В образцах лунного грунта, доставленных китайской миссией «Чанъэ-6», учёные впервые обнаружили природную форму железа γ-Fe с гранецентрированной кубической структурой. Исследование провели специалисты Лаборатории сильных магнитных полей Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук под руководством профессора Хайфэна Ду. Результаты работы 16 сентября опубликовал журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Луна больше не обладает глобальным магнитным полем, однако следы древнего магнетизма сохранились в её породах и грунте. По словам доктора Луна Ли из той же лаборатории, обнаруженное образование может стать «небольшим магнитным ископаемым», которое поможет изучить магнитную историю спутника Земли. Учёные исследовали металлическое железо, заключённое в ударном стекле из лунного грунта.
Для анализа материала применялись подготовка образцов сфокусированным ионным пучком, просвечивающая электронная микроскопия и химические методы. В стеклообразной массе нашли множество частиц железа нанометрового размера. Более детальное изучение показало, что в двух исследованных образцах ударного стекла преобладала именно фаза γ-Fe.
В обычных условиях такая форма железа сохраняется только при высокой температуре. При охлаждении она обычно превращается в α-Fe. Исследователи предположили, что ударные процессы на Луне создают условия, позволяющие γ-Fe удерживаться на поверхности спутника.
Стабильности необычной структуры, вероятно, способствуют небольшие примеси углерода и других элементов, быстрое охлаждение расплавленного вещества после удара, а также защита со стороны окружающего стекла. Дополнительное изучение частиц с помощью внеосевой электронной голографии показало, что сравнительно крупные наночастицы γ-Fe способны формировать устойчивое магнитное состояние с одним вихрем. При воздействии внешнего магнитного поля они сохраняли стабильный магнитный отклик.
Открытие расширяет представления о магнитных минералах, содержащихся в лунных образцах. Поскольку γ-Fe и α-Fe возникают при разных условиях и по-разному ведут себя в магнитном поле, они могут сохранять сведения о различных этапах ударных событий в истории Луны. Дальнейшие исследования должны показать, насколько подробно эти минералы позволят восстановить параметры древнего магнитного поля спутника и изменения, происходившие с ним со временем.