Ученые из Китайской академии наук обнаружили в образцах лунного грунта, доставленных миссией «Чанъэ-6», частицы металлического железа с необычной кристаллической структурой. Это первый случай, когда фаза γ-Fe была идентифицирована в природных лунных образцах. Исследование опубликовано в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Луна больше не имеет глобального магнитного поля, но лунные породы и грунты все еще хранят записи о древнем магнетизме. Изучение магнитных минералов в этих образцах помогает понять, как магнитное поле Луны эволюционировало со временем.
Исследователи использовали подготовку методом фокусированного ионного пучка, просвечивающую электронную микроскопию и химический анализ, чтобы идентифицировать многочисленные наноразмерные частицы железа, распределенные в стеклообразном материале. Дальнейший анализ подтвердил, что некоторые из этих частиц являются гранецентрированными кубическими γ-Fe — доминирующей фазой железа в двух изученных образцах ударного стекла.
Обычно γ-Fe стабильна только при высоких температурах и превращается в α-Fe при охлаждении. Исследователи обнаружили, что уникальные условия, связанные с лунными ударами, могут позволить γ-Fe сохраняться в условиях лунной поверхности.
Они предположили, что следовые количества углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавов, образованных при ударе, и окружающая стеклообразная матрица могли помочь сохранить структуру γ-Fe.
С помощью внеосевой электронной голографии команда изучила магнитную структуру отдельных наночастиц γ-Fe. Они обнаружили, что относительно крупные частицы γ-Fe образуют стабильное одновихревое магнитное состояние и сохраняют стабильный магнитный отклик при воздействии внешнего магнитного поля. Это говорит о том, что γ-Fe может служить ранее неизвестным носителем магнитной информации в лунных материалах.
По словам исследователей, открытие расширяет известный диапазон магнитных минералов в лунных образцах. Поскольку γ-Fe и α-Fe образуются в разных условиях и обладают разными магнитными свойствами, они могут хранить информацию о разных стадиях лунных ударов.
Будущие исследования помогут уточнить, как эти минералы способствуют нашему пониманию лунного магнетизма. «Этот крошечный магнитный ископаемый след может помочь нам лучше понять древнюю магнитную историю Луны», — отметил доктор Ли Лун, соавтор статьи.
Ранее китайские ученые нашли редкие минералы в пробах с зонда «Чанъэ-5».