月球竟然有座“纳米加工厂”

嫦娥六号月球样品研究，又有了新发现！

1月20日，国家航天局发布消息称，吉林大学科研团队从嫦娥六号采集的月球背面样品中，首次发现并确认了天然形成的单壁碳纳米管和石墨碳。

这一重要发现，不仅揭示了月球表面“高能物理-化学过程”的精细程度，也印证了月球背面地质活动更为活跃的观点，为研究月球演化历史提供了关键数据。

相关研究成果，发表于学术期刊《纳米快报》。

月球版“熔炉”上线

说到碳纳米管，很多人会觉得陌生。但要说著名科幻小说《三体》中的“纳米飞刃”，相信就不难理解了。

小说中，地球人类为抵御三体人入侵启动“古筝行动”，利用一种叫“飞刃”的纳米材料丝网，成功将地球三体组织指挥中心——6万吨的“审判日”号油轮，切割成为50厘米等分的薄片。

没错，月球样品中发现的碳纳米管，如果长度能达到几百米，就是现实中的“纳米飞刃”。

1月26日，接受科普时报记者采访时，天津大学材料科学与工程学院研究员、中国材料研究学会常务副秘书长陈亚楠介绍，碳纳米管是由碳原子卷成的空心小管，壁只有一个碳原子那么厚，直径小到以纳米计算。“别看它个头迷你，本事却不小——强度是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，导电速度更是硅材料的1000倍，有着十分广泛的应用前景。”

在此之前，碳纳米管基本都是人工合成的。在荒凉寂静的月球上，精密的碳纳米管到底是如何形成的？

科学家给出了一个引人入胜的“太空熔炉”假说——

数十亿年来，月球没有大气层的保护，表面长期被高能太阳风“轰炸”；加上月球历史上频繁的微陨石撞击、火山活动释放出各种气体，提供了丰富的碳原料。

种种因素叠加之下，一个高温高压可炼制碳产品的“熔炉”也基本成型。

月壤里的铁元素，则随时扮演着“催化剂”的角色，促使碳原子乖乖排列成管状结构。

也就是说，月球上有了一座天然的“纳米加工厂”，能在没有人类干预的情况下制造出精细的“超级材料”。

有望改写月球演化史

碳纳米管和石墨碳在月球背面的发现，不仅让材料科学家兴奋不已，也首次为“月球背面地质活动更活跃”提供了直接微观证据。

长期以来，科学家们已经注意到月球正面和背面存在显著差异。

2022年，美国《科学》杂志曾发表研究指出，月球背面地壳更厚，表面更崎岖，布满了更多撞击坑。

碳纳米管是极为“敏感”的地质记录者。它的形成和保存需要特定的物理化学条件，月球正反面的环境差异，都会在这些微小结构上留下不同的印记。

科研人员通过对比发现，月球背面的碳结构缺陷更多。

也就是说，月球背面曾遭遇更猛烈的陨石撞击，地质活动比正面活跃得多。

这一发现，填补了人类对月球演化认知的空白。

解锁太空资源新可能

更让人兴奋的是，这一发现还为太空资源利用打开了新思路。

“碳纳米管是未来建造月球基地的理想材料，它又轻又结实，能大大降低太空建设的成本。”陈亚楠认为，如果能在月球上找到丰富的天然碳纳米管资源，人类在月球盖房子、造设备就不再是空想。

石墨碳，也同样具有广泛应用前景。“它可以用作润滑剂，减少月球车和机械设备的磨损；也可以作为电极材料，用于月球基地的能源系统。”陈亚楠说。

更具想象空间的是，月球能够在极端条件下自然形成碳纳米管，那么太阳系其他天体——如火星、水星甚至某些小行星上，是不是也有类似的“宝藏材料”？

一粒月尘，竟藏着宇宙的万千奥秘。

随着嫦娥六号样品研究的不断深入，月球必然还会给我们带来更多的惊喜。

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