być edytowana pod kątem stylu i długości.