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Aug 06, 2023

Visualizzazione degli stati del dominio magnetico su scala nanometrica nell'asteroide Ryugu

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 14096 (2023) Cita questo articolo 141 Accessi 13 Dettagli metriche altmetriche Nei campioni raccolti dall'asteroide Ryugu, la magnetite mostra caratteristiche naturali

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 14096 (2023) Citare questo articolo

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Nei campioni raccolti dall'asteroide Ryugu, la magnetite mostra una magnetizzazione rimanente naturale dovuta al campo magnetico nebulare, mentre il solfuro di ferro cresciuto contemporaneamente non mostra una magnetizzazione rimanente stabile. Per chiarire questa caratteristica controintuitiva, abbiamo osservato le loro strutture di domini magnetici su scala nanometrica utilizzando l'olografia elettronica e scoperto che le magnetiti framboidali hanno un campo magnetico esterno di 300 A m−1, simile al valore di massa, e la sua stabilità magnetica è stata migliorata dalle interazioni con le magnetiti vicine , consentendo la registrazione del campo magnetico del disco. La pirrotite di dimensioni micrometriche ha mostrato una struttura magnetica multidominio che non è stata in grado di mantenere la magnetizzazione residua naturale per lungo tempo a causa del breve tempo di rilassamento del movimento della parete del dominio magnetico, mentre i solfuri di dimensioni submicroniche formavano una fase non magnetica. Questi risultati mostrano che sia la magnetite che il solfuro potrebbero essersi formati simultaneamente durante l’alterazione acquosa nel corpo genitore dell’asteroide Ryugu.

Le rocce acquisiscono una magnetizzazione rimanente che riflette gli ambienti in cui hanno vissuto e possono mantenere questa magnetizzazione nel corso dell'età del Sistema Solare1. Pertanto, studiando la magnetizzazione rimanente di materiali extraterrestri come i meteoriti, i tassi di accrescimento di massa al momento della formazione del Sistema Solare sono stati determinati dal campo magnetico nebulare2, e le temperature massime sperimentate da vari minerali sono state stimate dalle temperature di rilassamento di le loro strutture di dominio magnetico metastabile (transdominio)3. Negli studi sulla magnetizzazione rimanente, i vettori di rimanenza di interi campioni di roccia sfusa vengono misurati mediante smagnetizzazione graduale e i portatori di rimanenza dei segmenti di smagnetizzazione vengono interpretati sulla base delle proprietà magnetiche macroscopiche dei minerali magnetici. Tuttavia, il legame tra le proprietà magnetiche macroscopiche e le minuscole particelle minerali magnetiche è ambiguo e l'osservazione diretta della morfologia e della struttura del dominio magnetico dei minerali magnetici è chiaramente necessaria per ottenere un'interpretazione precisa della registrazione della rimanenza e per fornire informazioni sull'ambiente nebulare. nel momento e nel luogo in cui si è formato ciascun minerale.

Nelle analisi dei meteoriti, a seconda del periodo che intercorre tra il momento in cui il meteorite è caduto sulla Terra e il momento in cui viene eseguita l'analisi, diventa più difficile identificare la magnetizzazione residua naturale originaria a causa della magnetizzazione rimanente viscosa causata dall'azione della Terra. campo magnetico e alterazioni minerali causate dagli agenti atmosferici terrestri del campione. Pertanto, a volte è difficile determinare se i minerali magnetici hanno mantenuto la loro struttura originale del dominio magnetico o se il componente principale della magnetizzazione rimanente del meteorite è stato acquisito nel corpo genitore.

Al contrario, i campioni raccolti dall’asteroide vicino alla Terra di tipo C (162173) Ryugu dalla spedizione Hayabusa2 e riportati sulla Terra nel dicembre 2020 hanno una storia chiara e sono stati esposti al campo magnetico e all’atmosfera terrestre solo per un periodo limitato. poco tempo. Sono noti anche i dettagli dell'origine dei campioni, come dove e come sono stati raccolti sulla superficie di Ryugu, e la loro storia della temperatura (< 65 °C; inferiore alla temperatura superficiale diurna dell'asteroide) dopo la raccolta. chiaro4,5.

I campioni provenienti dall'asteroide Ryugu corrispondono a condriti carboniose del tipo Ivuna (meteorite primitivo)6,7,8,9,10. Ci si aspetterebbe che i minerali magnetici come la magnetite, i solfuri, il ferro metallico o le leghe ferro-nichel presenti nelle condriti carboniose mostrino una magnetizzazione residua naturale. Infatti, misurazioni sistematiche della magnetizzazione residua dei campioni di Ryugu hanno mostrato che i minerali ferromagnetici presenti sono particelle di magnetite a grana fine con dimensioni nell'intervallo da submicron a micron, particelle di pirrotite con dimensioni nell'intervallo da submicron a diverse centinaia di micron. e particelle di magnetite a grana grossa di dimensioni micron o più grandi, in ordine decrescente del loro contributo alla magnetizzazione rimanente11.