В ударном стекле «Чанъэ-6» из бассейна Южный полюс — Эйткен обнаружены наночастицы γ-Fe
Китайские исследователи нашли γ-Fe — высокотемпературную фазу железа, ранее не описанную в лунных образцах, — сохранившуюся при обычной температуре в виде наночастиц с магнитным вихревым состоянием.
Группа под руководством проф. Хайфэна Ду из Лаборатории сильных магнитных полей Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук обнаружила гранецентрированное кубическое γ-Fe во фрагментах ударного стекла из образцов миссии «Чанъэ-6». Материал происходит из бассейна Южный полюс — Эйткен на Луне. Результаты опубликованы 16 сентября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Железо присутствует в виде частиц нанометрового масштаба, устойчивых при обычной температуре pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗.
Фаза железа, не встречавшаяся в лунных образцах
На поверхности Луны широко распространены α-Fe и сплавы Fe-Ni, которые являются основными носителями остаточной намагниченности. Металлическое γ-Fe, напротив, устойчиво только при высоких температурах и в лунных образцах ранее не описывалось. В обычных условиях при охлаждении оно переходит в α-Fe.
Исследователи подготовили образцы методом фокусированного ионного пучка и изучили их с помощью просвечивающей электронной микроскопии и химического анализа. В двух изученных образцах стекла γ-Fe было доминирующей фазой железа. Авторы предполагают, что для образования и сохранения γ-Fe при температуре лунной поверхности нужны следовые количества элементов, стабилизирующих γ-фазу, и крайне быстрая закалка при ударных процессах. По мнению группы, сохранению кристаллической структуры могли также помочь небольшие количества углерода и других элементов и окружающая стекловидная матрица.
Магнитное вихревое состояние отдельных частиц
Чтобы проверить, способны ли частицы хранить магнитную информацию, исследователи применили внеосевую электронную голографию — метод, который позволяет картировать магнитные поля в очень малых масштабах. Электронная голография показала, что частицы γ-Fe находятся в магнитном вихревом доменном состоянии pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗. Относительно крупные частицы демонстрировали устойчивое одновихревое состояние, при котором намагниченность расположена по кругу, и сохраняли стабильный магнитный отклик во внешнем магнитном поле.
У Луны сейчас нет глобального магнитного поля, но её породы и грунт содержат магнитные минералы, способные хранить сведения о прошлом. По словам авторов, результаты дают основу для понимания эволюции лунного ядерного динамо и механизмов магнитной записи при ударах. Поскольку γ-Fe и α-Fe образуются в разных условиях и обладают разными магнитными свойствами, они могут хранить записи разных стадий ударных событий. Д-р Лун Ли из института, участник группы, назвал частицы «крошечным магнитным ископаемым». Исследователи отмечают, что нужны дальнейшие работы, чтобы определить, насколько надёжно эти минералы сохраняют древние магнитные сигналы.
