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嫦娥五號帶回的月壤存在天然石墨烯!挑戰月球形成假說

來源: 責編: 時間:2024-08-07 08:20:50 317觀看
導讀 月球到底如何形成的,現在主流的一個假設就是大撞擊理論。該理論認為,在大約44.5億年前,一顆火星大小的天體撞擊了地球,導致巖石被拋射到太空,后來這些巖石聚結成月球。這個理論最早是在1946年由地質

月球到底如何形成的,現在主流的一個假設就是大撞擊理論。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

該理論認為,在大約44.5億年前,一顆火星大小的天體撞擊了地球,導致巖石被拋射到太空,后來這些巖石聚結成月球。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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這個理論最早是在1946年由地質學家雷金納德·戴利提出,隨著對阿波羅任務帶回的月球表面土壤的研究,或多或少都證實了該理論,所以它成了月球形成的主流理論。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

這個理論有一個關鍵論據,就是月球輕元素的耗盡,比如氫、碳等在撞擊中已耗盡,當然阿波羅任務帶回的月壤證實了這點,月球這些較輕元素極少。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過,現在這個理論受到了許多挑戰,越來越多的研究證明月球的土壤中有水(這意味著氫沒有消失),而早前日本的一項研究則揭示了月球土壤中還存在本土的碳。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

最近中國的科學家對嫦娥五號帶回的月壤進行光譜分析,證實了月球土壤不僅擁有純碳,而且這些純碳是以石墨烯形式存在的。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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嫦娥五號的月壤fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

在這里需要先說下,這個是嫦娥五號帶回來的月壤,并不是剛剛返回的嫦娥六號帶回的月背面的土壤。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

做研究寫論文的周期還是很長的,嫦娥六號的月壤相關發現,我們應該不會那么快看到。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

嫦娥五號是2020年的任務,這次任務是1976年之后人類第一次從月球取壤返回, 且被證實這是迄今為止已知最年輕的月球巖石。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

嫦娥五號總共帶回了1731克月壤,其中77.7克樣品分發給40家科研機構的114個科研團隊,用于研究,截止目前已經發表了70多項成果。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

最近這項研究用拉曼光譜法分析了一塊尺寸大約為2.9x1.6毫米的樣本,發現了幾個碳含量較高的點,進一步研究后發現是石墨烯,其厚度為兩到七層。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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這些石墨烯怎么來的?fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

碳是一種神奇的元素,碳原子可以以各種形式排列自己,形成不同的同素異形體,我們的鉛筆芯是碳,鉆石也是碳,它們因為原子排列方式不同,表現出完全不同的性質。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

鉛筆芯的碳被稱為石墨,這種材料碳原子的排列是片層狀的,然后一層層疊加形成一個石墨,這就是為什么鉛筆芯那么容易斷的原因所在。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

所謂石墨烯,指的就是石墨的單層結構,其厚度只有一個碳原子,其實我們平時用鉛筆寫字的時候,字跡就是由多層石墨烯疊加的痕跡。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

石墨烯天然就存在于大自然,但它都是疊加在一起或者說是以石墨形式存在的,真正的難點在于如何分離出單層結構。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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圖:兩位科學家用膠帶從石墨中剝離石墨烯fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

2004年,英國曼徹斯特大學的兩位科學家——安德烈·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃消洛夫(Konstantin Novoselov)首次從石墨中分離出石墨烯,兩人在2010年因為這個成就獲得諾貝爾獎。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

石墨烯從它被分離出來開始,就被認為是具有革命性的材料,因為它有著極為優異的光學、電學、力學特性。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

這次研究的研究人員確認,核殼結構表明月壤樣本中的石墨烯并非從石墨上剝離下來的,相反它很可能是通過一種高溫的過程自下而上合成的。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

月球的高溫過程主要就是兩個,一個就是早期的火山活動,還有一個就是隕石的撞擊。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過,也有另外一種可能,月球表面的碳或者石墨烯都是月球后期捕獲的,星際介子中確實存在碳,而且科學家普遍認為,這些碳中有約1.9%是以石墨烯的形式存在。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

不管是哪種情況,研究人員還確定了一點,那就是一些鐵化合物只存在于碳含量較高的區域,這表明這些化合物可能促進了月球石墨和石墨烯的形成。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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這些發現有什么用?fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

月球發現石墨烯,很多人可能想到的是可以出發去月球開采這種材料了,其實這個成本比現在直接在地球直接生產要高得多,并不會這么去做。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

不過,這次研究確實可以說明,月球表面存在的碳比想象得要多得多,而不是處于“碳耗盡”的情況,這挑戰了月球起源大撞擊假說。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

另外一個重要的地方是,這些發現有助于幫助科學家找到制造石墨烯的新方法,那些鐵化合物可能是月球天然生產石墨烯過程中的催化劑。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

石墨烯是一種非常有用的材料,只是受限于它的造價,沒能得到更好的使用。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

如果了解月球是如何生產石墨烯的,可能可以大大降低石墨烯的生產成本,以及提高生產效率。fAL28資訊網——每日最新資訊28at.com

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