【ITBEAR】8月9日消息，中国科学家在嫦娥5号采集的月壤样本中取得了一项突破性发现——他们发现了一种“奇异物质”，即石墨烯。这种由碳原子构成的二维材料，以其独特的物理性质，在电子学、能源存储、传感技术和生物医学等多个领域展现出巨大的应用潜力。然而，石墨烯通常只能通过人工合成获得，而此次在月球自然环境中发现石墨烯，无疑为月球的起源增添了新的神秘色彩。
关于月球的起源，科学界一直存在诸多争议和不同的理论。其中，最主流的观点认为，月球是在大约45亿年前由地球遭遇一个类似火星大小的天体撞击后，从产生的碎片中凝聚而成的。在那个遥远的时代，这样的天体撞击在地球所处的内太阳系并不罕见。如果按照这一理论，月球的成分应与地球相似。然而，实际观测却发现，与地球相比，月球明显缺乏易挥发的元素，如碳。
据ITBEAR了解，科学家对此现象的解释是，撞击产生的极高温度可能驱散了大部分易挥发元素。阿波罗飞船带回的月球样本分析显示，月球和地球具有相似的同位素构成，这也使得大撞击假说得到了更广泛的认可。然而，嫦娥5号月壤样本中的石墨烯发现，以及科学家最近发现的月球能产生碳离子流的现象，表明月球实际上含有原生的碳元素，这对大撞击假说提出了新的挑战。
研究人员指出，碳是理解行星和天体形成与演化过程的基本元素，其形态和结构能够反映天体的形成过程。特别是单层碳原子构成的天然石墨烯，其成分和结构特点能够为科学家提供与其母体地质演变有关的重要线索。通过运用扫描电子显微镜和拉曼光谱等多种识别技术，研究人员在一粒长约2.9毫米，宽约1.6毫米的橄榄状月壤样本中发现了石墨烯的存在。
拉曼光谱作为一种光散射技术，能够使科学家研究分子键的振动、自旋和低频模式，从而揭示分子的结构和成分。而扫描电子显微镜则能够通过聚焦电子束，创建出物质表面的高分辨率影像，并测定其元素成分。借助这些先进工具，科学家成功识别出了镶嵌在月壤样本富碳部分内的石墨烯片，这些石墨烯片由3至7层结构组成。
此外，研究人员还发现，这些石墨烯片形成了一种壳状结构，将一些复杂的化合物包裹在内。这表明，这些石墨烯片并非通过剥离过程产生，而是通过自下而上的合成过程形成的。除了石墨烯，研究人员还在样本中发现了一种仅存在于含碳部分的含铁化合物，这表明月球上的含铁矿物，如橄榄石和辉石，可能在催化碳转化成石墨烯的过程中发挥了重要作用。而这一过程所需的能量可能来源于火山活动、太阳风或陨石撞击，它们能够为转化提供所需的高温高压环境。
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