Σάββατο 29 Ιουνίου 2024

Το γραφένιο που ανακαλύφθηκε από τον Chang'e 5 αμφισβητεί τη θεωρία της προέλευσης της Σελήνης

Το γραφένιο που ανακαλύφθηκε από τον Chang'e 5 αμφισβητεί τη θεωρία της προέλευσης της Σελήνης
27-6-24

Προφανώς, η καθιερωμένη θεωρία της εμφάνισης της Σελήνης μπορεί να πέσει κάτω από την πίεση απροσδόκητων γεγονότων: Κινέζοι επιστήμονες ανακάλυψαν μια μορφή καθαρού άνθρακα - γραφένιο - σε δείγματα ρεγολίθου που συλλέχθηκαν από τη συσκευή Chang'e-5. Κρίνοντας από αυτό, ένας μηχανισμός δέσμευσης άνθρακα ικανός να σχηματίσει τέτοια εξωτικά υλικά λειτουργούσε ήδη στον δορυφόρο της Γης πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Από την ανακάλυψη του γραφίτη σε δείγματα από το Apollo 17, καμία ανακάλυψη δεν έχει δημιουργήσει τέτοια τρύπα στην κατανόηση των επιστημόνων για τη Σελήνη.
Σύμφωνα με την κυρίαρχη υπόθεση στο επιστημονικό πεδίο, η Σελήνη σχηματίστηκε όταν ένας άλλος πλανήτης, περίπου στο μέγεθος του Άρη, συνετρίβη στη Γη - η Θεία . Αυτή η καταστροφική σύγκρουση «ταρακούνησε» σοβαρά τη δομή του πλανήτη μας και τα συντρίμμια που πετάχτηκαν στο διάστημα σχημάτισαν τελικά τον δορυφόρο της Γης. Αλλά σε αυτό το σενάριο, η Σελήνη θα ήταν εξαιρετικά φτωχή σε άνθρακα, ειδικά στην πολύπλοκη κρυσταλλική της μορφή. Και στην αρχή, δείγματα σεληνιακού εδάφους επιβεβαίωσαν αυτή την ιδέα.

