Ученые обнаружили чешуйки графена естественного происхождения в образцах лунного грунта, что может помочь разгадать тайну происхождения Луны.
Образцы были собраны с поверхности Луны в 2020 году в рамках миссии «Чанъэ-5», пятой лунной исследовательской миссии Китая. Это первая миссия Китая по возвращению образцов с Луны на Землю.
Графен — это форма углерода, состоящая из одного слоя атомов, расположенных в виде сот. Он был открыт в 2004 году Андре Геймом и Константином Новосёловым, которые получили за это открытие Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Графен обладает замечательными физическими свойствами и имеет широкий потенциал применения в энергетике, сенсорике и биомедицине.
Происхождение Луны до сих пор остаётся предметом дискуссий. Одна из самых популярных теорий — гипотеза гигантского столкновения — предполагает, что около 4,5 миллиардов лет назад Земля столкнулась с планетой размером с Марс, в результате чего образовались обломки на орбите Земли, которые со временем сформировали Луну.
Образцы, доставленные миссиями НАСА «Аполлон», показали, что состав Луны похож на земной, но она относительно обеднена летучими элементами, включая углерод. Предполагается, что интенсивное тепло, генерируемое при таком масштабном столкновении, могло вызвать испарение летучих элементов.
Новые данные от «Чанъэ-5», а также недавние наблюдения, обнаружившие потоки ионов углерода, исходящие от Луны, указывают на возможное присутствие собственного углерода на Луне. Это ставит под сомнение существующий консенсус вокруг теории гигантского столкновения.
Команда учёных проанализировала образец лунного грунта длиной 2,9 миллиметра, используя различные методы исследования, включая сканирующую электронную микроскопию и рамановскую спектроскопию. Они обнаружили встроенные чешуйки графена в богатых углеродом областях образца толщиной от двух до семи слоёв.
Исследователи также выяснили, что слоистый графен образует оболочечную структуру, заключающую в себе ядро из сложных соединений. Это указывает на процесс синтеза «снизу вверх», а не на создание путём расслоения, которое обычно включает высокотемпературную реакцию.
Кроме того, учёные нашли железосодержащее соединение, присутствующее только в тех областях образца, где был обнаружен углерод. Это может указывать на то, что железосодержащие минералы на Луне, такие как оливин и пироксен, могли сыграть роль в катализе превращения углерода в графен. Возможно, вулканическая активность, солнечный ветер или удары метеоритов обеспечили необходимую энергию для этого процесса.
