Блог

Jul 03, 2023

Визуализация наноразмерных состояний магнитных доменов астероида Рюгу

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 14096 (2023) Цитировать эту статью 12 Подробности об альтметрических метриках В образцах, собранных на астероиде Рюгу, магнетит демонстрирует естественный остаток

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 14096 (2023) Цитировать эту статью

12 Альтметрика

Подробности о метриках

В образцах, собранных на астероиде Рюгу, магнетит демонстрирует естественную остаточную намагниченность, обусловленную небулярным магнитным полем, тогда как выращенный в то же время сульфид железа не демонстрирует стабильной остаточной намагниченности. Чтобы прояснить эту противоречивую особенность, мы наблюдали их наноразмерные магнитные доменные структуры с помощью электронной голографии и обнаружили, что фрамбоидальные магнетиты имеют внешнее магнитное поле 300 А м-1, аналогичное объемному значению, и его магнитная стабильность усиливается за счет взаимодействия с соседними магнетитами. , позволяющий записывать магнитное поле диска. Пирротин микрометрового размера имел многодоменную магнитную структуру, которая не могла сохранять естественную остаточную намагниченность в течение длительного времени из-за короткого времени релаксации движения магнитных доменных стенок, тогда как сульфиды субмикронного размера образовывали немагнитную фазу. Эти результаты показывают, что и магнетит, и сульфид могли образоваться одновременно во время водных изменений в родительском теле астероида Рюгу.

Камни приобретают остаточную намагниченность, которая отражает окружающую среду, в которой они находились, и могут сохранять эту намагниченность на протяжении всего возраста Солнечной системы1. Поэтому, изучая остаточную намагниченность внеземных материалов, таких как метеориты, темпы аккреции массы во время формирования Солнечной системы были определены по небулярному магнитному полю2, а максимальные температуры, испытываемые различными минералами, были оценены по температурам релаксации их метастабильные магнитно-доменные (трансдоменные) структуры3. При исследованиях остаточной намагниченности векторы остаточной намагниченности целых массивных образцов горных пород измеряют методом ступенчатого размагничивания, а носители остаточной намагниченности участков размагничивания интерпретируют на основе макроскопических магнитных свойств магнитных минералов. Однако связь между макроскопическими магнитными свойствами и крошечными частицами магнитных минералов неоднозначна, и прямое наблюдение морфологии и магнитно-доменной структуры магнитных минералов явно необходимо для точной интерпретации записей остаточной намагниченности и обеспечения понимания небулярной среды. во время и в месте образования каждого минерала.

При анализах метеоритов в зависимости от периода времени между моментом падения метеорита на Землю и моментом проведения анализа становится все труднее выявить исходную естественную остаточную намагниченность из-за вязкой остаточной намагниченности, вызванной земным остаточным намагничиванием. магнитное поле и минеральные изменения, вызванные земным выветриванием образца. Поэтому иногда трудно определить, сохранили ли магнитные минералы свою первоначальную магнитно-доменную структуру или основная составляющая остаточной намагниченности метеорита была приобретена в материнском теле.

Напротив, образцы, собранные с околоземного астероида C-типа (162173) Рюгу экспедицией Хаябуса-2 и доставленные обратно на Землю в декабре 2020 года, имеют четкую историю и подвергались воздействию магнитного поля и атмосферы Земли лишь в течение некоторого времени. короткое время. Также известны подробности происхождения образцов, например, где и как они были собраны на поверхности Рюгу, а также история их температуры (<65 °C; ниже дневной температуры поверхности астероида) после сбора. ясно4,5.

Образцы астероида Рюгу соответствуют углистым хондритам типа Ивуна (примитивный метеорит)6,7,8,9,10. Можно было бы ожидать, что магнитные минералы, такие как магнетит, сульфиды, металлическое железо или железо-никелевые сплавы, присутствующие в углеродистых хондритах, будут проявлять естественную остаточную намагниченность. Фактически, систематические измерения объемной остаточной намагниченности образцов Рюгу показали, что присутствующие ферромагнитные минералы представляют собой мелкозернистые частицы магнетита с размерами в диапазоне от субмикрона до микрона, частицы пирротина с размерами от субмикрона до нескольких сотен микронов. и крупнозернистые частицы магнетита микронного или более крупного размера в порядке убывания их вклада в остаточную намагниченность11.