"Cudowny materiał" na Księżycu. Niesamowite odkrycie naukowców

Od momentu wyizolowania i zbadania w 2004 roku przez badaczy Uniwersytetu w Manchesterze, grafen - supermateriał składający się z jednowarstwowych atomów węgla ułożonych w sześciokątną siatkę o strukturze plastra miodu - określany był cudownym materiałem, którego właściwości czynią go niezwykle przydatnym w wielu zastosowaniach. Wśród naukowców dość powszechnie uważa się, że około 1,9 proc. węgla w ośrodku międzygwiazdowym (ISM) występuje w postaci grafenu, którego kształt i struktura są zdeterminowane procesem jego powstawania.

Teraz dowiadujemy się, że mnóstwo tego supermateriału może znajdować się na powierzchni Księżyca. A przynajmniej tak wynika z najnowszego odkrycia chińskich badaczy, które może mieć bardzo duży wpływ na naszą wiedzę o powstaniu Księżyca i prowadzić do nowych metod produkcji grafenu, mających zastosowanie w elektronice, magazynowaniu energii, budownictwie i supermateriałach. Informacje opisane w National Science Review mogą okazać się przydatne także w przyszłych misjach, których zadaniem jest budowa trwałej infrastruktury na powierzchni Srebrnego Globu.

Przez dziesięciolecia naukowcy spekulowali, że układ Ziemia-Księżyc powstał w wyniku potężnego zderzenia pomiędzy ciałem wielkości Marsa a Ziemią ok. 4,4 mld lat temu. Teorię tę potwierdzają analizy skał księżycowych pozyskanych przez astronautów programu Apollo, jednak ostatnie odkrycia podważają ten konsensus, opierając się na obserwacjach globalnych strumieni jonów węgla na Księżycu, co sugeruje obecność rodzimego węgla.

Obserwacje te są zgodne z analizą jednej z próbek Apollo 17, która wykazała obecność grafitu. Na potrzeby badań chiński zespół przeprowadził analizę spektroskopową próbki gleby księżycowej o wymiarach około 2,9 mm na 1,6 mm pobranej przez misję Chang'e 5 w 2020 roku. Była to trzecia misja robota Chin, która dotarła na powierzchnię Księżyca, a pierwsza z której próbka wróciła z Księżyca.

Na podstawie uzyskanych widm odkryli w bogatej w węgiel części próbki związek żelaza, który jest ściśle powiązany z powstawaniem grafenu. Po dalszej analizie z wykorzystaniem zaawansowanych technologii mikroskopowych i mapowania potwierdzili, że węgiel w próbce to płatki grafenu o grubości od dwóch do siedmiu warstw. Jeśli chodzi o sposób, w jaki się tam dostał, zespół zasugerował, że grafen mógł powstać w okresie aktywności wulkanicznej na początku historii Księżyca, kiedy był on jeszcze aktywny geologicznie.

Wysuwają też hipotezę, że grafen był katalizowany przez wiatry słoneczne, które wzbiły w powietrze księżycowy regolit i jego minerały zawierające żelazo, co mogło pomóc w przekształceniu struktury atomowej węgla. Uwzględniają także możliwość uderzeń meteorytów, o których wiadomo, że tworzą środowiska o wysokiej temperaturze i ciśnieniu podobne do aktywności wulkanicznej.

Ich zdaniem odkrycia te mogą zmienić sposób rozumienia składników chemicznych, epizodów geograficznych i historii Księżyca. Mogą mieć również ogromny wpływ na badania na Ziemi, gdzie grafen jest badany pod kątem zastosowań od elektroniki i mechaniki po materiałoznawstwo. Jak wskazują w swoim badaniu, badanie to może zaowocować nowymi metodami niedrogiego wytwarzania materiału i zaoferować dodatkowe możliwości eksploracji Księżyca. Odkrycia te mogą również okazać się przydatne w przyszłych misjach, które doprowadzą do rozwoju trwałej infrastruktury na powierzchni Księżyca, jak np. rozwijany przez NASA program Artemis.

***

Co myślisz o pracy redakcji Geekweeka? Oceń nas! Twoje zdanie ma dla nas znaczenie.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!