La Luna non possiede più un campo magnetico globale, ma le rocce e il suolo lunari conservano ancora tracce di un antico magnetismo. Lo studio dei minerali magnetici in questi campioni può aiutare gli scienziati a comprendere l’evoluzione del campo magnetico lunare nel corso del tempo. Esaminando particelle di vetro da impatto contenenti ferro metallico provenienti dai campioni di suolo lunare della missione Chang’e-6, i ricercatori hanno individuato la fase γ-Fe (ferro gamma) a struttura cubica a facce centrate: è la prima volta che questa fase del ferro viene identificata in campioni lunari naturali.
Lo studio, guidato dal Professor Du Haifeng del Laboratorio di Alti Campi Magnetici degli Istituti di Scienze Fisiche di Hefei (HFIPS) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS), è stato pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. “Questo minuscolo fossile magnetico potrebbe aiutarci a comprendere meglio l’antica storia magnetica della Luna“, ha affermato il Dottor Li Long dell’HFIPS, membro del team di ricerca.
Il vetro da impatto ha preservato un’insolita fase del ferro
I ricercatori hanno utilizzato tecniche di preparazione tramite fascio ionico focalizzato, microscopia elettronica a trasmissione e analisi chimiche per identificare numerose particelle di ferro su scala nanometrica distribuite all’interno del materiale vetroso. Ulteriori analisi hanno confermato che alcune di queste particelle erano costituite da γ-Fe a struttura cubica a facce centrate, risultando la fase del ferro predominante nei due campioni di vetro da impatto esaminati.
Normalmente, la fase γ-Fe è stabile solo ad alte temperature e si trasforma in α-Fe (ferro alfa) durante il raffreddamento. I ricercatori hanno scoperto che le condizioni uniche associate agli impatti lunari potrebbero consentire alla fase γ-Fe di preservarsi nelle condizioni tipiche della superficie lunare. Hanno ipotizzato che la presenza di tracce di carbonio e altri elementi, il rapido raffreddamento dei fusi generati dall’impatto e la matrice vetrosa circostante possano aver contribuito a preservare la struttura γ-Fe.
Una possibile testimonianza di antico magnetismo
Utilizzando l’olografia elettronica fuori asse, il team ha esaminato la struttura magnetica di singole nanoparticelle di γ-Fe. Hanno scoperto che le particelle di γ-Fe relativamente grandi formavano uno stato magnetico stabile a vortice singolo e mantenevano una risposta magnetica stabile se esposte a un campo magnetico esterno. Ciò suggerisce che la fase γ-Fe possa fungere da registro, finora sconosciuto, di informazioni magnetiche nei materiali lunari.
Secondo i ricercatori, la scoperta amplia la gamma nota di minerali magnetici presenti nei campioni lunari. Poiché la γ-Fe e la α-Fe si formano in condizioni diverse e possiedono proprietà magnetiche differenti, potrebbero conservare informazioni relative a diverse fasi degli impatti lunari. Studi futuri contribuiranno a chiarire in che modo questi minerali possano arricchire la nostra comprensione dell’antico magnetismo lunare, hanno affermato i ricercatori.