کشف شکل عجیبی از آهن در ماه

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)؛ دانشمندانی که نمونه‌های خاک ماه بازگردانده‌شده به زمین در مأموریت فضایی چانگ‌ای-۶ چین را بررسی می‌کنند، شکل غیرمنتظره‌ای از آهن را شناسایی کرده‌اند که درون ذرات میکروسکوپی شیشه‌ای حاصل از برخورد‌ها حفظ شده است.

ذرات بسیار ریز آهن که درون مواد شیشه‌ای حاصل از برخورد‌ها در سطح ماه به دام افتاده‌اند، ممکن است شواهدی از تاریخچه مغناطیسی باستانی این قمر را در خود حفظ کرده باشند. دانشمندانی که نمونه‌های خاک بازگردانده‌شده از مأموریت چانگ‌ای-۶ چین را مطالعه می‌کنند، نوعی آهن فلزی با ساختار بلوری مکعبیِ وجوه‌مرکزدار را که گاما آهن (γ-Fe) نامیده می‌شود، شناسایی کرده‌اند؛ شکلی غیرمعمول از آهن که پیش از این هرگز وجود آن در نمونه‌های طبیعی ماه تأیید نشده بود.

این کشف به‌ویژه غیرمنتظره است، زیرا گاما آهن معمولا فقط در دما‌های بالا وجود دارد و با سرد شدن به ساختار بلوری دیگری تبدیل می‌شود. با این حال، پژوهشگران دریافتند که این فاز آهن توانسته است درون ذرات شیشه‌ای میکروسکوپی که بر اثر برخورد اجرام فضایی با سطح ماه تشکیل شده‌اند، باقی بماند.

شکل غیرمعمول آهن چگونه در ماه حفظ شده است؟

پژوهشگران به سرپرستی پروفسور «هایفنگ دو» از آزمایشگاه میدان مغناطیسی قوی در مؤسسه علوم فیزیکی هِفِی وابسته به آکادمی علوم چین، ذرات شیشه‌ای تشکیل‌شده بر اثر برخورد‌ها را بررسی کردند. این ذرات حاوی تعداد زیادی ذره آهن در مقیاس نانو بودند.

آنها با استفاده از روش آماده‌سازی نمونه با پرتو یونی متمرکز، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز شیمیایی تأیید کردند که گاما آهن، فاز غالب آهن در دو نمونه شیشه‌ای بررسی‌شده بوده است. یافته‌های این پژوهش در تاریخ ۱۶ سپتامبر در نشریه «مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم» (PNAS) منتشر شد.

در شرایط عادی، با کاهش دما، گاما آهن به آلفا آهن (α-Fe) تبدیل می‌شود. گروه پژوهشی این فرضیه را مطرح کرد که شرایط فیزیکی ویژه‌ای که هنگام برخورد اجرام فضایی با سطح ماه ایجاد می‌شود، ممکن است مانع این تبدیل شود.

به گفته پژوهشگران، سرد شدن سریع مواد مذاب، وجود مقادیر اندکی کربن و عناصر دیگر و همچنین محصور شدن ذرات آهن در مواد شیشه‌ای اطرافشان، ممکن است به حفظ این ساختار بلوری غیرمعمول در سطح ماه کمک کرده باشد.

ذرات میکروسکوپی آهن ممکن است اطلاعاتی از مغناطیس باستانی ماه را ثبت کرده باشند

دانشمندان همچنین بررسی کردند که آیا این ذرات می‌توانند اطلاعات مغناطیسی را در خود حفظ کنند یا خیر.

آنها با استفاده از روش «هولوگرافی الکترونی خارج از محور»، که روشی برای ترسیم میدان‌های مغناطیسی در مقیاس‌های بسیار کوچک است، ساختار مغناطیسی نانوذرات منفرد گاما آهن را بررسی کردند.

ذرات نسبتا بزرگ، حالت مغناطیسی پایدار تک‌گردابه‌ای از خود نشان دادند؛ حالتی که در آن مغناطش ذرات به شکل الگویی چرخشی و حلقوی آرایش می‌یابد. این ذرات همچنین هنگام قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی خارجی، پاسخ مغناطیسی پایداری از خود نشان دادند.

دکتر لانگ لی از مؤسسات علوم فیزیکی هِفِی و از اعضای گروه پژوهشی، می‌گوید: «این فسیل مغناطیسی کوچک ممکن است به ما کمک کند تا تاریخچه مغناطیسی باستانی ماه را بهتر درک کنیم».

شواهد تازه‌ای از تاریخچه مغناطیسی ماه در ذرات شیشه‌ای

اگرچه ماه دیگر میدان مغناطیسی سراسری ندارد، سنگ‌ها و خاک آن حاوی کانی‌های مغناطیسی هستند که می‌توانند اطلاعات مربوط به شرایط گذشته را حفظ کنند. شناسایی گاما آهن، دامنه موادی را که دانشمندان می‌توانند برای بازسازی این تاریخچه بررسی کنند، گسترش می‌دهد.

از آنجا که گاما آهن و آلفا آهن در شرایط فیزیکی متفاوتی شکل می‌گیرند و ویژگی‌های مغناطیسی متمایزی دارند، ممکن است اطلاعات مربوط به مراحل مختلف رویداد‌های برخوردی در ماه را در خود حفظ کرده باشند.

برای تعیین اینکه این کانی‌ها تا چه اندازه می‌توانند سیگنال‌های مغناطیسی باستانی را به‌طور قابل اعتماد حفظ کنند و چه اطلاعاتی درباره روند تکامل مغناطیس در ماه در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند، انجام پژوهش‌های بیشتر ضروری خواهد بود.