从“嫦娥”带回的月壤中，发现了大量天然石墨烯，这意味着什么？

发布日期：2024-09-19 14:20

来源类型：冷少说剧 | 作者：有川正治

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综述

“小时不识月，呼作白玉盘”，小时候仰望夜空，你是否也曾把那轮明月当成一颗悬挂在天际的白玉盘，长大后学习了天文学知识的我们，才知道月亮不过是地球的一颗卫星，一个孤寂而荒凉的天体。

随着科技的进步，月亮也不再是遥不可及的存在。我国的嫦娥五号不仅真正探访了月球，还带回了一些月壤样本。这可不是普通的土壤，里面可藏着令人瞠目结舌的秘密！就在最近，科研人员居然在月壤中发现了石墨烯！这种在地球上才有材料居然在月球存在！

石墨烯为何“炸裂”

先来说说石墨烯是什么吧，它是一种新型纳米材料，由一层单原子碳构成，你可以将其当成一张超级薄的“碳片”，薄到只有一个碳原子直径的厚度。

但别看它薄，它的强度却是普通钢材的200倍！这种材料不仅轻而坚固，导电性能还比常用的铜要好得多。正因为这些特性，石墨烯也被誉为“明星新材料”，无论是用在电子设备里，还是用来制造电池，它都有着广阔的应用前景。

可是在地球上要想制备石墨烯可不容易。提取它通常需要高温，化学处理等一系列复杂的工艺。而在月球上找到天然存在的石墨烯，简直就像在沙漠里找到喷泉一样不可思议。

科研人员利用高精尖的设备，如拉曼光谱仪，扫描电子显微镜等，深入研究了一块尺寸约为2.9mm×1.6mm的橄榄状样本。在样本的碳含量较高区域，他们发现了厚度为2—7碳原子层的天然石墨烯，与我们通过工业手段制造的石墨烯非常相似。

这是第一次在月球上发现这种神奇材料，科学界为之震惊。月球上为什么会有石墨烯，难道是外星人的杰作吗？

其实，在某些天然情况下，石墨烯也有可能自然形成，比如在月球的火山活动或是陨石撞击过程中可能得以实现。而科研人员的这一发现，也表示着月球曾经有着比我们想象更为活跃的地质和天文事件。

从月壤到石墨烯

嫦娥五号任务带回了1731g月壤样本，科学家对这些样本进行了仔细研究。通过扫描电子显微镜，透射电子显微镜等先进技术，科学家发现月壤中不仅富含碳，而且这些碳在某些区域与铁化合物共生。

科学家认为，这些铁化合物很可能在碳转化为石墨烯的过程中扮演了催化剂的角色。也就是说，这些铁化合物帮助月球上碳原子进行了“排列组合”，形成了我们后来发现的天然石墨烯。

这些石墨烯是怎么来的呢？科学家推测，可能是因为月球早期的火山活动，太阳风的侵蚀，或者是陨石撞击，形成的高温高压的环境促使碳原子进行了重新排列，生成了石墨烯。

因为石墨烯的形成需要超过1000°C的高温，而这样的温度恰恰是火山活动或大型撞击过程中可能出现的。这也就意味着，月球远不是一个静止，死寂的星体，它的地质活动在某个阶段曾经非常活跃，甚至创造出了我们地球上也难以自然形成的物质。

这些“天体化学反应”不仅有趣，还可能为我们未来的制备石墨烯提供启示。科学家们认为，如果我们能搞清楚月球上是怎么自然而然地形成石墨烯的，说不定就能借鉴这个过程，在地球上实现更高效，更廉价的石墨烯生产。

此外，这次研究还表明，月球上的碳含量比我们之前想象的要更多。这不仅打破了之前的观点，也令月球的形成变得更加扑朔迷离。

月球起源之谜

一直以来，科学界对月球的起源有一个非常流行的假说——大碰撞理论。该理论认为，大约45亿年前，地球与一个火星大小的天体发生了猛烈碰撞，巨大的冲击力将地球上的一些物质抛向太空，这些碎片在地球周围逐渐凝结，最终形成了今天的月球。

尤其是阿波罗任务带回的样本显示，月球和地球有相似的同位素构成，更加强了大碰撞理论的可信度。

然而，此次月壤中发现的石墨烯给这一理论带来了不小的挑战。根据大碰撞理论，剧烈撞击发生时形成的高温，会“烧掉”碳这样的轻质元素，理论上月球应该是一个贫碳星球。

但这次在月壤中找到的石墨烯，连同其他碳元素的存在，显然说明月球并没有我们想象中的“缺碳”，相反，它还拥有相当丰富的碳资源。

这让科学家们不得不重新思考起月球的形成起源。或许，月球并不是一次单一的大碰撞形成的，而是经历了多次天体撞击和物质聚集的过程。每次撞击都可能为月球带来新的物质，而这些物质在月球表面经历了各种化学反应，最终生成了像石墨烯这样的特殊材料。

结尾

天然石墨烯的发现不仅为我们揭开了月球成分的一个新篇章，还为材料科学领域的未来发展带来了无限可能。这样的发现也让我们意识到，月球或许并不像我们想象得那般死寂，它在过去曾经历过剧烈的地质活动，甚至可能拥有比我们之前想象更为复杂的内部结构。

嫦娥五号样本的新发现只是一个开始，未来随着科学家对更多月壤样本的深入研究，我们或许能够得知更多关于月球起源，地月系统，以及太阳系等其他天体的新秘密。

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