Forscher, die Material untersuchen, das von Chang’e-6 zurückgebracht wurde, haben ein unaufgezeichnetes magnetisches Mineral in natürlichen Mondproben identifiziert. Es handelt sich um eine Art metallisches Eisen, bekannt als γ-Fe, das in kleinen Partikeln von Aufprallglas vorkommt. Im Nanobereich hält dieses Eisen eine stetige magnetische Spur vor, die als eine winzige Aufzeichnung des verschwundenen Magnetfelds des Mondes fungieren könnte.
Ein Team unter der Leitung von Prof. Haifeng Du vom High Magnetic Field Laboratory der Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat diese Entdeckung gemacht. Ihre Ergebnisse wurden am 16. September in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Dr. Long Li von HFIPS, der Teil des Teams ist, sagte: „Dieses winzige magnetische Fossil kann uns helfen, die frühere magnetische Geschichte des Mondes besser zu verstehen.“
Eine seltene Eisenphase in Mondglas
Das Team stützte sich auf Focused-Ion-Beam-Präparation, Transmissionselektronenmikroskopie und chemische Analyse, um die Proben zu untersuchen. Diese Methoden zeigten, dass viele kleine Eisenpartikel im nanobezogenen Maßstab im glasartigen Material sitzen.
Bei näherer Untersuchung wurde deutlich, dass ein Teil der Partikel aus der fleckenmittelten kubischen γ-Fe bestand. Diese Form von Eisen erwies sich als die Hauptform, die in beiden untersuchten Aufprallglasproben vorkam.
γ-Fe ist normalerweise nur bei hohen Temperaturen stabil. Wenn das Material abkühlt, wandelt es sich normalerweise in eine andere Form, α-Fe, um. Doch die Forscher entdeckten Anzeichen dafür, dass die außergewöhnlichen Umstände, die durch Einschläge auf dem Mond verursacht wurden, es γ-Fe ermöglichen könnten, an der Mondoberfläche zu überdauern.
Mehrere Faktoren wurden vorgeschlagen, um die Struktur stabil zu halten. Dazu gehörten geringe Mengen an Kohlenstoff und anderen Elementen, das schnelle Abkühlen von geschmolzenem Material, das während eines Einschlags entstanden war, und Schutz durch die glasartige Substanz darum herum.
Winzige Partikel, die Magnetismus bewahren können
Um zu untersuchen, wie einzelne γ-Fe-Partikel magnetisch wirken, wandte sich die Gruppe der abachsen elektronischen Holographie zu.
Die Forscher entdeckten, dass beträchtliche γ-Fe-Partikel eine stetige einwirbelartige magnetische Anordnung beibehalten können. Diese gleichen Partikel behielten ihre magnetische Reaktion stabil, wenn sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt wurden.
Die Konstanz deutet darauf hin, dass γ-Fe als übersehener Hüter der magnetischen Geschichte innerhalb des Mondmaterials fungiert und Zeichen von Umständen birgt, die während der früheren Existenz des Mondes herrschten.
Ein neues Fenster in die magnetische Vergangenheit des Mondes
Der Fund erweitert den Katalog magnetischer Minerale, die in Mondmaterial dokumentiert sind. Da γ-Fe und α-Fe unter unterschiedlichen Umständen entstehen und auf magnetische Felder auf unterschiedliche Weise reagieren, könnte jeder Daten aus seiner eigenen Phase der mondlichen Kollisionsgeschichte bewahren.
Wissenschaftler müssen weitere Studien durchführen, bevor sie genau wissen, was diese Minerale über das antike Magnetfeld des Mondes aussagen und wie es sich im Laufe der Zeit veränderte.
Was das für die Mondforschung bedeutet
Obwohl der Mond kein globales Magnetfeld mehr erzeugt, bleiben Hinweise auf seinen antiken Magnetismus in Mondgestein und Mondboden erhalten. Wissenschaftler untersuchen die magnetischen Minerale, die in diesen Materialien eingeschlossen sind, um zu rekonstruieren, wie sich die magnetischen Bedingungen des Mondes über lange Zeiträume entwickelten.
