Происхождение Луны по сей день не установлено однозначно и описывается несколькими гипотезами. Большинство из них основано на концентрации углерода. Основная теория предполагает, что Луна образовалась в результате столкновения небольшой планеты с Землей 4,5 млрд. лет назад. Анализ проб, отобранных аппаратами Аполлон, показал, что это привело к истощению углерода на сформировавшемся спутнике.

Однако по результатам недавних исследований было установлено наличие источников углерода на Луне. Так, ученые обнаружили потоки выбросов ионов углерода по всей ее поверхности. К тому же предполагается, что метеоритные удары могут приводить к образованию графитового углерода.

Новое исследование Цзилиньского университета было посвящено изучению происхождения углерода на поверхности Луны. Работа выполнена путем анализа проб, отобранных в 2020 г. зондом "Чанъэ-5" из одного из самых молодых вулканических регионов на видимой стороне спутника в количестве 1,7 кг. Ученые занялись установлением кристаллической структуры коренной углеродной фазы. Предметом исследования стал графен. В качестве метода использовалась рамановская спектроскопия, позволяющая изучать частицы средним диаметром 2,9 мм.

Графен, являющийся производной графита, составляет около 1,9% межзвездного углерода. К тому же установлено его присутствие в протосолнечном облаке и составе углеродистых хондритов. Ввиду этого структура графена местного происхождения отражает информацию о геологической эволюции планет.

По результатам ученые обнаружили относительно большое содержание графена, причем как в виде отдельных частиц, так и в составе соединений с Ca, Na, Al, Mg, Si, Fe, Sn. Анализ показал, что он имеет многослойную структуру.

Исследователи предполагают, что это графен местного происхождения, образовавшийся в результате извержений вулканов и влияния солнечного ветра. Структура свидетельствует о формировании при высоких температурах, что указывает на первый механизм. Присутствие железа в насыщенных углеродом районах свидетельствует о его участии в образовании последнего. Так, высокотемпературные вулканические газы, насыщенные углеродом, могли взаимодействовать с железистыми материалами под влиянием солнечного ветра, в результате чего и формировался графен.

Ученые отмечают, что данный механизм предполагает наличие процесса захвата углерода, который позволил бы ему накапливаться на Луне. Это противоречит основной гипотезе ее образования.