У зразках місячного ґрунту, доставлених на Землю китайською місією «Чан’є-6», науковці виявили незвичайну форму металевого заліза. Вона була захована всередині мікроскопічних частинок скла, утворених під час ударів метеоритів об поверхню Місяця. Дослідники припускають, що такі частинки можуть зберігати інформацію про давню магнітну історію супутника Землі.
Йдеться про γ-Fe — гранецентровану кубічну модифікацію заліза, яку раніше не вдавалося достовірно підтвердити у природних місячних зразках. Особливість відкриття полягає в тому, що за звичайних умов ця структура існує лише за високих температур, а під час охолодження переходить в іншу кристалічну форму.
Як незвичайна структура заліза збереглася на Місяці
Команда під керівництвом професора Хайфена Ду з Лабораторії сильних магнітних полів Інститутів фізичних наук Хефея Китайської академії наук дослідила два зразки ударного скла з численними наночастинками заліза.
Для аналізу використовували підготовку зразків за допомогою сфокусованого іонного пучка, просвічувальну електронну мікроскопію та хімічні методи дослідження. Результати показали, що в обох зразках переважала саме модифікація γ-Fe.
Зазвичай під час зниження температури така структура перетворюється на α-Fe. Проте дослідники припускають, що під час метеоритних ударів на Місяці виникають умови, які можуть перешкоджати цьому переходу.
Серед можливих чинників — надзвичайно швидке охолодження розплавленого матеріалу, присутність невеликих кількостей вуглецю та інших елементів, а також скляна матриця, у якій опинилися наночастинки. Разом ці умови могли допомогти незвичайній кристалічній формі заліза зберегтися після удару.
Результати дослідження опублікували 16 вересня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Наночастинки можуть зберігати магнітну інформацію
Окрім структури заліза, науковців цікавили його магнітні властивості. Для цього вони застосували електронну голографію поза віссю — метод, який дає змогу досліджувати магнітні поля на нанометровому рівні. Виявилося, що відносно великі частинки γ-Fe мають стабільний магнітний стан із вихровою конфігурацією: їхня намагніченість розподілена по колу. Також вони зберігали стабільну магнітну реакцію під впливом зовнішнього магнітного поля.
Дослідники вважають, що такі властивості можуть зробити наночастинки своєрідними мікроскопічними «магнітними скам’янілостями». Вони потенційно здатні допомогти відновити умови, які існували на Місяці в далекому минулому.
Що це відкриття може розповісти про Місяць
Сьогодні Місяць не має глобального магнітного поля, однак його породи та ґрунт містять магнітні матеріали, здатні зберігати сліди давніх магнітних процесів.
Виявлення γ-Fe розширює перелік таких матеріалів. Оскільки ця модифікація заліза та звичайна α-Fe формуються за різних фізичних умов і мають відмінні магнітні характеристики, вони можуть зберігати інформацію про різні етапи ударних подій на місячній поверхні.
Втім, поки що це потенційний інструмент для досліджень, а не готовий спосіб відтворити історію магнітного поля Місяця. Науковцям ще належить з’ясувати, наскільки надійно такі частинки зберігають давні магнітні сигнали та які саме відомості про минуле супутника можна з них отримати.
