Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cát Lâm đã xác định được các ống nano carbon đơn thành trong các mẫu đất được mang về từ phía xa của Mặt Trăng bởi sứ mệnh Chang'e-6 năm 2024 của Trung Quốc. 

Cho đến nay, người ta vẫn tin rằng các ống nano carbon này chỉ có thể được sản xuất trong các phòng thí nghiệm công nghệ cao. 

Trước đây, độ phức tạp về cấu trúc của những hình trụ chỉ dày một nguyên tử này là điều gần như không thể đạt được thông qua các hiện tượng tự nhiên ngẫu nhiên.  Tờ South China Morning Post (SCMP) đưa tin đây là bằng chứng xác thực đầu tiên cho thấy tự nhiên có thể tự tạo ra các cấu trúc nano tiên tiến này.

Điều này cho thấy các sứ mệnh không gian trong tương lai có thể xử lý đất địa phương thành các vật liệu tiên tiến để thám hiểm không gian sâu.

Điều kiện mặt trăng cực đoan

Cấu trúc ống nano carbon đơn thành này lần đầu tiên được tổng hợp trong phòng thí nghiệm vào những năm 1990. Trên Trái Đất, việc tạo ra những ống này đòi hỏi buồng chân không, kiểm soát nhiệt độ chính xác và các chất xúc tác kim loại đặc thù như niken hoặc coban. 

Vật liệu này có độ bền và khả năng dẫn điện, những đặc tính khiến nó trở nên thiết yếu đối với các công nghệ tiên tiến như màn hình cảm ứng và pin hiệu suất cao. 

Trên Mặt Trăng , các ống nano được hình thành từ một quá trình nhiều biến động. Quá trình này có thể được kích hoạt bởi sức nóng từ các vụ va chạm của vi thiên thạch, hoạt động núi lửa và gió mặt trời.

"Cụ thể, các ống nano carbon đơn thành (single-walled CNTs) đã được xác định trong các mẫu vật Mặt Trăng CE-6, được hình thành thông qua các vụ va chạm của vi thiên thạch và quá trình xúc tác do sắt (Fe) thúc đẩy dưới tác động của các hoạt động núi lửa ban đầu và bức xạ gió mặt trời trên bề mặt Mặt Trăng," các chuyên gia thuộc dự án giải thích. 

Sử dụng tài nguyên không gian tại chỗ

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi độ phân giải cao để xác định vị trí các ống nano carbon đơn thành trong các mảnh đất mặt trăng nhỏ, đặc biệt là tập trung xung quanh các vết sẹo do va chạm của vi thiên thạch.

Những cấu trúc này được hình thành khi các va chạm tốc độ cao làm bốc hơi carbon từ gió mặt trời và thiên thạch. Khi khí này nguội đi nhanh chóng, các hạt sắt cục bộ đóng vai trò là chất xúc tác, kết nối các nguyên tử thành ống thay vì tạo thành muội than thông thường. 

Các ống nano carbon nhiều lớp xuất hiện tự nhiên trên Trái đất trong than đá, băng và tro lửa, được hình thành do quá trình làm nguội nhanh. Nhưng các ống nano carbon đơn lớp đơn giản hơn nhưng dễ vỡ hơn của chúng từ lâu được cho là không thể hình thành nếu không có sự can thiệp của con người. 

Sự hiện diện của đất mặt trăng chứng minh rằng môi trường không gian khắc nghiệt có thể hoạt động như những nhà máy nano tự nhiên, mở đường cho việc sử dụng tài nguyên mặt trăng để chế tạo các thiết bị điện tử trong tương lai.

Nếu những ống nano này đã có sẵn, những người định cư trên Mặt Trăng trong tương lai có thể không cần phải mang theo các cảm biến hoặc linh kiện pin đắt tiền từ Trái Đất.

Việc phát hiện ra carbon và con đường hình thành của nó đã làm sáng tỏ thêm một ứng dụng tại chỗ của đất mặt trăng, đặt nền tảng cho việc thám hiểm không gian sâu và sử dụng tài nguyên Mặt Trăng.

Hơn nữa, việc quan sát cách tự nhiên tổng hợp các vật liệu này trong điều kiện khắc nghiệt và ô nhiễm có thể mang lại cho các kỹ sư những ý tưởng mới về cách sản xuất ống nano rẻ hơn trên Trái đất.