Чанъэ-6: лунный грунт содержит удивительную магнитную капсулу времени

Луна больше не генерирует глобальное магнитное поле, но следы её древнего магнетизма остаются запертыми в лунных породах и грунте. Изучая магнитные минералы, сохранённые в этих материалах, учёные могут восстановить, как магнитная среда Луны менялась с течением времени.

Исследователи, проанализировавшие металлическое железо внутри ударного стекла из лунного грунта, доставленного Чанъэ-6, впервые идентифицировали в природных лунных образцах кубоцентрическую γ‑Fe (гама‑железо).

Исследование возглавил профессор Хайфэн Ду из Лаборатории сильных магнитных полей Института физико-химических исследований в Хэфэе (HFIPS) Китайской академии наук. Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 16 сентября.

«Эта крошечная магнитная ископаемая 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 сфокусированного ионного пучка, просвечивающую электронную микроскопию и химический анализ. Эти методы выявили многочисленные нанометровые частицы железа, внедрённые по всему стекловидному материалу.

Более детальное исследование показало, что некоторые частицы состоят из кубоцентрической γ‑Fe. На самом деле γ‑Fe была доминирующей формой железа в двух исследованных образцах ударного стекла.

При обычных условиях γ‑Fe стабильна только при высоких температурах. По мере охлаждения материал обычно переходит в другую форму, известную как α‑Fe. Исследователи обнаружили доказательства того, что необычные условия, возникающие при ударах на Луне, могутallow γ‑Fe сохраняться на лунной поверхности.

Они предложили, что несколько факторов могут способствовать стабилизации этой структуры, включая небольшие количества углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавленного материала, образующегося при ударе, и защиту со стороны окружающего стекловидного матрикса.

Крошечные частицы, сохраняющие магнетизм

Команда также использовала офсетную электронную голографию для исследования магнитного поведения отдельных наночастиц γ‑Fe.

Они обнаружили, что относительно крупные частицы γ‑Fe могут формировать устойчивое магнитное состояние в виде одиночного вихря. Частицы также сохраняли согласованную магнитную реакцию при воздействии внешнего магнитного поля.

Такая стабильность указывает на то, что γ‑Fe может выступать в роли ранее не распознанного регистратора магнитной информации в лунном материале, сохраняя подсказки о условиях, существовавших в прошлом Луны.

Новый взгляд на магнитное прошлое Луны

Открытие расширяет известное разнообразие магнитных минералов, обнаруженных в лунных образцах. Поскольку γ‑Fe и α‑Fe формируются при разных условиях и по‑разному ведут себя с магнитной точки зрения, каждая из этих фаз потенциально может фиксировать информацию о разных стадиях ударных событий на Луне.

Для того чтобы точно определить, сколько информации об древнем магнитном поле Луны и о том, как это поле эволюционировало со временем, могут дать эти минералы, потребуется дальнейшая работа.

Материалы предоставлены Штаб-квартирой Китайской академии наук. Примечание: содержание могло быть отредактировано в целях стиля и объёма.

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