研究人员在分析嫦娥六号月壤中撞击玻璃内的金属铁时，首次在天然月球样品中发现了面心立方γ-Fe。
该研究由中国科学院（CAS）合肥物质科学研究院（HFIPS）强磁场科学中心杜海峰教授领衔。相关成果于9月16日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
HFIPS团队成员李龙博士表示：“这种微小的磁性化石可能有助于我们更好地了解月球古老的磁场历史。”
隐藏在月球玻璃中的罕见铁相
为了检查样品，研究人员使用了聚焦离子束制样、透射电子显微镜和化学分析。这些技术揭示了遍布于玻璃材料中的大量纳米级铁颗粒。
进一步的检查表明，部分颗粒由面心立方γ-Fe组成。事实上，在所研究的两个撞击玻璃样品中，γ-Fe是铁的主要形式。
在正常条件下，γ-Fe仅在高温下稳定。随着材料冷却，它通常会转变为另一种被称为α-Fe的形式。研究人员发现的证据表明，月球撞击产生的异常条件可能使γ-Fe在月球表面得以保存。
他们提出，有几个因素可能有助于稳定该结构，包括微量的碳和其他元素、撞击过程中产生的熔融材料的快速冷却，以及周围玻璃基质的保护。
能够保存磁性的微小颗粒
研究团队还使用了离轴电子全息术来研究单个γ-Fe纳米颗粒的磁行为。
他们发现，相对较大的γ-Fe颗粒可以形成稳定的单涡旋磁态。当暴露于外部磁场时，这些颗粒也保持了一致的磁响应。
这种稳定性表明，γ-Fe可以作为一种以前未被认识的月球物质磁性信息记录器，保存着关于月球过去存在条件的线索。
窥探月球磁性历史的新窗口
这一发现拓宽了在月球样品中发现的已知磁性矿物的种类。由于γ-Fe和α-Fe在不同的条件下形成且磁性表现不同，它们各自都有可能记录月球撞击事件不同阶段的信息。
未来还需要进一步研究，以确切确定这些矿物能在多大程度上揭示关于月球古磁场及其随时间演变的信息。