Происхождение Луны по сей день не установлено однозначно и описывается несколькими гипотезами. Большинство из них основано на концентрации углерода. Основная теория предполагает, что Луна образовалась в результате столкновения небольшой планеты с Землей 4,5 млрд. лет назад. Анализ проб, отобранных аппаратами Аполлон, показал, что это привело к истощению углерода на сформировавшемся спутнике.
Однако по результатам недавних исследований было установлено наличие источников углерода на Луне. Так, ученые обнаружили потоки выбросов ионов углерода по всей ее поверхности. К тому же предполагается, что метеоритные удары могут приводить к образованию графитового углерода.
Новое исследование Цзилиньского университета было посвящено изучению происхождения углерода на поверхности Луны. Работа выполнена путем анализа проб, отобранных в 2020 г. зондом "Чанъэ-5" из одного из самых молодых вулканических регионов на видимой стороне спутника в количестве 1,7 кг. Ученые занялись установлением кристаллической структуры коренной углеродной фазы. Предметом исследования стал графен. В качестве метода использовалась рамановская спектроскопия, позволяющая изучать частицы средним диаметром 2,9 мм.
Графен, являющийся производной графита, составляет около 1,9% межзвездного углерода. К тому же установлено его присутствие в протосолнечном облаке и составе углеродистых хондритов. Ввиду этого структура графена местного происхождения отражает информацию о геологической эволюции планет.
По результатам ученые обнаружили относительно большое содержание графена, причем как в виде отдельных частиц, так и в составе соединений с Ca, Na, Al, Mg, Si, Fe, Sn. Анализ показал, что он имеет многослойную структуру.
Исследователи предполагают, что это графен местного происхождения, образовавшийся в результате извержений вулканов и влияния солнечного ветра. Структура свидетельствует о формировании при высоких температурах, что указывает на первый механизм. Присутствие железа в насыщенных углеродом районах свидетельствует о его участии в образовании последнего. Так, высокотемпературные вулканические газы, насыщенные углеродом, могли взаимодействовать с железистыми материалами под влиянием солнечного ветра, в результате чего и формировался графен.
Ученые отмечают, что данный механизм предполагает наличие процесса захвата углерода, который позволил бы ему накапливаться на Луне. Это противоречит основной гипотезе ее образования.
Исследователи считают, что дальнейшее изучение графена позволит получить новые сведения о происхождении и эволюции Луны. К тому же эти данные имеют прикладное значение с точки зрения ресурсного потенциала.
