Луна не имела глобального магнитного поля уже миллиарды лет, но, по-видимому, камням об этом никто не сказал. Следы древнего магнетизма остаются запертыми внутри лунного грунта, и теперь учёные обнаружили в образцах, доставленных «Чанъэ-6», нечто, что они называют — и мы цитируем — «крошечной магнитной окаменелостью».

Исследователи, анализируя металлическое железо внутри ударного стекла из лунного грунта «Чанъэ-6», впервые идентифицировали гранецентрированную кубическую γ-Fe в естественных лунных образцах. Для тех, кто следит за счётом: это специфическая кристаллическая структура железа, которая обычно существует только при высоких температурах, что делает её присутствие на поверхности Луны примерно таким же ожидаемым, как найти снежок в печи.

Исследование возглавил профессор Хайфэн Ду из Лаборатории сильных магнитных полей Хэфэйского института физических наук (HFIPS) Китайской академии наук (CAS). Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 16 сентября.

«Эта крошечная магнитная окаменелость может помочь нам лучше понять древнюю магнитную историю Луны», — сказал доктор Лун Ли из HFIPS, член команды, предположительно держа в руках очень маленький флакон с очень старой пылью.

Для изучения образцов исследователи использовали подготовку сфокусированным ионным пучком, просвечивающую электронную микроскопию и химический анализ. Эти методы выявили многочисленные наноразмерные частицы железа, вкраплённые по всему стеклообразному материалу. Более пристальное изучение показало, что некоторые частицы состояли из гранецентрированной кубической γ-Fe. Фактически, γ-Fe была доминирующей формой железа в двух изученных образцах ударного стекла — что является научным эквивалентом появления на вечеринке в наряде, которого никто не ожидал увидеть.

В обычных условиях γ-Fe стабильна только при высоких температурах. При охлаждении материала она обычно превращается в другую форму, известную как α-Fe. Но исследователи обнаружили доказательства того, что необычные условия, создаваемые ударами на Луне, могут позволить γ-Fe сохраняться на лунной поверхности. Они предложили несколько факторов, которые могут способствовать стабилизации структуры, включая небольшие количества углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавленного материала, созданного во время удара, и защиту со стороны окружающей стеклообразной матрицы. Другими словами: Луна случайно изобрела магнитную капсулу времени, а затем забыла о ней.

Команда также использовала внеосевую электронную голографию для исследования магнитного поведения отдельных наночастиц γ-Fe. Они обнаружили, что относительно крупные частицы γ-Fe могут образовывать стабильное одновихревое магнитное состояние и сохраняли согласованный магнитный отклик при воздействии внешнего магнитного поля. Эта стабильность позволяет предположить, что γ-Fe может действовать как ранее непризнанный регистратор магнитной информации в лунном материале, сохраняя ключи к условиям, существовавшим в прошлом Луны.

Открытие расширяет известное разнообразие магнитных минералов, обнаруженных в лунных образцах. Поскольку γ-Fe и α-Fe образуются в разных условиях и ведут себя магнитно по-разному, каждый из них потенциально может записывать информацию из отдельных этапов лунных ударных событий. Будущие исследования потребуются, чтобы определить, насколько именно эти минералы могут раскрыть о древнем магнитном поле Луны и как это поле эволюционировало со временем — потому что Луна, как всегда, не облегчает задачу.

Материалы предоставлены Штаб-квартирой Китайской академии наук. Примечание: Содержание может быть отредактировано для стиля и длины.