Analizując próbki księżycowe z misji Chang’e-5, zebrane z bliskiej strony Księżyca, naukowcy odkryli znaczne ilości wielowarstwowego grafenu rodzimego dla Księżyca. Odkrycie to podważa istniejącą od dawna hipotezę, że powstanie Księżyca w wyniku kolosalnego uderzenia doprowadziło do wyczerpania jego rezerw węgla, co wcześniej potwierdzały próbki z misji Apollo.
Pochodzenie Księżyca od dawna jest tematem ożywionej debaty, w której wysuwane są różne hipotezy. Wiele z nich opiera się na odkryciu i pomiarze węgla, kluczowego elementu do rozszyfrowania formacji i ewolucji ciał niebieskich. Analizy próbek z misji Apollo doprowadziły do powszechnego przekonania, że kolosalna kolizja spowodowała zubożenie naszego Księżyca w węgiel. Jednak ostatnie badania podważają ten pogląd, odkrywając znaczne źródła węgla na Księżycu. Jedno z takich badań wykryło emisję jonów węgla na powierzchni Księżyca, co wskazuje na jego lokalne pochodzenie. Stwierdzono również, że uderzenia meteorytów mogą generować węgiel grafitowy na powierzchni Księżyca.
Aby zagłębić się w pochodzenie węgla na powierzchni Księżyca, naukowcy z Uniwersytetu Jilin w Chinach skoncentrowali się na próbkach zebranych przez sondę księżycową Chang’e-5 w 2020 roku. Twierdzą oni, że zrozumienie struktury krystalicznej pierwotnej fazy węgla poprzez dalszą analizę młodych próbek księżycowych ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia konsensusu w sprawie ewolucji geologicznej Księżyca, jak szczegółowo opisano w ich niedawnej publikacji w czasopiśmie National Science Review.
Grafen powstał w wyniku erupcji wulkanicznych i wiatru słonecznego
W najnowszym badaniu dotyczącym pochodzenia węgla księżycowego naukowcy skupili się na grafenie, formie grafitu. Uważa się, że około 1,9% międzygwiezdnego węgla to grafen. Wcześniejsze badania wykryły również grafen w obłoku protosłonecznym – mgławicy, z której powstał Układ Słoneczny – oraz w chondrytach węglistych, rodzaju meteorytu kamiennego. Dlatego też analiza struktury lokalnie pozyskiwanego grafenu może przynieść wgląd w geologiczną ewolucję ciał niebieskich. Sonda Chang’e-5 zebrała 1,7 kg próbek księżycowych z jednego z najmłodszych obszarów wulkanicznych na bliskiej stronie Księżyca. Naukowcy wykorzystali spektroskopię Ramana do analizy tych próbek, zaawansowaną metodę badania małych cząstek skał księżycowych o średniej średnicy 2,9 milimetra. Grafen został odkryty w stosunkowo dużych ilościach, występując zarówno jako pojedyncze cząstki, jak i w połączeniu z innymi pierwiastkami, takimi jak sód, magnez, aluminium, krzem, wapń, cyna i żelazo. Dodatkowa analiza potwierdziła obecność wielowarstwowego grafenu.
Eksperci sugerują, że grafen tworzy się in situ na Księżycu w wyniku procesów katalitycznych wiatru słonecznego i erupcji wulkanicznych. Obecność żelaza w obszarach bogatych w węgiel sugeruje znaczącą rolę w tworzeniu grafenu. Co więcej, struktura grafenu sugeruje powstawanie w wysokiej temperaturze, prawdopodobnie w wyniku aktywności wulkanicznej, umożliwiając materiałom żelaznym reagowanie z gazami bogatymi w węgiel w wietrze słonecznym, co prowadzi do powstania wielowarstwowego grafenu.
Odkrycia oferują również kluczowy wgląd w zasoby obecne na powierzchni Księżyca, które są niezbędne do utworzenia przyszłych załogowych baz księżycowych.
