На Земле получаем с трудом, на Луне лежит просто так: откуда на нашем спутнике графен?
В то время как на Земле графен открыли только в 2004 году (напомним, это были российские ученые, работающие в Манчестерском университете), получив его в лаборатории трудоемким способом, на поверхности Луны может быть много этого сверхматериала природного происхождения. Исследователи из Китайской академии наук обнаружили хлопья графена в образце лунного грунта, который доставил с Луны модуль китайской автоматической станции «Чанъэ-5» в 2020 году.
Открытие, опубликованное в National Science Review, может изменить привычный взгляд на историю Луны и образование системы Земля — Луна. А также поможет разработать новые более легкие и доступные методы получения этого важного суперматериала, который сейчас так востребован на Земле.
В 2011 году ученые зарегистрировали вероятные следы графена (который является аллотропной модификацией углерода толщиной в один атом) в Магеллановых Облаках, что позволило предположить его присутствие в космическом пространстве. По оценкам экспертов, около 1,9% межзвездного углерода существует в виде графена.
В новом исследовании китайские специалисты изучали небольшой лунный образец в форме оливки размером 2,9x1,6 миллиметра. Спектроскопический анализ грунта показал наличие соединения железа в участке, богатом углеродом.
Как поясняют эксперты, железо тесно связно с образованием графена. Дальнейшее исследование с применением передовых микроскопических технологий подтвердило, что углерод в образце содержится в виде хлопьев графена толщиной от двух до семи слоев.
На вопрос, как он туда попал, ученые отвечают, что это местный лунный графен, он природного происхождения, и у них есть несколько гипотез об его образовании.
Графен мог появиться в самый ранний период истории Луны, когда она еще была геологически активна, в результате вулканической деятельности. Также появление материала могли вызвать солнечные ветры, которые поднимали лунный реголит и железосодержащие минералы в нем, что помогло преобразовать атомную структуру углерода. Третья версия — удары многочисленных метеоритов, которые создают среду с высокой температурой и давлением, как при вулканической активности.
Свойства графена, в чем он полезен и где применяется
Сегодня на Земле графен не просто так считается суперматериалом: одноатомный слой углерода — это тончайший материал с уникальными свойствами. При толщине в миллион раз меньше человеческого волоса он прочнее стали, обладает прекрасными электро- и теплопроводностью, что делает его полезным в сотнях различных областей, от исследований ДНК, медицины и оптики до электроники, механики, строительства и других сфер. Открытие природного графена на Луне может помочь разработать новые недорогие методы синтеза суперматериала высокого качества. Его могли бы использовать и будущие миссии, которые обоснуются на лунных базах.
Графен перепишет историю Луны?
Также для ученых эти находки — пересмотр «теории гигантского столкновения», согласно которой Луна образовалась в результате того, что небесное тело размером примерно с Марс врезалось в молодую Землю более 4,4 миллиарда лет назад. Но эту гипотезу подтверждал предыдущий анализ лунных образцов, привезенных американскими астронавтами: тогда установили, что углерода на Луне мало. Новое исследование опровергает это, показывая наличие местного углерода на спутнике Земли.
Напомним, согласно основной версии в современной космической науке, Луна появилась после столкновения Земли с другой гипотетической планетой.
Автор текста:Ева Белецкая
14336