Norsk stein husker best

Norske forskere har fått et nytt bevis på at en helt spesiell magnetisk egenskap sørger for et robust langtidsminne i norsk stein.

Publisert
Gneis royal fra Solør. (Foto: Halvard/Wikimedia Commons)
Gneis royal fra Solør. (Foto: Halvard/Wikimedia Commons)

I mange år har en gruppe forskere ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) gransket magnetiske egenskaper i mineraler helt nede på nanonivå.

Tidlig avslørte de spesielle særtrekk i blant annet den vanligste norske bergarten gneis.

Til tross for at hver enkelt magnet bare er noen få nanometer stor, er magnetismen så sterk og stabil at steinen så å si kan huske når den er født, for mer enn en milliard år siden.

Stabil i steiner

- Årsaken er at et lite lag av mineralet ilmenitt posisjonerte seg i en bestemt retning inne i det magnetiske mineralet hematitt da bergarten i sin tid ble dannet, sier forsker Karl Fabian ved NGU.

- På nanonivå ser vi at denne magnetismen holder seg stabil selv om steinen i millioner av år er blitt utsatt for forskjellig trykk, temperatur og stråling, sier Fabian.

Han ønsket , sammen med kolleger ved NGU og NTNU, å etablere et nytt bevis på denne sammenhengen. For første gang ble det avanserte Dresden High Magnetic Field Laboratory i Tyskland brukt til geologiske målinger.

Magnetiske avvik

- Men la oss trekke opp det store lerretet først, sier Fabian.

- Magnetiske målinger i jordoverflaten er viktige for å avdekke geologiske strukturer og mulige mineralforekomster. Avvikene fra den magnetiske normalen – eller anomaliene - kan gi ledetrådene. Men hva er årsaken til de store avvikene?

Forskere har tidligere avslørt at svaret er en magnetisk egenskap, lamell-magnetisme, som dannes på flaten mellom et lager av mineralet ilmenitt i en hematitt-krystall i selve bergarten.

- Nå prøver vi å framstille og karakterisere tilsvarende egenskaper syntetisk. Arbeidet kan kanskje danne grunnlaget for et superrobust langtidsminne i for eksempel IT- eller elektronikkindustrien, forteller Fabian.

Uløst mineralgåte

Dr. Joseph Law ved laboratoriet i Dresden setter inn en prøve i høyfeltmagneten. Prøven er kjølt ned i flytende helium, mens kobberspolen på magneten er dyppet i flytende nitrogen. Foto: NGU
Dr. Joseph Law ved laboratoriet i Dresden setter inn en prøve i høyfeltmagneten. Prøven er kjølt ned i flytende helium, mens kobberspolen på magneten er dyppet i flytende nitrogen. Foto: NGU

I Dresden ville de norske forskerne teste både lamell-magnetisme i bergartene, og nanostrukturer i de syntetiske materialene.

Men i kofferten på veg til det tyske laboratoriet - med europisk rekord i måling av feltmagnetisme - hadde forskerne i tillegg med seg en akademisk gåte:

- En prøve fra Modum nær Kongsberg har vist alle egenskapene som tyder på lamell-magnetisme. Vi vet at materialet inneholder hematitt, men til tross at vi har prøvd avanserte metoder, har vi aldri kunnet dokumentere at prøven virkelig inneholder ilmenitt.

- Hvis prøven ikke inneholder ilmenitt, må det finnes andre mekanismer som gir de samme merkelige magnetiske egenskapene. Men det mente vi var usannsynlig, sier Fabian.

Gåten ble løst.

- Etter en uke med spennende og suksessfulle målinger, er vi nå i ferd med å evaluere resultatene. Eksperimentene bekreftet lamell-magnetisme fullstendig.

- I tillegg fant vi bevis for at det er ilmenitt i Modum-prøven. Samtidig har vi fått mye verdifull informasjon om nanostrukturene i våre syntetiske bergarter, forteller forsker Fabian.