В иле на дне пруда живут бактерии, которые носят внутри себя крошечные магнитные стрелки. Эти стрелки — цепочки кристаллов магнетита, и они помогают бактериям плыть вдоль магнитного поля Земли, как стрелка компаса, в поисках лучших условий. Когда бактерии погибают, цепочки остаются в осадке и могут сохраняться миллионы лет.
Геологи находят такие цепочки в древних породах и по ним узнают, когда на Земле появилась жизнь. Но как отличить цепочку, собранную живой бактерией, от случайного скопления магнитных частиц? Оказывается, у биогенных цепочек особые магнитные свойства. Учёные измеряют, как такие частицы намагничиваются и размагничиваются, и по форме кривых определяют, была ли это жизнь.
До сих пор расчёты делали для шарообразных частиц, но у многих бактерий кристаллы вытянутые, как зёрнышки риса. В новой работе вывели простые формулы для взаимодействия таких вытянутых магнитиков и посчитали, как ведут себя целые цепочки из них. Это позволит точнее читать магнитную летопись Земли.
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.16861
Magnetotactic bacteria synthesize linear chains of magnetite nanoparticles within their bodies, which allow the bacteria to navigate the Earth's magnetic field in search of the best habitat. Biogenic magnetite particles, called magnetosomes, are very promising for use in biomedicine. Magnetosome chains have also been found in ancient fossils and sediments. The study of magnetofossils provides valuable information about the Earth's biological past. The presence of biogenic magnetite in ancient rock samples can be detected by measuring ferromagnetic resonance spectra, first-order magnetization reversal curves, or quasi-static hysteresis loops. Theoretical analyses of these experiments generally assume that magnetosomes are spherical nanoparticles, although the shape of some types of magnetosomes is close to spheroidal one. In this work, simple formulas for describing the magneto-dipole interaction of oriented spheroids are obtained and quasi-static hysteresis loops of randomly oriented magnetosome chain assembly consisting of elongated spheroids are calculated.
Магнетосомы настолько стабильны, что их находят в породах возрастом более 2 миллиардов лет, и они всё ещё сохраняют намагниченность.