“神奇材料”石墨烯在月球上被发现

2004年，曼彻斯特大学的科学家们首次分离并进行了调查石墨烯，由排列在六边形蜂窝晶格中的单层碳原子组成的超材料。

从那时起，它就成为一个奇迹，其特性使其在众多应用中非常有用。在科学家中，人们普遍认为，星际介质（ISM）中约有1.9%的碳以石墨烯的形式存在，其形状和结构由其形成过程决定。

碰巧的是，表面可能有很多这种超材料月亮.在一个近期研究，中国科学院（CAS）的研究人员揭示了月球上自然形成的石墨烯，这些石墨烯排列成一种特殊的薄层结构。

这些发现可能对我们理解月球是如何形成的产生重大影响，并导致制造石墨烯的新方法，其应用范围包括电子、电力存储、建筑和超材料。

它们也可能被证明对未来的任务很有用，这些任务将在月球表面建立永久性的基础设施。

该团队由张伟教授和邵萌教授领衔。仿生工程重点实验室吉林省国际合作项目高效清洁能源材料重点实验室在吉林大学、吉林大学高级工程师李秀娟和文才任文才中科院金属研究所（CAS-ISM）。

来自多个领域的同事也加入了他们的行列重点实验室在吉林大学，中国科学院ISM，深空探测实验室，以及月球探测与空间工程中心。描述他们发现的论文发表在《国家科学评论》.

几十年来，科学家们一直推测，地月系统是由一次大规模碰撞形成的——巨人撞击假说– 大约44亿年前，一个火星大小的天体（忒伊亚）和地球之间。

这一理论得到了对阿波罗宇航员返回的月球岩石的分析的支持，这导致了碳消耗的概念。然而，最近的研究结果挑战了这一基于对月球上全球碳离子通量的观察的共识，这表明存在本地碳。

这些观察结果与对阿波罗17号样品之一的分析一致，该样品显示存在石墨。在他们的研究中，该团队对嫦娥五号任务于2020年回收的橄榄形月球土壤样本（尺寸约为2.9毫米乘1.6毫米）进行了光谱分析。

这是中国第三次到达月球表面的机器人任务，也是中国首次从月球返回样本。从他们获得的光谱中，他们在样品的富碳部分发现了一种铁化合物，这与石墨烯的形成密切相关。

在使用先进的显微和映射技术进行进一步分析后，他们确认样品中的碳是两到七层厚的石墨烯片。

就它是如何到达那里而言，研究小组提出，石墨烯可能是在月球历史早期的火山活动时期形成的，当时它仍然在地质上活跃。

他们进一步假设，石墨烯是由太阳风催化的，太阳风掀起了月球风化层及其含铁矿物，这可能有助于改变碳的原子结构。

它们还允许陨石撞击的可能性，众所周知，陨石撞击会产生类似于火山活动的高温和高压环境。正如他们在论文中所说：

“石墨烯以单个薄片的形式嵌入，或作为包围矿物颗粒的碳壳的一部分形成。我们的研究结果揭示了月球中一种典型的本土碳结构，并提出了其形成机制。这一发现可能会重塑对化学成分、地理事件和月球历史的理解。

这些发现也可能对地球上的研究产生巨大影响，在那里，石墨烯正在被研究用于从电子和机械到材料科学的各种应用。

正如他们在研究中指出的那样，这项研究可能会导致廉价生产这种材料的新方法，并为月球探测提供更多机会：

“在核壳结构中鉴定石墨烯表明这是一个自下而上的合成过程，而不是通常涉及高温催化反应的剥离。因此，本文提出了一种少层石墨烯和石墨碳的形成机理...

“反过来，天然石墨烯的矿物催化形成为高质量石墨烯的低成本可扩展合成技术的发展提供了启示。因此，一项新的月球探测计划可能会得到推动，并且有望取得一些突破。

这些发现也可能对未来的任务有用，这些任务将导致月球表面永久性基础设施的发展。这包括美国宇航局的阿尔忒弥斯计划，旨在创建一个“持续的月球探测和开发计划”。

还有欧空局的月亮村倡议以及中国和俄罗斯的行动计划国际月球研究站（ILRS）。除了探索和科学研究外，这些计划还可以对石墨烯的特性和用途进行实验，其中可能包括制造月球栖息地！

本文最初由今日宇宙.阅读原文.

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