月球到底如何形成的，現(xiàn)在主流的一個(gè)假設(shè)就是大撞擊理論。
該理論認(rèn)為，在大約44.5億年前，一顆火星大小的天體撞擊了地球，導(dǎo)致巖石被拋射到太空，后來(lái)這些巖石聚結(jié)成月球。
這個(gè)理論早是在1946年由地質(zhì)學(xué)家雷金納德·戴利提出，隨著對(duì)阿波羅任務(wù)帶回的月球表面土壤的研究，或多或少都證實(shí)了該理論，所以它成了月球形成的主流理論。
這個(gè)理論有一個(gè)關(guān)鍵論據(jù)，就是月球輕元素的耗盡，比如氫、碳等在撞擊中已耗盡，當(dāng)然阿波羅任務(wù)帶回的月壤證實(shí)了這點(diǎn)，月球這些較輕元素極少。
不過(guò)，現(xiàn)在這個(gè)理論受到了許多挑戰(zhàn)，越來(lái)越多的研究證明月球的土壤中有水（這意味著氫沒(méi)有消失），而早前日本的一項(xiàng)研究則揭示了月球土壤中還存在本土的碳。
近中國(guó)的科學(xué)家對(duì)嫦娥五號(hào)帶回的月壤進(jìn)行光譜分析，證實(shí)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。
嫦娥五號(hào)的月壤
在這里需要先說(shuō)下，這個(gè)是嫦娥五號(hào)帶回來(lái)的月壤，并不是剛剛返回的嫦娥六號(hào)帶回的月背面的土壤。
做研究寫(xiě)論文的周期還是很長(zhǎng)的，嫦娥六號(hào)的月壤相關(guān)發(fā)現(xiàn)，我們應(yīng)該不會(huì)那么快看到。
嫦娥五號(hào)是2020年的任務(wù)，這次任務(wù)是1976年之后人類(lèi)第一次從月球取壤返回， 且被證實(shí)這是迄今為止已知年輕的月球巖石。
嫦娥五號(hào)總共帶回了1731克月壤，其中77.7克樣品分發(fā)給40家科研機(jī)構(gòu)的114個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，用于研究，截止目前已經(jīng)發(fā)表了70多項(xiàng)成果。
近這項(xiàng)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(fā)現(xiàn)了幾個(gè)碳含量較高的點(diǎn)，進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)是石墨烯，其厚度為兩到七層。
這些石墨烯怎么來(lái)的？
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?yàn)樵优帕蟹绞讲煌?，表現(xiàn)出完全不同的性質(zhì)。
鉛筆芯的碳被稱(chēng)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(gè)石墨，這就是為什么鉛筆芯那么容易斷的原因所在。
所謂石墨烯，指的就是石墨的單層結(jié)構(gòu)，其厚度只有一個(gè)碳原子，其實(shí)我們平時(shí)用鉛筆寫(xiě)字的時(shí)候，字跡就是由多層石墨烯疊加的痕跡。
石墨烯天然就存在于大自然，但它都是疊加在一起或者說(shuō)是以石墨形式存在的，真正的難點(diǎn)在于如何分離出單層結(jié)構(gòu)。
圖：兩位科學(xué)家用膠帶從石墨中剝離石墨烯
2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)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?yàn)檫@個(gè)成就獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
石墨烯從它被分離出來(lái)開(kāi)始，就被認(rèn)為是具有革命性的材料，因?yàn)樗兄鴺O為優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性。
這次研究的研究人員確認(rèn)，核殼結(jié)構(gòu)表明月壤樣本中的石墨烯并非從石墨上剝離下來(lái)的，相反它很可能是通過(guò)一種高溫的過(guò)程自下而上合成的。
月球的高溫過(guò)程主要就是兩個(gè)，一個(gè)就是早期的火山活動(dòng)，還有一個(gè)就是隕石的撞擊。
不過(guò)，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(shí)存在碳，而且科學(xué)家普遍認(rèn)為，這些碳中有約1.9%是以石墨烯的形式存在。
不管是哪種情況，研究人員還確定了一點(diǎn)，那就是一些鐵化合物只存在于碳含量較高的區(qū)域，這表明這些化合物可能促進(jìn)了月球石墨和石墨烯的形成。
這些發(fā)現(xiàn)有什么用？
月球發(fā)現(xiàn)石墨烯，很多人可能想到的是可以出發(fā)去月球開(kāi)采這種材料了，其實(shí)這個(gè)成本比現(xiàn)在直接在地球直接生產(chǎn)要高得多，并不會(huì)這么去做。
不過(guò)，這次研究確實(shí)可以說(shuō)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(zhàn)了月球起源大撞擊假說(shuō)。
另外一個(gè)重要的地方是，這些發(fā)現(xiàn)有助于幫助科學(xué)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(chǎn)石墨烯過(guò)程中的催化劑。
石墨烯是一種非常有用的材料，只是受限于它的造價(jià)，沒(méi)能得到更好的使用。
如果了解月球是如何生產(chǎn)石墨烯的，可能可以大大降低石墨烯的生產(chǎn)成本，以及提高生產(chǎn)效率。
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