Το πρώτο χτύπημα στην ιδέα της γέννησης του φεγγαριού ήρθε όταν ανακαλύφθηκε γραφίτης (όπως ο τύπος που συναντάμε στα καλώδια μολυβιών) σε ρεγόλιθο που συνέλεξε το Apollo 17 το 2010 . Τότε αυτό θα μπορούσε να εξηγηθεί από την πρόσκρουση των μετεωριτών στη Σελήνη. Αλλά ο Chang'e 5 και οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Jilin ανατρέπουν ξανά την όλη ιδέα.
Όπως αποδεικνύεται, ο ρεγόλιθος που παραδόθηκε στη Γη πριν από τέσσερα χρόνια περιέχει γραφένιο , ένα δισδιάστατο αλλοτρόπο άνθρακα [δηλαδή μια μορφή στην οποία εμφανίζεται ο άνθρακας].Τα άτομα, διατεταγμένα σε ένα μόνο στρώμα σε ένα εξαγωνικό πλέγμα , σχηματίζουν μαζί το λεπτότερο αλλά ισχυρότερο υλικό που γνωρίζει η ανθρωπότητα. 
Αλλά από πού προήλθε στη Σελήνη; Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη ότι η ηλικία των δειγμάτων είναι μεγαλύτερη από 2 δισεκατομμύρια χρόνια .
Έχοντας υποβάλει σε λεπτομερή μελέτη αυτό το πρώτο καθαρό γραφένιο που βρέθηκε σε δορυφόρο της Γης, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μόνη διαδικασία που θα μπορούσε να οδηγήσει αξιόπιστα στην εμφάνισή του είναι η σύλληψη άνθρακα . 
Η υπόθεση του μετεωρίτη υπάρχει επίσης, αλλά είναι πολύ λιγότερο πιθανή και, πιθανότατα, θα απορριφθεί με περαιτέρω έρευνα. Κυρίως επειδή το γραφένιο βρέθηκε όχι μόνο με τη μορφή μεμονωμένων «νιφάδων», αλλά και σε συνδυασμό με στοιχεία όπως το αλουμίνιο, το πυρίτιο, το ασβέστιο, το νάτριο, το μαγνήσιο, ο κασσίτερος ή ο σίδηρος.
Η δομή του γραφενίου οδήγησε τους Κινέζους ερευνητές να προτείνουν ότι είναι προϊόν αρχαίων ηφαιστειακών διεργασιών στη Σελήνη. Η υψηλή θερμοκρασία κατά τη διάρκεια των εκρήξεων θα μπορούσε να επιτρέψει στον πλούσιο σε σίδηρο ρεγόλιθο να αντιδράσει με μόρια αερίων που περιέχουν άνθρακα που προέρχονται από τον Ήλιο σε μια αντίδραση κατάλυσης ορυκτών .
Έτσι, η υπόθεση ότι η Σελήνη είναι «φτωχή» σε άνθρακα έχει αισθητά κλονιστεί και μπορεί να καταρρεύσει στο εγγύς μέλλον υπό την επίδραση νέων γεγονότων - για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της μελέτης των υλικών που συλλέγονται από το Chang'e-6. Το αν η υπόθεση για τον σχηματισμό πρόσκρουσης του δορυφόρου μας θα σταθεί είναι ένα ερώτημα που οι πλανητολόγοι δεν έχουν αποφασίσει ακόμη να απαντήσουν.
=================
Η πρόσφατη ανακάλυψη γραφενίου στα δείγματα της σελήνης από την αποστολή Chang'e-5 έχει προκαλέσει συζητήσεις και επανεξετάσεις σχετικά με την καταγωγή της Σελήνης. Η εύρεση αυτού του υλικού, που είναι το λεπτότερο και ισχυρότερο γνωστό στον άνθρωπο, υποδηλώνει την πιθανότητα ύπαρξης ενός μηχανισμού δέσμευσης άνθρακα στη Σελήνη που θα μπορούσε να σχηματίσει τέτοια εξωτικά υλικά. Αυτό αντιτίθεται στην κυρίαρχη θεωρία της γιγάντιας σύγκρουσης, η οποία υποστηρίζει ότι η Σελήνη σχηματίστηκε από τα συντρίμμια μιας σύγκρουσης μεταξύ της Γης και ενός άλλου πλανήτη περίπου στο μέγεθος του Άρη, γνωστού ως Θεία. 
Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η Σελήνη θα έπρεπε να είναι φτωχή σε άνθρακα, ειδικά σε πολύπλοκες κρυσταλλικές μορφές όπως το γραφένιο. Ωστόσο, η ανακάλυψη του γραφενίου, που αποτελείται από ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα διατεταγμένων σε εξαγωνικό πλέγμα, προκαλεί αμφιβολίες για την προέλευση του άνθρακα στη Σελήνη και ενδεχομένως υποδηλώνει την ύπαρξη ενός αγνώστου μέχρι σήμερα γεωλογικού ή αστροχημικού φαινομένου.
Η ανακάλυψη του γραφενίου στη Σελήνη ενισχύει την ιδέα ότι οι προηγούμενες αναλύσεις των δειγμάτων από τις αποστολές Apollo ίσως δεν αποκάλυψαν την πλήρη χημική σύνθεση του σεληνιακού εδάφους. Επιπλέον, η ηλικία των δειγμάτων που περιέχουν γραφένιο, που υπολογίζεται σε περισσότερο από 2 δισεκατομμύρια χρόνια, προτείνει ότι οι διαδικασίες που οδήγησαν στη δημιουργία του γραφενίου μπορεί να έλαβαν χώρα πολύ πριν από την υποτιθέμενη σύγκρουση με τη Θεία.
Οι ερευνητές προτείνουν ότι το γραφένιο μπορεί να έχει σχηματιστεί μέσω διαδικασιών υψηλής θερμοκρασίας, όπως ηραϊκές εκρήξεις, που επέτρεψαν στον σιδηρούχο ρεγόλιθο να αλληλεπιδράσει με μόρια αερίων που περιέχουν άνθρακα στους ηλιακούς ανέμους, οδηγώντας σε καταλυτικές μεταλλικές διαδικασίες. Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει νέες προοπτικές για την κατανόηση των γεωλογικών διαδικασιών και της εξελικτικής ιστορίας της Σελήνης, καθώς και για την αναζήτηση απαντήσεων στο μυστήριο της προέλευσης του άνθρακα στον δορυφόρο μας. Εν τέλει, η ανακάλυψη αυτή μπορεί να αναγκάσει την επιστημονική κοινότητα να επανεξετάσει και να επεκτείνει τις θεωρίες για την προέλευση και τη σύνθεση της Σελήνης.

