Луна больше не генерирует глобальное магнитное поле, но следы её древнего магнетизма остаются запертыми внутри лунных пород и грунта. Изучая магнитные минералы, сохранившиеся в этих материалах, учёные могут реконструировать, как менялась магнитная среда Луны с течением времени.

Исследователи, анализировавшие металлическое железо внутри ударного стекла из лунного грунта, доставленного миссией «Чанъэ-6», впервые обнаружили в природных лунных образцах гранецентрированную кубическую γ-Fe (гамма-железо).

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.

«Это крошечное магнитное ископаемое может помочь нам лучше понять древнюю магнитную историю Луны», — сказал доктор Лун Ли из HFIPS, член команды.

Редкая фаза железа, скрытая в лунном стекле

Для изучения образцов исследователи использовали подготовку методом фокусированного ионного пучка, просвечивающую электронную микроскопию и химический анализ. Эти методы выявили многочисленные наноразмерные частицы железа, вкраплённые по всему стеклообразному материалу.

Более внимательное изучение показало, что некоторые частицы состояли из гранецентрированной кубической γ-Fe. Фактически γ-Fe была доминирующей формой железа в двух изученных образцах ударного стекла.

В обычных условиях γ-Fe стабильна только при высоких температурах. При охлаждении материала она обычно превращается в другую форму, известную как α-Fe. Исследователи обнаружили свидетельства того, что необычные условия, создаваемые ударами на Луне, могут позволить γ-Fe сохраняться на лунной поверхности.

Они предположили, что несколько факторов могут способствовать стабилизации структуры, включая небольшие количества углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавленного материала, образованного при ударе, и защиту со стороны окружающей стеклообразной матрицы.

Крошечные частицы, способные сохранять магнетизм

Команда также использовала внеосевую электронную голографию для исследования магнитного поведения отдельных наночастиц γ-Fe.

Они обнаружили, что относительно крупные частицы γ-Fe могут формировать стабильное одновихревое магнитное состояние. Частицы также сохраняли устойчивый магнитный отклик при воздействии внешнего магнитного поля.

Такая стабильность позволяет предположить, что γ-Fe может выступать в роли ранее не признанного регистратора магнитной информации в лунном материале, сохраняя подсказки об условиях, существовавших в прошлом Луны.

Новое окно в магнитное прошлое 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 о различных этапах лунных ударных событий.

Будущие исследования потребуются, чтобы точно определить, насколько много эти минералы могут рассказать о древнем магнитном поле Луны и о том, как это поле эволюционировало со временем.

Источники:

sciencedaily.com

Материалы предоставлены Штаб-квартирой Китайской академии наук.

Pengfei Liu, Ziliang Jin, Zheng Gong, Long Li, Kang Wang, Xiandi Zeng, Jing Liu, Dongsheng Song, Haifeng Du, Kelei Zhu, Chuanxin Yan, Jinhua Li, Keke Zhang, Wyn Williams, Ann M. Hirt. Magnetic vortex state of natural lunar γ-Fe. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; 123 (38) DOI: 10.1073/pnas.2608395123