Visualização de estados de domínio magnético em nanoescala no asteroide Ryugu

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14096 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Nas amostras coletadas do asteróide Ryugu, a magnetita apresenta magnetização remanente natural devido ao campo magnético nebular, enquanto o sulfeto de ferro cultivado contemporaneamente não apresenta magnetização remanente estável. Para esclarecer esta característica contra-intuitiva, observamos suas estruturas de domínio magnético em nanoescala usando holografia eletrônica e descobrimos que magnetitas framboidais têm um campo magnético externo de 300 A m-1, semelhante ao valor bruto, e sua estabilidade magnética foi melhorada por interações com magnetitas vizinhas. , permitindo que um campo magnético de disco seja registrado. A pirrotita de tamanho micrométrico mostrou uma estrutura magnética multidomínio que foi incapaz de reter a magnetização remanente natural por um longo tempo devido ao curto tempo de relaxamento do movimento da parede do domínio magnético, enquanto sulfetos de tamanho submícron formaram uma fase não magnética. Estes resultados mostram que tanto a magnetita quanto o sulfeto poderiam ter se formado simultaneamente durante a alteração aquosa no corpo original do asteróide Ryugu.

As rochas adquirem magnetização remanente que reflete os ambientes que vivenciaram, e podem reter essa magnetização ao longo da idade do Sistema Solar1. Portanto, ao estudar a magnetização remanescente de materiais extraterrestres, como meteoritos, as taxas de acreção de massa no momento em que o Sistema Solar se formou foram determinadas a partir do campo magnético nebular2, e as temperaturas máximas experimentadas por vários minerais foram estimadas a partir das temperaturas de relaxamento de suas estruturas de domínio magnético metaestável (transdomínio)3. Em estudos de magnetização remanente, os vetores de remanência de amostras inteiras de rochas são medidos por desmagnetização gradual, e os portadores de remanência de segmentos de desmagnetização são interpretados com base nas propriedades magnéticas macroscópicas dos minerais magnéticos. No entanto, a ligação entre as propriedades magnéticas macroscópicas e as minúsculas partículas minerais magnéticas é ambígua, e a observação direta da morfologia e da estrutura do domínio magnético dos minerais magnéticos é claramente necessária para obter uma interpretação precisa do registro de remanência e fornecer informações sobre o ambiente nebular. na época e local onde cada mineral foi formado.

Nas análises de meteoritos, dependendo do período entre o momento em que o meteorito caiu na Terra e o momento em que a análise é realizada, torna-se mais difícil identificar a magnetização remanente natural original devido à magnetização remanente viscosa causada pela Terra. campo magnético e alterações minerais causadas pelo intemperismo terrestre da amostra. Portanto, às vezes é difícil determinar se os minerais magnéticos mantiveram sua estrutura original de domínio magnético ou se o principal componente da magnetização remanescente do meteorito foi adquirido no corpo original.

Em contraste, amostras coletadas do asteróide tipo C próximo à Terra (162173) Ryugu pela expedição Hayabusa2 e trazidas de volta à Terra em dezembro de 2020 têm uma história clara e só foram expostas ao campo magnético e à atmosfera da Terra por um período de tempo. tempo curto. Detalhes da origem das amostras, como onde e como elas foram coletadas na superfície de Ryugu, também são conhecidos, e seu histórico de temperatura (< 65 °C; inferior à temperatura diurna da superfície do asteróide) após a coleta é claro4,5.

As amostras do asteroide Ryugu correspondem a condritos carbonáceos do tipo Ivuna (meteorito primitivo)6,7,8,9,10. Seria esperado que minerais magnéticos como magnetita, sulfetos, ferro metálico ou ligas de ferro-níquel presentes nos condritos carbonáceos apresentassem magnetização remanente natural. Na verdade, medições sistemáticas da magnetização remanente em massa das amostras de Ryugu mostraram que os minerais ferromagnéticos presentes são partículas de magnetita de granulação fina com tamanhos na faixa submícron a mícron, partículas de pirrotita com tamanhos na faixa submícron a várias centenas de mícrons. , e partículas de magnetita de granulação grossa de tamanho micrométrico ou maior, em ordem decrescente de sua contribuição para a magnetização remanente .