В 2004 году ученые из Манчестерского университета впервые выделили и исследовали графен — сверхматериал, состоящий из однослойных атомов углерода, расположенных в гексагональной сотовой решетке.

С тех пор он стал чудом, обладающим свойствами, которые делают его чрезвычайно полезным в многочисленных приложениях. Среди ученых принято считать, что около 1,9% углерода в межзвездной среде (ISM) существует в форме графена, форма и структура которого определяются процессом его формирования.

Как оказалось, на поверхности Луны может быть много этого суперматериала. В недавнем исследовании ученые из Китайской академии наук (CAS) обнаружили на Луне графен, образованный естественным образом и расположенный в особой тонкослоистой структуре.

Эти результаты могут иметь решающее значение для нашего понимания того, как образовалась Луна, и привести к появлению новых методов производства графена, применение которого будет охватывать электронику, хранение энергии, строительство и сверхматериалы. Они также могут оказаться полезными для будущих миссий, которые создадут постоянную инфраструктуру на поверхности Луны.

На протяжении десятилетий ученые предполагали, что система Земля-Луна образовалась в результате мощного столкновения (гипотеза гигантского удара) между телом размером с Марс (Тейей) и Землей примерно 4,4 миллиарда лет назад.

Эта теория подтверждается анализами лунных пород, доставленных астронавтами "Аполлона", что привело к представлению о том, что Луна обеднена углеродом. Однако недавние открытия поставили под сомнение этот консенсус, основанный на наблюдении за глобальными потоками ионов углерода на Луне, которые предполагают наличие местного углерода.

Эти наблюдения согласуются с анализом одного из образцов "Аполлона-17", который показал наличие графита. Для своего исследования команда провела спектроскопический анализ образца лунного грунта в форме оливы (размером около 2,9 мм на 1,6 мм), полученного миссией Чанъэ-5 в 2020 году.

Это была третья роботизированная миссия Китая, которая достигла поверхности Луны, и его первый образец, возвращенный с Луны. Из полученных спектров они обнаружили соединение железа в богатом углеродом участке образца, которое тесно связано с образованием графена.

После дальнейшего анализа с использованием передовых микроскопических и картографических технологий они подтвердили, что углерод в образце представлял собой графеновые чешуйки толщиной от двух до семи слоев.

Говоря о том, как он там появился, команда предположила, что графен мог образоваться в период вулканической активности на раннем этапе истории Луны, когда она еще была геологически активна.

Они также предполагают, что образование графена было вызвано солнечными ветрами, которые подняли лунный реголит и его железосодержащие минералы, что могло способствовать трансформации атомной структуры углерода.

Они также допускают возможность падения метеоритов, которые, как известно, также создают высокотемпературную и высоконапорную среду, похожую на вулканическую активность. 

Эти результаты также могут оказать огромное влияние на исследования здесь, на Земле, где графен изучается для различных областей применения — от электроники и механики до материаловедения.

Как они отмечают в своем исследовании, это исследование может привести к появлению новых методов недорогого производства материала и предоставить дополнительные возможности для исследования Луны.

Источник: Universe Today