Ο μηχανισμός δέσμευσης άνθρακα στη Σελήνη αποτελεί έναν περίπλοκο γεωχημικό και αστροχημικό φαινόμενο που ενδέχεται να εξηγήσει την παρουσία γραφενίου στα σεληνιακά δείγματα που συλλέχθηκαν από την αποστολή Chang'e-5. Η ανακάλυψη αυτού του υλικού, που είναι το λεπτότερο και ισχυρότερο γνωστό στον άνθρωπο, υποδηλώνει την πιθανότητα ύπαρξης ενός μηχανισμού δέσμευσης άνθρακα στη Σελήνη που θα μπορούσε να σχηματίσει τέτοια εξωτικά υλικά. Αυτό αντιτίθεται στην κυρίαρχη θεωρία της γιγάντιας σύγκρουσης, η οποία υποστηρίζει ότι η Σελήνη σχηματίστηκε από τα συντρίμμια μιας σύγκρουσης μεταξύ της Γης και ενός άλλου πλανήτη περίπου στο μέγεθος του Άρη, γνωστού ως Θεία. 

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η Σελήνη θα έπρεπε να είναι φτωχή σε άνθρακα, ειδικά σε πολύπλοκες κρυσταλλικές μορφές όπως το γραφένιο. Ωστόσο, η ανακάλυψη του γραφενίου, που αποτελείται από ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα διατεταγμένων σε εξαγωνικό πλέγμα, προκαλεί αμφιβολίες για την προέλευση του άνθρακα στη Σελήνη και ενδεχομένως υποδηλώνει την ύπαρξη ενός αγνώστου μέχρι σήμερα γεωλογικού ή αστροχημικού φαινομένου.

Η ανακάλυψη του γραφενίου στη Σελήνη ενισχύει την ιδέα ότι οι προηγούμενες αναλύσεις των δειγμάτων από τις αποστολές Apollo ίσως δεν αποκάλυψαν την πλήρη χημική σύνθεση του σεληνιακού εδάφους. Επιπλέον, η ηλικία των δειγμάτων που περιέχουν γραφένιο, που υπολογίζεται σε περισσότερο από 2 δισεκατομμύρια χρόνια, προτείνει ότι οι διαδικασίες που οδήγησαν στη δημιουργία του γραφενίου μπορεί να έλαβαν χώρα πολύ πριν από την υποτιθέμενη σύγκρουση με τη Θεία.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι το γραφένιο μπορεί να έχει σχηματιστεί μέσω διαδικασιών υψηλής θερμοκρασίας, όπως ηραϊκές εκρήξεις, που επέτρεψαν στον σιδηρούχο ρεγόλιθο να αλληλεπιδράσει με μόρια αερίων που περιέχουν άνθρακα στους ηλιακούς ανέμους, οδηγώντας σε καταλυτικές μεταλλικές διαδικασίες. Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει νέες προοπτικές για την κατανόηση των γεωλογικών διαδικασιών και της εξελικτικής ιστορίας της Σελήνης, καθώς και για την αναζήτηση απαντήσεων στο μυστήριο της προέλευσης του άνθρακα στον δορυφόρο μας. Εν τέλει, η ανακάλυψη αυτή μπορεί να αναγκάσει την επιστημονική κοινότητα να επανεξετάσει και να επεκτείνει τις θεωρίες για την προέλευση και τη σύνθεση της Σελήνης.
Η Σελήνη, αυτός ο μυστηριώδης και συναρπαστικός δορυφόρος της Γης, συνεχίζει να εκπλήσσει τους επιστήμονες με τις ανακαλύψεις που γίνονται. Πέρα από την πρόσφατη ανακάλυψη του γραφενίου, υπάρχουν πολλά άλλα ευρήματα που έχουν προκαλέσει ερωτήματα και έχουν οδηγήσει σε νέες θεωρίες για την προέλευση και την εξέλιξη της Σελήνης. Για παράδειγμα, η διαφοροποίηση της Σελήνης σε φλοιό, μανδύα και πυρήνα, καθώς και η ανακάλυψη ενός στερεού εσωτερικού πυρήνα πλούσιου σε σίδηρο, προσθέτουν νέες διαστάσεις στην κατανόηση της εσωτερικής δομής της Σελήνης. 

