پژوهش‌های اخیر نشان دادند که لایه‌های نازک طبیعی گرافن در خاک ماه وجود دارند. برای کسانی که آشنا نیستند، گرافن ساختاری منحصر به فرد و لایه‌ای از اتم‌های کربن است.
این مطالعه توسط گروه برجسته‌ای از پژوهشگران به رهبری پروفسورهای منگ زو و وی ژانگ، مهندس ارشد شیوجوان لی از دانشگاه جیلین و وِنکای رن از موسسه تحقیقاتی فلزات آکادمی علوم چین انجام شد.
گرافن در خاک ماه
سفر دانشمندان با یک ذره ۲.۹ در ۱.۶ میلی‌متری به شکل زیتون از خاک ماه که توسط مأموریت چانگ‌ای ۵ در سال ۲۰۲۰ بازگردانده شد، آغاز می‌شود. این قطعه بسیار کوچک به دقت بررسی و تحلیل شد با هدف یافتن گرافن.
گرافن، همانطور که می‌دانیم، ماده‌ای جذاب است که شامل اتم‌های کربن به صورت لایه‌ای نازک و مرتب است. تصور کنید یک ورقه شانه عسل، اما به جای موم زنبور، کربن قرار دهید و آن را یک میلیون بار کوچکتر کنید.
این آرایش خاص به گرافن ویژگی‌های منحصر به فردی می‌بخشد که آن را در زمینه‌های اپتیک، الکترونیک و مکانیک به یک ستاره تبدیل کرده است.
ارتباط نقاط
وقتی به کیهان فکر می‌کنیم، اغلب فضاهای وسیع خالی را تصور می‌کنیم. اما آیا می‌دانستید که حدود ۱.۹٪ از کل کربن بین ستاره‌ای به صورت گرافن وجود دارد؟
شکل و ویژگی‌های این ساختارهای گرافن نتیجه مستقیم فرآیند تشکیل آن‌هاست که یک ردپای منحصر به فرد در کیهان ترسیم می‌کند.
با استفاده از یک طیف‌سنج ویژه، تیم ما یک ترکیب آهنی خاص را در بخش غنی از کربن نمونه ماه کشف کرد. آن‌ها پیشنهاد می‌دهند که این ترکیب به شدت با تشکیل گرافن مرتبط است.
لایه‌های گرافن در خاک ماه
در یک چرخش داستانی که شایسته بهترین کتاب‌هاست، پژوهشگران “پولک”های کربنی را در نمونه کشف کردند که شامل دو تا هفت لایه گرافن بود. اما این ساختارهای گرافن چگونه به ماه رسیدند؟
پژوهشگران پیدایش جذاب گرافن ماه را پیشنهاد می‌دهند: فعالیت‌های آتشفشانی در اوایل وجود ماه.
این را با بادهای خورشیدی که خاک ماه و مواد معدنی غنی از آهن را تکان می‌دهند ترکیب کنید و ما یک دستورالعمل برای ایجاد گرافن داریم.
علاوه بر این، محیط‌های فشار بالا و دمای بالا که توسط برخوردهای شهاب‌سنگ‌ها ایجاد شده‌اند نیز می‌توانند به تشکیل این لایه‌های گرافن کمک کرده باشند.
پیامدهای کشف گرافن در ماه
کشف گرافن در خاک ماه یک تغییر پارادایم در فهم ما از تاریخ زمین‌شناسی ماه و پتانسیل آن برای اکتشافات آینده ارائه می‌دهد.
ویژگی‌های فوق‌العاده گرافن — مانند هدایت استثنایی و مقاومت بالا — می‌تواند تأثیرات عمیقی بر توسعه فناوری‌های ماه داشته باشد.
پژوهشگران در حال بررسی این هستند که چگونه این ماده می‌تواند برای ساختارهای سبک و مقاوم در ماه استفاده شود، یا حتی در طراحی الکترونیک‌های پیشرفته که می‌توانند در شرایط سخت ماه عمل کنند.
ترکیب زمین‌شناسی ماه و علم مواد نوآورانه راه را برای شرایط زندگی پایدارتر برای فضانوردان آینده و شاید یک پایگاه برای اکتشافات بیشتر منظومه شمسی باز می‌کند.
چشم‌اندازهای آینده
با نگاه به آینده، پیامدهای این اکتشافات فراتر از درک تنها مواد ماه است.
با گسترش قابلیت‌های کیهانی ما، پژوهشگران بر مأموریت‌های بیشتر به مناطق غنی از کربن در ماه و دیگر اجرام آسمانی تأکید می‌کنند.
با فهم چگونگی تشکیل موادی مانند گرافن در محیط‌های مختلف کیهانی، ما نه تنها دانش علمی خود را غنی‌تر می‌کنیم بلکه پایه‌ای برای استفاده از منابع بین سیاره‌ای ایجاد می‌کنیم.
توانایی ایجاد فناوری‌های مفید از مواد محلی ممکن است پارادایم را از وابستگی به زمین به یک مدل خودکفا در اکتشافات فضایی تغییر دهد، و در نهایت انسان را یک قدم به ایجاد حضور پایدار در خارج از سیاره خانه‌مان نزدیک‌تر کند.
دوره جدید برای گرافن در ماه
کشف تشکیل طبیعی گرافن در ماه می‌تواند یک جهش بزرگ در درک ما از این ماده معجزه‌آسا باشد.
به خصوص، فرآیند تشکیل کاتالیز شده توسط مواد معدنی می‌تواند راهنمایی برای توسعه روش‌های سنتز مقرون به صرفه و مقیاس‌پذیر گرافن با کیفیت بالا باشد.
این مقاله می‌گوید: “تشکیل گرافن طبیعی کاتالیز شده توسط مواد معدنی، نوری بر توسعه تکنیک‌های سنتز مقیاس‌پذیر و مقرون به صرفه گرافن با کیفیت بالا می‌تاباند.”
“بنابراین، ممکن است یک برنامه اکتشاف ماه جدید ترویج شود و برخی پیشرفت‌های آینده پیش‌بینی شود.”
پس، چه چیزی در افق آینده است؟ آیا این کشف یک دوره جدید برای پژوهش‌های گرافن و اکتشافات ماه ایجاد خواهد کرد؟
تنها زمان پاسخ خواهد داد. تا آن زمان، بگذارید از زیبایی این کشف کیهانی لذت ببریم: رقص شیمی و فیزیک که معجزات را به صورت گرافن در خاک ماه ایجاد می‌کند.
با توجه به پیامدهای این کشف، روشن است که اسرار جهان همچنان در حال آشکار شدن هستند و راه را برای اکتشافات و نوآوری‌های آینده هموار می‌کنند.
این مطالعه در مجله National Science Review منتشر شده است.
