O grafeno 'material maravilhoso' foi descoberto na lua: WebCuriosos

Em 2004, cientistas da Universidade de Manchester isolaram e investigaram pela primeira vez o grafeno, o supermaterial composto por átomos de carbono de camada única dispostos em uma rede hexagonal em favo de mel.

Desde então, tornou-se uma maravilha, com propriedades que o tornam extremamente útil em inúmeras aplicações. Entre os cientistas, acredita-se geralmente que cerca de 1,9% do carbono no meio interestelar (ISM) existe na forma de grafeno, com sua forma e estrutura determinadas pelo processo de sua formação.

Acontece que pode haver muito deste supermaterial na superfície da Lua. Em um estudo recentepesquisadores da Academia Chinesa de Ciências (CAS) revelaram grafeno formado naturalmente, organizado em uma estrutura especial de camadas finas na Lua.

Estas descobertas podem ter implicações drásticas para a nossa compreensão de como a Lua se formou e levar a novos métodos para a produção de grafeno, com aplicações que vão desde a eletrónica, armazenamento de energia, construção e supermateriais.

Eles também poderão ser úteis para futuras missões que criarão infraestrutura permanente na superfície lunar.

A equipe foi liderada pelos professores Wei Zhang e Meng Zou do Laboratório Chave de Engenharia Biônica e a Cooperação Internacional Provincial de Jilin Laboratório Principal de Materiais de Energia Limpa de Alta Eficiência na Universidade de Jilin, o engenheiro sênior da Universidade de Jilin, Xiujuan Li, e Wencai Ren, do Instituto de Pesquisa de Metais do CAS (CAS-ISM).

Eles se juntaram a colegas de vários Laboratórios Chave na Universidade de Jilin, o CAS-ISM, o Laboratório de Exploração do Espaço Profundoe o Centro de Exploração Lunar e Engenharia Espacial. O artigo que descreve suas descobertas apareceu no Revisão Nacional de Ciência.

Durante décadas, os cientistas especularam que o sistema Terra-Lua foi formado a partir de uma colisão massiva – o Hipótese do Impacto Gigante – entre um corpo do tamanho de Marte (Theia) e a Terra há cerca de 4,4 mil milhões de anos.

Esta teoria é apoiada por análises das rochas lunares devolvidas pelos astronautas da Apollo, o que levou à noção de um planeta esgotado em carbono. No entanto, descobertas recentes desafiaram este consenso baseado na observação de fluxos globais de iões de carbono na Lua, que sugerem a presença de carbono indígena.

Estas observações são consistentes com a análise de uma das amostras da Apollo 17 que mostrou a presença de grafite. Para o seu estudo, a equipe conduziu uma análise espectroscópica de uma amostra de solo lunar em forma de azeitona (medindo cerca de 2,9 mm por 1,6 mm) recuperada pela missão Chang'e 5 em 2020.

Esta foi a terceira missão robótica da China a alcançar a superfície lunar e a primeira amostra enviada da Lua. A partir dos espectros obtidos, encontraram um composto de ferro numa secção rica em carbono da amostra que está intimamente relacionado com a formação de grafeno.

Após análises mais aprofundadas usando tecnologias avançadas de microscopia e mapeamento, eles confirmaram que o carbono na amostra eram flocos de grafeno com duas a sete camadas de espessura.

Em termos de como chegou lá, a equipe propôs que o grafeno pode ter se formado durante um período de atividade vulcânica no início da história da Lua, quando ainda estava geologicamente ativo.

Eles ainda levantam a hipótese de que o grafeno foi catalisado por ventos solares que levantaram o regolito lunar e seus minerais contendo ferro, o que poderia ter ajudado a transformar a estrutura atômica do carbono.

Eles também permitem a possibilidade de impactos de meteoritos, que também são conhecidos por criar ambientes de alta temperatura e alta pressão semelhantes à atividade vulcânica. Como eles afirmam em seu artigo:

“O grafeno é incorporado como flocos individuais ou formado como parte de uma camada de carbono que envolve as partículas minerais. Nosso resultado revela uma estrutura típica de carbono indígena na Lua e seu mecanismo de formação foi proposto. Esta descoberta pode reinventar a compreensão dos componentes químicos, episódios geográficos e a história da Lua.”

Estas descobertas também poderão ter um impacto tremendo na investigação aqui na Terra, onde o grafeno está a ser investigado para aplicações que vão desde a electrónica e mecânica até à ciência dos materiais.

Como indicam no seu estudo, este estudo poderá levar a novos métodos para a produção barata do material e oferecer oportunidades adicionais para a exploração lunar:

“A identificação do grafeno na estrutura núcleo-casca sugere um processo de síntese de baixo para cima em vez de esfoliação, que geralmente envolve uma reação catalítica de alta temperatura. Portanto, um mecanismo de formação de grafeno de poucas camadas e carbono grafítico é proposto aqui…

“Por sua vez, a formação de grafeno natural catalisada por minerais lança luz sobre o desenvolvimento de técnicas de síntese escalonáveis ​​de baixo custo para grafeno de alta qualidade. Portanto, um novo programa de exploração lunar pode ser promovido e alguns avanços futuros podem ser esperados.”

Estas descobertas também poderão ser úteis para futuras missões que levarão ao desenvolvimento de infraestruturas permanentes na superfície lunar. Isto inclui a NASA Programa Ártemisque visa criar um “programa sustentado de exploração e desenvolvimento lunar”.

Há também a ESA Aldeia da Lua iniciativa e o plano da China e da Rússia para uma Estação Internacional de Pesquisa Lunar (ILRS). Além da exploração e da investigação científica, estes programas poderiam realizar experiências sobre as propriedades e utilizações do grafeno, o que poderia incluir a fabricação de habitats lunares!

Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o artigo original.