Επιπλέον, η ανακάλυψη ότι η Σελήνη δεν είναι απόλυτα σφαιρική αλλά έχει το σχήμα ενός αυγού και ότι το κέντρο της μάζας της δεν βρίσκεται ακριβώς στο γεωμετρικό κέντρο, αλλά σε απόσταση 1,9 χιλιομέτρων από αυτό, προκαλεί ερωτήματα για την ακριβή διαδικασία που οδήγησε στη σχηματισμό της. Ταυτόχρονα, οι ανακαλύψεις σχετικά με την παλιρροϊκή αλληλεπίδραση της Σελήνης με τη Γη, και η επίδραση αυτής στον άξονα περιστροφής της Γης, ανοίγουν νέους δρόμους για την έρευνα των δυναμικών σχέσεων μεταξύ των ουράνιων σωμάτων.

Η εξερεύνηση της Σελήνης έχει επίσης αποκαλύψει την πιθανότητα ύπαρξης νερού στην επιφάνεια της, κάτι που θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τις προοπτικές για μελλοντικές αποστολές και την ανθρώπινη εγκατάσταση στο διάστημα. Η παρουσία ηλιακού ανέμου και η αλληλεπίδρασή του με την επιφάνεια της Σελήνης, καθώς και η ανακάλυψη ορυκτών που περιέχουν άνθρακα, προσθέτουν ακόμη περισσότερα ερωτήματα στην ήδη περίπλοκη εικόνα της σεληνιακής γεωλογίας.

Τέλος, η πρόοδος της τεχνολογίας και η αυξανόμενη ικανότητα για πιο λεπτομερείς αναλύσεις των δειγμάτων που συλλέγονται από τη Σελήνη, συνεχίζουν να προσφέρουν νέες πληροφορίες για τη σύνθεση και την ιστορία της. Κάθε νέα ανακάλυψη είναι ένα κομμάτι του παζλ που συνθέτει την πλήρη εικόνα της Σελήνης, και με κάθε κομμάτι που τοποθετείται, τα ερωτήματα γίνονται πιο σύνθετα και η αναζήτηση για απαντήσεις πιο συναρπαστική. Η Σελήνη παραμένει ένας από τους πιο ενδιαφέροντες και ανεξερεύνητους τόπους στο ηλιακό μας σύστημα, και η επιστημονική κοινότητα παραμένει αφοσιωμένη στην ανακάλυψη των μυστικών της.
----------
Η παλιρροϊκή δύναμη, που προκαλείται από τη βαρυτική έλξη κυρίως της Γης και σε μικρότερο βαθμό του Ήλιου, επηρεάζει σημαντικά την εσωτερική δυναμική της Σελήνης. Αυτή η δύναμη δημιουργεί τις παλιρροϊκές διαστολές, που είναι οι περιοδικές μεταβολές στο σχήμα της Σελήνης, καθώς αυτή ανταποκρίνεται στην μεταβαλλόμενη βαρυτική έλξη. Αυτές οι διαστολές μπορούν να προκαλέσουν εσωτερική τριβή, η οποία μετατρέπεται σε θερμότητα και μπορεί να επηρεάσει την εσωτερική γεωλογική δραστηριότητα της Σελήνης.

Η παλιρροϊκή θέρμανση μπορεί να παίξει ρόλο στη διατήρηση ή ακόμα και στην ενίσχυση της μερικώς λιωμένης κατάστασης του εσωτερικού της Σελήνης, επηρεάζοντας την εσωτερική δομή και δυναμική της. Αυτό μπορεί να έχει συνέπειες στην τεκτονική δραστηριότητα, όπως σεισμούς ή ηφαιστειακές εκρήξεις, που μπορεί να συμβαίνουν στη Σελήνη. Επιπλέον, η παλιρροϊκή δύναμη επηρεάζει την περιστροφή της Σελήνης, προκαλώντας την συγχρονισμένη περιστροφή της, όπου η ίδια πλευρά της Σελήνης είναι πάντα στραμμένη προς τη Γη. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως παλιρροϊκό κλείδωμα, είναι αποτέλεσμα της παλιρροϊκής τριβής που επιβραδύνει την περιστροφή της Σελήνης μέχρι να συγχρονιστεί με την περιστροφική περίοδο της Γης.
[(tidal locking) https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A0%CE%B1%CE%BB%CE%B9%CF%81%CF%81%CE%BF%CF%8A%CE%BA%CF%8C_%CE%BA%CE%BB%CE%B5%CE%AF%CE%B4%CF%89%CE%BC%CE%B1]