Der Mondboden, der von Chang’e-6 zurückgebracht wurde, bietet den Wissenschaftlern nun frisches Material zum Studieren. Darin befinden sich winzige γ-Fe-Partikel, die so klein sind, dass jedes einzelne als eigener Recorder fungiert. Jedes Partikel bewahrt eine Aufzeichnung des Magnetfelds, die im genauen Moment eingefangen wurde, als das Glas um es herum Gestalt annahm.
Die Wissenschaftler waren bei ihrem Ansatz sehr sorgfältig. Sie verbanden die Ionenstrahlpräparation mit der Transmissionselektronenmikroskopie und der chemischen Analyse, um die Partikel zu benennen, und wandten sich anschließend der Off-Achsen-Elektronenholographie zu, um zu messen, wie sie sich magnetisch verhielten.
Das Forschungsteam und der Zeitplan
Prof. Haifeng Du leitete die Studie von dem High Magnetic Field Laboratory bei HFIPS aus. Ein Mitglied des Teams, Dr. Long Li, ging direkt auf die Bedeutung der Entdeckung ein.
Eine Reihe von Forschern neben Du und Li taucht auf der Liste auf, darunter Pengfei Liu, Ziliang Jin, Zheng Gong, Kang Wang, Xiandi Zeng, Jing Liu, Dongsheng Song, Kelei Zhu, Chuanxin Yan, Jinhua Li, Keke Zhang, Wyn Williams und Ann M. Hirt.
Der vollständige Verweis erscheint unten.
| Datum | Ereignis |
|---|---|
| Nicht spezifiziert | Die Chang’e-6-Mission sammelt Bodenproben vom Mond |
| 16. September | Studie veröffentlicht in PNAS |
| 3. Oktober | Ankündigung der Zentrale der Chinesischen Akademie der Wissenschaften |
Schlüsselpersonen
- Prof. Haifeng Du – leitender Forscher, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS
- Dr. Long Li – Teammitglied, HFIPS
- Pengfei Liu, Ziliang Jin, Zheng Gong, Kang Wang, Xiandi Zeng, Jing Liu, Dongsheng Song, Kelei Zhu, Chuanxin Yan, Jinhua Li, Keke Zhang, Wyn Williams, Ann M. Hirt – Mitautoren der veröffentlichten Arbeit
Die Bedeutung des Fundes ()
Wissenschaftler fanden in den Bodenproben der Chang’e-6-Mondmission ein Mineral, das bisher nicht in natürlichen Mondproben vorgekommen ist. Die γ-Fe-Teilchen sind zahlreich und stabil, trotz ihrer geringen Größe. ()
Das magnetische Verhalten ist stabil und zuverlässig. Gerade diese Zuverlässigkeit macht diese Aufzeichner praktisch. Jedes Teilchen speichert ein Bild des Magnetfelds ein, seit das Glas geformt wurde, und der festgelegte, einzelne Wirbelzustand verhindert, dass sich diese Bilder später verschieben. ()
Auf dem Mond gibt es nicht mehr ein globales Magnetfeld, daher müssen Wissenschaftler sich auf Mineralien verlassen, die es vor langer Zeit eingefangen haben. Die Hinzufügung von γ-Fe bietet eine neue Methode für diese Arbeit. Da γ-Fe und α-Fe unter unterschiedlichen Umständen entstehen, könnten sie jeweils Details aus verschiedenen Phasen von Mondkollisionen enthalten. ()
Die Ergebnisse des Teams wurden in PNAS veröffentlicht. Der nächste Schritt ist es, genau zu bestimmen, wie viel diese Mineralien über das antike Magnetfeld des Mondes aussagen können und wie sich dieses Feld im Laufe der Zeit entwickelt hat. Die Chang’e-6-Proben bieten eine reichhaltige Datenquelle, und die von dem Team entwickelten Methoden können auf andere Mondproben angewendet werden. ()
Die magnetische Geschichte des Mondes ist eine Geschichte, die in Gestein erzählt wird. Der Chang’e-6-Mondboden enthält nun ein weiteres Kapitel, aufgezeichnet in Eisen. ()
DOI: 10.1073/pnas.2608395123 ()
Quellenmaterial: „Chang’e-6-Mondboden enthält eine überraschende magnetische Zeitkapsel“, ScienceDaily. ()
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