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嫦娥五号带回的月壤存在天然石墨烯!挑战月球形成假说

来源: 责编: 时间:2024-08-07 08:20:50 263观看
导读 月球到底如何形成的,现在主流的一个假设就是大撞击理论。该理论认为,在大约44.5亿年前,一颗火星大小的天体撞击了地球,导致岩石被抛射到太空,后来这些岩石聚结成月球。这个理论最早是在1946年由地质

月球到底如何形成的,现在主流的一个假设就是大撞击理论。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

该理论认为,在大约44.5亿年前,一颗火星大小的天体撞击了地球,导致岩石被抛射到太空,后来这些岩石聚结成月球。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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这个理论最早是在1946年由地质学家雷金纳德·戴利提出,随着对阿波罗任务带回的月球表面土壤的研究,或多或少都证实了该理论,所以它成了月球形成的主流理论。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

这个理论有一个关键论据,就是月球轻元素的耗尽,比如氢、碳等在撞击中已耗尽,当然阿波罗任务带回的月壤证实了这点,月球这些较轻元素极少。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

不过,现在这个理论受到了许多挑战,越来越多的研究证明月球的土壤中有水(这意味着氢没有消失),而早前日本的一项研究则揭示了月球土壤中还存在本土的碳。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

最近中国的科学家对嫦娥五号带回的月壤进行光谱分析,证实了月球土壤不仅拥有纯碳,而且这些纯碳是以石墨烯形式存在的。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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嫦娥五号的月壤3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

在这里需要先说下,这个是嫦娥五号带回来的月壤,并不是刚刚返回的嫦娥六号带回的月背面的土壤。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

做研究写论文的周期还是很长的,嫦娥六号的月壤相关发现,我们应该不会那么快看到。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

嫦娥五号是2020年的任务,这次任务是1976年之后人类第一次从月球取壤返回, 且被证实这是迄今为止已知最年轻的月球岩石。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

嫦娥五号总共带回了1731克月壤,其中77.7克样品分发给40家科研机构的114个科研团队,用于研究,截止目前已经发表了70多项成果。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

最近这项研究用拉曼光谱法分析了一块尺寸大约为2.9x1.6毫米的样本,发现了几个碳含量较高的点,进一步研究后发现是石墨烯,其厚度为两到七层。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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这些石墨烯怎么来的?3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

碳是一种神奇的元素,碳原子可以以各种形式排列自己,形成不同的同素异形体,我们的铅笔芯是碳,钻石也是碳,它们因为原子排列方式不同,表现出完全不同的性质。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

铅笔芯的碳被称为石墨,这种材料碳原子的排列是片层状的,然后一层层叠加形成一个石墨,这就是为什么铅笔芯那么容易断的原因所在。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

所谓石墨烯,指的就是石墨的单层结构,其厚度只有一个碳原子,其实我们平时用铅笔写字的时候,字迹就是由多层石墨烯叠加的痕迹。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

石墨烯天然就存在于大自然,但它都是叠加在一起或者说是以石墨形式存在的,真正的难点在于如何分离出单层结构。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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图:两位科学家用胶带从石墨中剥离石墨烯3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家——安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)首次从石墨中分离出石墨烯,两人在2010年因为这个成就获得诺贝尔奖。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

石墨烯从它被分离出来开始,就被认为是具有革命性的材料,因为它有着极为优异的光学、电学、力学特性。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

这次研究的研究人员确认,核壳结构表明月壤样本中的石墨烯并非从石墨上剥离下来的,相反它很可能是通过一种高温的过程自下而上合成的。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

月球的高温过程主要就是两个,一个就是早期的火山活动,还有一个就是陨石的撞击。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

不过,也有另外一种可能,月球表面的碳或者石墨烯都是月球后期捕获的,星际介子中确实存在碳,而且科学家普遍认为,这些碳中有约1.9%是以石墨烯的形式存在。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

不管是哪种情况,研究人员还确定了一点,那就是一些铁化合物只存在于碳含量较高的区域,这表明这些化合物可能促进了月球石墨和石墨烯的形成。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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这些发现有什么用?3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

月球发现石墨烯,很多人可能想到的是可以出发去月球开采这种材料了,其实这个成本比现在直接在地球直接生产要高得多,并不会这么去做。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

不过,这次研究确实可以说明,月球表面存在的碳比想象得要多得多,而不是处于“碳耗尽”的情况,这挑战了月球起源大撞击假说。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

另外一个重要的地方是,这些发现有助于帮助科学家找到制造石墨烯的新方法,那些铁化合物可能是月球天然生产石墨烯过程中的催化剂。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

石墨烯是一种非常有用的材料,只是受限于它的造价,没能得到更好的使用。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

如果了解月球是如何生产石墨烯的,可能可以大大降低石墨烯的生产成本,以及提高生产效率。3Op28资讯网——每日最新资讯28at.com

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