據(jù)國家航天局消息，近日，吉林大學(xué)科研團(tuán)隊通過對嫦娥六號月壤樣品的系統(tǒng)分析，在國際上首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了天然形成的單壁碳納米管和石墨碳，揭示了月球表面高能物理-化學(xué)過程的精細(xì)程度，印證了月球背面地質(zhì)活動更活躍，為研究月球演化史提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

碳納米管形成機(jī)制示意圖。圖片來源：國家航天局

首次發(fā)現(xiàn)天然單壁碳納米管和石墨碳

這一研究綜合運(yùn)用多種顯微與光譜技術(shù)，對嫦娥六號采集的月球背面樣品進(jìn)行了系統(tǒng)表征，不僅首次明確識別出石墨碳，并追溯了其可能的形成與演化過程，更重要的是在國際上首次證實(shí)了無需人工干預(yù)、天然形成的單壁碳納米管的存在。

此前，單壁碳納米管主要通過人工合成獲得，此次發(fā)現(xiàn)表明，?月球表面的極端環(huán)境，比如微隕石撞擊、火山活動、太陽風(fēng)輻照等能夠通過鐵催化等物理-化學(xué)過程，自然合成這種先進(jìn)納米材料，展現(xiàn)了自然界在極端條件下合成關(guān)鍵材料的能力。

該團(tuán)隊通過對比研究嫦娥六號月球背面樣品與嫦娥五號月球正面樣品，還發(fā)現(xiàn)嫦娥六號樣品中的碳結(jié)構(gòu)具有更明顯的缺陷特征，這可能與月球背面經(jīng)歷的更強(qiáng)烈的微隕石撞擊歷史有關(guān)；該發(fā)現(xiàn)也揭示了月球正面與背面在物質(zhì)組成與演化過程上存在新的不對稱性。

這一發(fā)現(xiàn)揭示月球正反面在物質(zhì)組成與演化過程上存在新的差異，為月球地質(zhì)演化研究提供了關(guān)鍵線索。

天然單壁碳納米管和石墨碳有何用途？

月球上找到了單壁碳納米管和石墨碳，這些材料未來還可能實(shí)際應(yīng)用到我們的科研領(lǐng)域中。

單壁碳納米管：納米級、導(dǎo)電優(yōu)、高性能

單壁碳納米管是由單層碳原子卷曲而成的中空管狀納米材料，直徑通常為納米級，具有極高的強(qiáng)度、優(yōu)異的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，被認(rèn)為是未來高性能材料、電子器件、能源存儲等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。

石墨碳：用于電極材料、潤滑劑等領(lǐng)域

石墨碳?是碳元素的一種晶體形態(tài)，由層層堆疊的碳原子平面構(gòu)成。具有良好的導(dǎo)電性、潤滑性與化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛用于電極材料、潤滑劑、復(fù)合材料等領(lǐng)域。

天然單壁碳納米管與石墨碳的發(fā)現(xiàn)，暗示月球或其他天體表面可能自然存在更多高價值材料。

碳材料：未來月球基地的“建筑基石”

未來若能在月球?qū)崿F(xiàn)原位資源利用，這些碳材料或可直接用于建造月球基地、制造輕質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件、能源設(shè)備等。同時，?自然界在極端條件下合成復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的能力，可為人工合成新型碳材料提供仿生靈感。

值得特別注意的是，這是繼嫦娥五號月壤樣品中首次發(fā)現(xiàn)月球天然形成的少層石墨烯之后，我國科研團(tuán)隊在月球樣品研究中的又一重要突破，體現(xiàn)了我國在深空探測、樣品分析與前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)上的系統(tǒng)能力。

吉林大學(xué)的這一研究成果以《月球背面國際首次發(fā)現(xiàn)天然單壁碳納米管與石墨碳》為題，于近日正式發(fā)表在《納米快報》期刊上。