Prije dvadeset godina, znanstvenici sa Sveučilišta u Manchesteru otkrili su grafen, revolucionarni materijal sastavljen od jednog sloja ugljikovih atoma raspoređenih u savršenu heksagonalnu mrežu. Od tada, grafen je privukao pozornost zbog svojih izvanrednih svojstava koja obećavaju revoluciju u mnogim industrijama. Prema Universe Today, znanstvena zajednica vjeruje da je oko 1,9% ugljika u međuzvjezdanom mediju (engl. Interstellar Medium – ISM) u obliku grafena, čija je struktura određena procesom nastanka.
Grafen na Mjesecu
U nedavnom istraživanju, znanstvenici iz Kineske akademije znanosti (CAS) otkrili su prirodno formirani grafen na površini Mjeseca. Ova otkrića mogla bi značajno promijeniti naše razumijevanje formiranja Mjeseca i otvoriti nove metode za proizvodnju grafena, s primjenama u elektronici, pohrani energije, graditeljstvu i mnogim drugim područjima. Također, ovo bi moglo biti ključno za buduće misije koje će stvoriti trajnu infrastrukturu na Mjesecu.
Tim znanstvenika vodili su profesori Wei Zhang i Meng Zou sa Sveučilišta Jilin, viša inženjerka Xiujuan Li te Wencai Ren iz Instituta za istraživanje metala (CAS-ISM). Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu National Science Review.
Već desetljećima znanstvenici sumnjaju da je sustav Zemlja-Mjesec nastao masivnim sudarom – hipotezom o divovskom udaru – između tijela veličine Marsa (Teja) i Zemlje prije otprilike 4,4 milijarde godina. Analize mjesečevih stijena koje su donijeli astronauti Apolla podržavaju ovu teoriju, sugerirajući da je Mjesec osiromašen ugljikom. Međutim, nedavna otkrića ukazuju na prisutnost autohtonog ugljika na Mjesecu.
Za svoje istraživanje, tim je analizirao uzorak mjesečeve zemlje veličine 2,9 mm x 1,6 mm, donesen misijom Chang’e 5 2020. godine. To je bila treća kineska robotska misija koja je stigla na površinu Mjeseca i prva koja je donijela uzorke natrag na Zemlju. U uzorku su otkrili željezni spoj u dijelu bogatom ugljikom, blisko povezan s formiranjem grafena.
Nastanak grafena na Mjesecu
Daljnjom analizom, koristeći napredne mikroskopske i mapirajuće tehnologije, potvrđeno je da je ugljik u uzorku bio u obliku grafenskih pahuljica debljine od dva do sedam slojeva. Tim je predložio da je grafen mogao nastati tijekom vulkanske aktivnosti u ranoj povijesti Mjeseca, kada je bio geološki aktivan. Solarni vjetrovi i meteoriti također su mogli doprinijeti transformaciji atomske strukture ugljika.
Ova otkrića mogla bi značajno utjecati na istraživanja na Zemlji, gdje se grafen koristi u mnogim područjima, uključujući elektroniku i znanost o materijalima. Znanstvenici navode da bi ovo istraživanje moglo dovesti do novih, jeftinijih metoda proizvodnje grafena i otvoriti dodatne mogućnosti za istraživanje Mjeseca.
Otkriće grafena u slojevitoj strukturi sugerira proces sinteze odozdo prema gore, umjesto klasičnog ljuštenja koje obično uključuje katalitičku reakciju na visokim temperaturama. Stoga je predložen mehanizam nastanka grafena s nekoliko slojeva i grafitnog ugljika.
“Mineralno-katalizirano formiranje prirodnog grafena moglo bi dovesti do razvoja jeftinih i skalabilnih tehnika za sintezu visokokvalitetnog grafena. Ovo otkriće može potaknuti novi program istraživanja Mjeseca i otvoriti put ka budućim otkrićima,” objašnjavaju znanstvenici.
Ova otkrića također bi mogla biti ključna za buduće misije koje će razviti trajnu infrastrukturu na mjesečevoj površini. To uključuje NASA-in Artemis program, ESA-in Moon Village inicijativu te kinesko-ruski plan za Međunarodnu lunarnu istraživačku stanicu (ILRS). Ovi programi mogli bi provoditi eksperimente o svojstvima i primjenama grafena, uključujući izgradnju lunarne infrastrukture za život.
