Jak twierdzą, mogą one pomóc odtworzyć historię dawnego pola magnetycznego Księżyca. Mówi się zarówno o możliwości rozpracowania aktywności jego wnętrza, jak i skutków uderzeń meteorytów. A wszystko to dzięki zawartości zidentyfikowanej w szklanych fragmentach powstałych podczas uderzeń meteorytów. Chodzi o nietypową odmianę żelaza, znaną jako żelazo gamma.
Czytaj też: Na Księżycu powstał ogromny krater. Doprowadziło do tego rzadkie zdarzenie
Dokładne ustalenia w tej sprawie trafiły na łamy Proceedings of the National Academy of Sciences. Autorzy badań w tej sprawie analizują fragmenty pobrane z basenu Biegun Południowy-Aitken, czyli jednego z największych i najstarszych basenów uderzeniowych na Księżycu. Próbki zebrała chińska misja Chang’e-6, która w czerwcu 2024 roku dostarczyła na Ziemię pierwszy w historii materiał pobrany z niewidocznej z naszej planety strony Srebrnego Globu.
Żelazo gamma wyróżnia się specyficznym układem atomów, tworzących strukturę krystaliczną. W czystej postaci jest ono stabilne w temperaturach od około 912 do 1394 stopni Celsjusza. Podczas ochładzania zwykle przekształca się w inną odmianę, żelazo alfa, powszechnie występującą w warunkach otoczenia. Tymczasem w księżycowych próbkach żelazo gamma zachowało się w temperaturze powierzchni Księżyca. Badacze wykorzystali mikroskopię elektronową, analizę składu chemicznego oraz dyfrakcję elektronów, aby zbadać maleńkie cząstki metalu uwięzione w szkle powstałym podczas uderzeń.
Według naukowców kluczowe znaczenie mogły mieć dwa czynniki: wyjątkowo szybkie ochładzanie stopionego materiału oraz obecność niewielkich ilości pierwiastków stabilizujących strukturę żelaza gamma. Jednym z potencjalnych kandydatów jest węgiel. Ta hipoteza nie została jednak bezpośrednio potwierdzona, ponieważ jego pomiar wiązałby się z ryzykiem zanieczyszczenia ograniczonej ilości materiału.
Za pomocą holografii elektronowej naukowcy zaobserwowali w większych nanocząstkach stabilne wiry magnetyczne. Pomiary ujawniły, iż materiał może zachowywać magnetyzację szczątkową, czyli zapis magnetyczny utrzymujący się po usunięciu zewnętrznego pola. To właśnie dlatego badacze określają odkryte cząstki mianem magnetycznej skamieniałości. Mogą one przechowywać informacje o warunkach magnetycznych panujących w przeszłości.
Czytaj też: Magnetyczna skamieniałość z Księżyca zdradza jego sekret. Znajdowała się w próbkach z chińskiej misji
Księżyc nie ma obecnie globalnego pola magnetycznego, jednak jego skały i grunt zachowują ślady dawnego magnetyzmu. Naukowcy od lat badają, czy w przeszłości pole to powstawało przy udziale dynama, czyli ruchu przewodzącego materiału w metalicznym jądrze, czy też część obserwowanych anomalii pojawiła się wskutek uderzeń dużych obiektów. Nowe odkrycie może pomóc rozstrzygnąć, jaką rolę odgrywały oba mechanizmy. Uderzenia meteorytów mogły bowiem generować krótkotrwałe pola magnetyczne, których ślady zachowały się w odpowiednio szybko schłodzonym materiale.
Mimo to nie ma co jeszcze mówić o rozwikłaniu zagadki dawnego magnetyzmu Księżyca. Ze względu na ograniczoną dostępność odpowiednich próbek nie udało się przeprowadzić wszystkich pomiarów pozwalających dokładnie scharakteryzować właściwości magnetyczne żelaza gamma. Konieczne będą kolejne analizy i symulacje, które pozwolą ustalić, jak długo materiał zachowuje zapis magnetyczny oraz w jakich warunkach powstaje.
