ماه دیگر میدان مغناطیسی جهانی تولید نمی‌کند، اما ردپایی از مغناطیس باستانی آن در سنگ‌ها و خاک ماه باقی مانده است. با مطالعه مواد معدنی مغناطیسی حفظ شده در این مواد، دانشمندان می‌توانند نحوه تغییر محیط مغناطیسی ماه در طول زمان را بازسازی کنند.
محققان با تجزیه و تحلیل آهن فلزی درون شیشه ناشی از برخورد از خاک ماه Chang’e-6، اکنون γ-Fe با مرکز مکعبی چهره را برای اولین بار در نمونه‌های طبیعی ماه شناسایی کرده‌اند.
این مطالعه توسط پروفسور هایفنگ دو از آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالا در موسسه علوم فیزیکی هفی (HFIPS) آکادمی علوم چین (CAS) رهبری شد. یافته‌ها در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) در 16 سپتامبر منتشر شد.
"این فسیل مغناطیسی کوچک ممکن است به ما کمک کند تا درک بهتری از تاریخچه مغناطیسی باستانی ماه داشته باشیم،" دکتر Long Li از HFIPS، یکی از اعضای این تیم، گفت.
یک فاز آهن نادر پنهان در شیشه ماه
برای بررسی نمونه‌ها، محققان از آماده‌سازی با پرتو یونی متمرکز، میکروسکوپ الکترونی عبوری و تجزیه و تحلیل شیمیایی استفاده کردند. این تکنیک‌ها ذرات آهن نانومقیاسی متعددی را که در سراسر مواد شیشه‌ای تعبیه شده‌اند، نشان دادند.
بررسی دقیق‌تر نشان داد که برخی از ذرات از γ-Fe با مرکز مکعبی چهره تشکیل شده‌اند. در واقع، γ-Fe شکل غالب آهن در دو نمونه شیشه‌ای ناشی از برخورد مورد مطالعه بود.
در شرایط عادی، γ-Fe فقط در دماهای بالا پایدار است. با سرد شدن مواد، معمولاً به شکل دیگری به نام α-Fe تغییر می‌کند. محققان شواهدی را یافتند که شرایط غیرمعمول ناشی از برخوردهای روی ماه ممکن است به γ-Fe اجازه دهد در سطح ماه زنده بماند.
آنها پیشنهاد کردند که چندین عامل می‌توانند به تثبیت ساختار کمک کنند، از جمله مقدار کمی کربن و سایر عناصر، سرد شدن سریع مواد مذاب ایجاد شده در اثر برخورد و محافظت از ماتریس شیشه‌ای اطراف.
ذرات کوچک که می‌توانند مغناطیس را حفظ کنند
این تیم همچنین از هولوگرافی الکترونی خارج از محور برای بررسی رفتار مغناطیسی ذرات نانویی منفرد γ-Fe استفاده کرد.
آنها دریافتند که ذرات بزرگتر γ-Fe می‌توانند یک حالت مغناطیسی پایدار تک‌گردابی را تشکیل دهند. ذرات همچنین هنگام قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی خارجی، پاسخ مغناطیسی سازگار را حفظ کردند.
این پایداری نشان می‌دهد که γ-Fe می‌تواند به عنوان یک ضبط‌کننده شناخته نشده اطلاعات مغناطیسی در مواد ماه عمل کند و سرنخ‌هایی را در مورد شرایطی که در گذشته ماه وجود داشته است، حفظ کند.
یک پنجره جدید به گذشته مغناطیسی ماه
این کشف تنوع شناخته شده مواد معدنی مغناطیسی موجود در نمونه‌های ماه را گسترش می‌دهد. از آنجایی که γ-Fe و α-Fe در شرایط مختلف تشکیل می‌شوند و از نظر مغناطیسی متفاوت رفتار می‌کنند، هر یک از آنها به طور بالقوه می‌توانند اطلاعاتی را از مراحل جداگانه رویدادهای ناشی از برخورد ماه ثبت کنند.
تحقیقات آینده برای تعیین دقیق اینکه این مواد معدنی چقدر می‌توانند در مورد میدان مغناطیسی باستانی ماه و نحوه تکامل آن در طول زمان نشان دهند، مورد نیاز است.
منبع: ستاد آکادمی علوم چین