В лунных образцах впервые найдено железо с магнитным вихрем

Сегодня у Луны нет глобального магнитного поля, подобного земному, но её вещество может хранить следы древнего магнетизма. В двух фрагментах стекла, образовавшегося при ударе и доставленного миссией Chang’e-6, Pengfei Liu, Haifeng Du и их коллеги впервые выявили в природных лунных образцах форму металлического железа — гамма-железо. У относительно крупных частиц этой формы наблюдался магнитный вихрь: направление намагниченности изгибается вокруг центра. Исследование вышло в Proceedings of the National Academy of Sciences; Chinese Academy of Sciences рассказала о нём в институциональной публикации без имени отдельного журналиста.

Проще говоря, удар нагрел и расплавил материал поверхности; после охлаждения образовались небольшие кусочки стекла с запертыми внутри зёрнами железа. Учёные взяли микроскопические образцы из двух таких фрагментов и изучили их строение, химический состав и магнетизм. Стекло сохраняет свидетельства удара, но не представляет собой готовую, датированную запись всего магнитного поля Луны.

С помощью электронной микроскопии, позволяющей рассмотреть детали меньшего размера, чем при обычном свете, исследователи нашли множество нанометровых частиц железа. Нанометр — миллиардная доля метра. Некоторые частицы имели гранецентрированную кубическую структуру: атомы расположены словно в вершинах куба и в центре каждой его грани. Это строение гамма-железа, или γ-Fe, отличается от более распространённой в лунном грунте альфа-формы.

Чтобы увидеть магнитную структуру, команда использовала электронную голографию — метод, восстанавливающий картину по отклонению электронов магнитным полем. В более крупных частицах гамма-железа направление намагниченности изгибалось вокруг центра и образовывало вихрь; частицы также устойчиво реагировали на приложенное извне поле. Наблюдение показывает, что вещество может сохранять магнитную информацию, но само по себе не определяет, какое поле существовало при образовании каждого зерна.

Авторы предполагают, что очень быстрое охлаждение после удара, следовые количества других элементов и окружающее стекло помогли сохранить форму железа, которая обычно неустойчива в холодном состоянии. Открытие расширяет перечень минералов, важных для изучения магнитного прошлого Луны. Оно указывает на возможный новый носитель магнитной записи, а не на готовую хронологию древнего лунного поля. Решающее значение будут иметь анализ новых фрагментов и отделение магнетизма, возникшего при ударе, от магнетизма окружающего поля.