Самая старая магнитная запись в Солнечной системе обнаружена в метеорите

Исследователи обнаружили, что железосодержащий минерал, называемый пыльным оливином (оливин, содержащий несколько субмикронных включений металлического железа), присутствующий в метеоритах, сохраняет запись магнитного поля от ранней Солнечной системы возрастом около 4,6 миллиарда лет назад.

Результаты удивительны, так как магнетизм в пыльном оливине неоднороден, а неоднородные магнитные материалы ранее считались плохими магнитными регистраторами. Открытие может привести к новому пониманию того, как Солнечная система формировалась — с помощью магнитных полей — из протопланетного диска.

Исследователи Джей Сэш и соавторы из Великобритании, Германии и Норвегии опубликовали статью об открытии самой старой магнитной записи в недавнем выпуске Nature Communications.

«Наше исследование показывает, что магнитные поля, которые присутствовали при рождении нашей Солнечной системы, достоверно содержатся в образцах метеорита, которые мы имеем в наших коллекциях», — сказал Джэй. «С лучшим пониманием этих сложных структур намагничивания мы можем получить доступ к информации о магнитном поле и вывести, как наша Солнечная система эволюционировала от пылевого диска к планетной системе, которую мы видим сегодня».

В области палеомагнетизма основными объектами исследования являются древние породы и другие материалы, которые, когда они охлаждались во время их образования, приобрели термомагнитную намагниченность, созданную магнитными полями, присутствующими в то время. Изучая эти магнитные материалы, исследователи могут найти ключи к тому, какие магнитные поля существовали в ранней Солнечной системе.

Как объясняют исследователи в своей работе, гипотеза подкрепления в палеомагнетизме — это теория единства Нееля, которая предсказывает, что равномерно намагниченные частицы (зерна) могут сохранять свои магнитные состояния по геологическим масштабам. Однако теория Нееля ничего не говорит о неравномерно намагниченных частицах, которые являются наиболее распространенной формой магнетизма, присутствующей в породах и метеоритах. Хотя некоторые исследования показали, что неоднородные состояния намагниченности не очень хорошо сохраняют свою намагниченность, вопрос остается без ответа до сих пор.

Новое исследование впервые показывает, что железо с неоднородными состояниями намагниченности может сохранять магнитные записи более чем 4 миллиарда лет назад. Чтобы показать это, исследователи использовали новейшие методы визуализации (нанометровая магнитная визуализация и внеосевая электронная голография) для изучения магнитных частиц в пыльном оливине размером несколько сотен нанометров.

В испытаниях исследователи нагревали их выше 300 °C, до самой высокой температуры, которую метеориты испытали бы с момента образования 4,6 миллиарда лет назад, и заметили, что частицы сохраняют свои магнитные состояния. Поскольку время тепловой релаксации при этой температуре больше, чем возраст Солнечной системы, результаты указывают на то, что термоядерная намагниченность, придаваемая в процессе их образования, остается стабильной и по сей день.

Исследователи ожидают, что результаты приведут к лучшему пониманию магнитного поля в ранней Солнечной системе и даже о том, как возникла Солнечная система.

«Я надеюсь, что наше исследование поможет лучше понять сложные структуры намагничивания, которые приведут к более сложному анализу древних магнитных полей по всей Солнечной системе, в том числе и на Земле», — сказал Джей Сэш.

Больше информации: Jay Shah et al. «The oldest magnetic record in our solar system identified using nanometric imaging and numerical modeling.» Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-018-03613-1