Тема магнитного поля Луны чрезвычайно сложна. Сейчас его не существует, но когда-то оно было. Когда именно и каким образом оно исчезло, точно неизвестно. Впрочем, китайские ученые попытались пролить свет на этот вопрос, проанализировав всего несколько частиц пыли, доставленных на Землю миссией «Чанъэ-5».
Новая технология исследования лунных частиц пыли
Магнетизм на Луне всегда был несколько непонятным. Зонды дистанционного зондирования зафиксировали наличие определенных магнитных признаков, но они были далеки от сильного кокона, окружающего саму Землю. Предыдущие попытки обнаружить его в возвращенных образцах реголита смешали все породы в этих образцах, что привело к путанице относительно источника — были ли они вызваны сильным внутренним динамо в прошлом или мощными ударами астероидов, намагнитивших породы, в которые они попали.
Новое исследование Ибо Яна из Университета Чжэцзян и Линь Син из Китайской академии наук, опубликованное недавно в журнале Fundamental Research, показывает, что правильный ответ, кажется, таков: немного того и другого.
Их исследование основывалось на анализе магнитного сигнала отдельного зерна лунной пыли с помощью современного алмазного датчика, легированного центрами азотных вакансий, который работал как квантовый магнитный сенсор. Для этого ученые применили метод оптически детектируемого магнитного резонанса (ODMR), отслеживая флуоресценцию, возникавшую в алмазе во время его облучения лазером. Изменения этой флуоресценции отражали вариации локальной напряженности магнитного поля частицы.
Магнитные сигналы от разных типов частиц и что они означают
Система, которую разработали ученые, была значительно мощнее коммерчески доступных квантовых магнитных датчиков, что позволило им анализировать зерна пыли, возвращенные с миссии «Чанъэ-5», более подробно, чем это было возможно ранее. Самое главное, что они смогли увидеть, какие отдельные части зерна приводили к изменению поля — будь то наночастицы размером с железо или трещины в самом зерне. Они обнаружили очень четкое разделение по типу пыли, которую анализировали.
Базальт — это тип горной породы, образующейся в результате охлаждения магмы. Под новым квантовым магнитным датчиком базальтовые пылевые зерна показали относительно слабые магнитные сигналы, но с очень равномерной ориентацией. Большая часть магнетизма, по-видимому, происходит от железа, содержащегося в горной породе, или от типа железо-сульфидного минерала, который называется «троилит». Но здесь важна именно ориентация — похоже, что во время охлаждения магмы, образовавшей базальт, лунное магнитное поле заставляло их выравниваться в одном направлении. Скорее всего, это было вызвано активным лунным «динамо», которое, судя по всему, существовало по крайней мере 2 млрд лет назад, когда образовались эти зерна.
Это дает дополнительные доказательства того, существовал ли активный динамо-эффект. Но исследователи проанализировали еще один тип пылевых зерен — брекчию. Эти зерна образовались в результате слияния обломков других пород, вероятнее всего, под действием тепла от ударов астероидов. Они проявляли гораздо более сильную намагниченность и имели полностью случайное распределение. Вероятно, в результате процесса, который называется «остаточная намагниченность от удара», их разнообразные магнитные характеристики обусловлены железо-никелевыми сплавами или нанофазным железом, образованными в результате ударов метеоритов, которые создали сами пылевые зерна.
«Космическое выветривание» частиц
Некоторые трещины в породе содержали четко выраженные магнитные полосы, идеально выровненные вдоль них. Исследователи предполагают, что их появление могло быть обусловлено либо воздействием солнечного ветра, либо ударами микрометеоритов, которые значительно позже, уже после формирования породы, химически изменили материал внутри трещин. Если эта гипотеза подтвердится, она станет наглядным свидетельством процессов космического выветривания в видимой форме.
Типы квантовых магнитных датчиков, используемых в этой работе, становятся все более распространенными в геологии, поэтому это несомненно не будет последней статьей, в которой используется эта техника для анализа космических пород. Но на данный момент, учитывая, что образцы «Чанъэ» являются самыми молодыми из когда-либо возвращенных с Луны, это лучшее доказательство магнитной истории нашего ближайшего соседа.
По материалам phys.org
