پروبهای حسگر از راه دور متوجه وجود امضای مغناطیسی شدهاند، اما این امضا بسیار ضعیفتر از «کاکن» قوی است که زمین را احاطه کرده است. تلاشهای قبلی برای شناسایی مغناطیس در نمونههای بازگشتی از خاک ماه، که شامل ترکیبی از سنگها بوده، منجر به سردرگمی شده است؛ این سوال مطرح بوده که آیا منبع مغناطیس ناشی از یک دیناموی داخلی قوی در اعصار گذشته بوده یا بر اثر برخوردهای قوی سیارکها که باعث مغناطیسی شدن سنگها شده است. یک مطالعه جدید از یبو یانگ از دانشگاه ژجیانگ و لین شینگ از آکادمی علوم چین، که به تازگی در نشریه “تحقیقات بنیادی” منتشر شده، نشان میدهد که پاسخ درست به نظر میرسد هر دو عامل در این فرآیند دخیل هستند.
این تحقیق مبتنی بر تحلیل امضای مغناطیسی یک دانه خاک ماه است، با استفاده از نوعی حسگر پیشرفته از الماس که با مراکز خلا نیتروژن آلوده شده و قابلیت عمل به عنوان حسگر مغناطیسی در مقیاس کوانتومی را دارد. آنها از تکنیکی به نام «رزونانس مغناطیسی نوری دیده شده» (ODMR) استفاده کردند تا درخشش تولید شده توسط الماس را زمانی که لیزری از آن عبور میکند، مورد نظارت قرار دهند. تغییرات در این درخشش نشاندهنده تغییرات در شدت میدان مغناطیسی محلی ذره بود.
سیستم طراحی شده توسط آنها به طور قابل توجهی قدرتمندتر از حسگرهای مغناطیسی کوانتومی موجود در بازار بود و این امکان را به آنها داد که دانههای گرد و خاک بازگشتی از ماموریت «چانگ’e 5» را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل تحلیل کنند. مهمتر از همه، آنها قادر به شناسایی اجزای هر دانه و مواردی بودند که باعث تغییرات میدان مغناطیسی میشدند؛ چه یک تکه نانوذرهای آهن باشد یا یک شکستگی در خود دانه. آنها دریافته بودند که بر اساس نوع خاکی که تحلیل میکردند، یک تقسیم واضح وجود دارد.
بازالت نوعی سنگ است که از ماگمای سرد شده تشکیل میشود. تحت حسگر جدید میدان مغناطیسی کوانتومی، دانههای گرد و غبار بازالتی سیگنالهای مغناطیسی نسبتاً ضعیف اما با جهتی کاملاً یکنواخت نشان دادند. به نظر میرسد بیشتر مغناطیس آنها ناشی از آهن موجود در خود سنگ یا نوعی ماده معدنی آهن-سولفیدی به نام «تریولیت» باشد. اما در اینجا جهتی که دانهها در آن قرار دارند اهمیت دارد – به نظر میرسد که در حین سرد شدن ماگمایی که بازالت را تشکیل داد، یک میدان مغناطیسی در ماه آنها را به سمت یک سمت خاص همراستا کرده است. به احتمال زیاد، این ناشی از یک «دیناموی» فعال در ماه بوده که به نظر میرسد تا حداقل ۲ میلیارد سال پیش نیز فعال بوده است، زمانی که این دانهها شکل گرفته بودند.
این موضوع شواهد مضاعفی در مورد وجود یا عدم وجود دیناموی فعال ارائه میدهد. اما نوع دانه گرد و غبار دیگری نیز بود که محققان بررسی کردند – «برکیا». این دانهها ناشی از ترکیب تکههای شکسته دیگر سنگها تشکیل شدهاند که به احتمال زیاد توسط حرارت ناشی از برخورد سیارکها به وجود آمدهاند. این دانهها مغناطیسیتر بودند و توزیعهای کاملاً تصادفی داشتند. این احتمالا ناشی از فرآیندی به نام «مغناطیسسازی بقایای ضربهای» است، که امضای مغناطیسی متنوع آنها ناشی از ترکیبات آهن-نیکل یا آهن نانو فازی است که به واسطه برخورد شهابسنگها که خود دانه گرد و غبار را ایجاد کردهاند به وجود آمده است.
برخی از شکافها در سنگ دارای «خطوط» مغناطیسی مشهودی بودند که به طور کامل با آنها همراستا شده بودند. محققان بر این باورند که این ممکن است ناشی از باد خورشیدی یا برخورد ذرات میکرو شهابسنگها باشد که ماده داخل شکافها را پس از تشکیل سنگ تغییر شیمیایی داده است. اگر این درست باشد، این میتواند فرآیند فرسایش فضایی را به شکل قابل مشاهدهای نشان دهد.
نوع حسگرهای مغناطیسی در سطح کوانتومی مورد استفاده در این کار به طور فزایندهای در زمینشناسی متداول میشوند، بنابراین قطعاً این آخرین مقاله نخواهد بود که از این تکنیک برای تحلیل سنگهای فضایی استفاده میکند. اما در حال حاضر، با توجه به اینکه نمونههای «چانگ’e» جوانترین نمونههایی هستند که از ماه بازگشتهاند، این بهترین شواهد تا به امروز از تاریخچه مغناطیسی همسایه نزدیک ماست – زمانی برای بهروزرسانی نظریهها.