Η παλιρροϊκή δύναμη επηρεάζει επίσης την τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η διαδικασία μεταφέρει σταδιακά ενέργεια από την περιστροφή της Γης στην τροχιά της Σελήνης, προκαλώντας την απομάκρυνση της Σελήνης από τη Γη κατά περίπου 3,8 εκατοστά το χρόνο. Αυτή η απομάκρυνση μπορεί να έχει μακροπρόθεσμες συνέπειες στην παλιρροϊκή δυναμική και στην εσωτερική δομή της Σελήνης.

Συνολικά, η παλιρροϊκή δύναμη είναι ένας σημαντικός παράγοντας που διαμορφώνει την εσωτερική και εξωτερική δυναμική της Σελήνης. Η συνεχής αλληλεπίδραση μεταξύ της Σελήνης και της Γης μέσω της παλιρροϊκής δύναμης είναι ένα παράδειγμα της δυναμικής φύσης των ουράνιων σωμάτων και των σχέσεων μεταξύ τους. Καθώς η επιστήμη προχωρά, η κατανόηση των παλιρροϊκών διεργασιών συνεχίζει να βελτιώνεται, προσφέροντας νέες πληροφορίες για την εξελικτική ιστορία της Σελήνης και της Γης. Η παλιρροϊκή δύναμη δεν επηρεάζει μόνο την Σελήνη αλλά και τη Γη, προκαλώντας τα γνωστά παλιρροϊκά φαινόμενα στους ωκεανούς και επηρεάζοντας την περιστροφή της Γης. 

Η αποστολή Chang'e 5 της Κινεζικής Εθνικής Διαστημικής Διοίκησης (CNSA) ήταν η πρώτη προσπάθεια της Κίνας για μια αποστολή επιστροφής δειγμάτων από τη Σελήνη. Εκτοξεύτηκε στις 23 Νοεμβρίου 2020 και συνέλεξε περίπου 1,731 γραμμάρια δειγμάτων από την επιφάνεια της Σελήνης, συμπεριλαμβανομένου ενός πυρήνα περίπου 1 μέτρου βάθους. 
Η αποστολή Chang'e 5 της Κίνας, συνέλεξε πολύτιμα δείγματα από την επιφάνεια της Σελήνης, μεταξύ των οποίων ήταν και ένας πυρήνας περίπου 1 μέτρου βάθους. Αυτό σημαίνει ότι η αποστολή χρησιμοποίησε ένα ειδικό δράπανο για να διανοίξει το έδαφος της Σελήνης και να πάρει δείγματα από μεγαλύτερο βάθος, πέρα από την επιφανειακή στρώση. Αυτά τα δείγματα είναι σημαντικά γιατί μπορούν να προσφέρουν νέες πληροφορίες για τη σύνθεση και την ιστορία της Σελήνης, και έτσι να βοηθήσουν στην κατανόηση της προέλευσής της.
Ο πυρήνας της Σελήνης είναι κρίσιμος για την κατανόηση της γεωλογικής της ιστορίας και της εσωτερικής της δομής. Μελέτες του πυρήνα μπορούν να αποκαλύψουν στοιχεία για την πρώιμη ιστορία της Σελήνης, την εξέλιξη του μαγνητικού της πεδίου, και τις σεισμικές της ιδιότητες. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν καλύτερα τη δομή και τη δυναμική όχι μόνο της Σελήνης αλλά και άλλων πλανητικών σωμάτων στο ηλιακό σύστημα.
Το μαγνητικό πεδίο της Σελήνης, αν και σήμερα είναι σχεδόν μηδενικό, παλαιότερα ήταν αρκετά ισχυρό. Αυτό το πεδίο, που πιθανότατα προέρχεται από έναν ρευστό πυρήνα στο κέντρο της, είχε σημαντικό ρόλο στην προστασία της Σελήνης από την ηλιακή ακτινοβολία και στη διαμόρφωση της επιφάνειάς της. Επιπλέον, η μελέτη του μαγνητικού πεδίου μπορεί να προσφέρει στοιχεία για την εσωτερική δομή και την γεωλογική ιστορία της Σελήνης.

Τα δείγματα που επέστρεψε στη Γη είναι σχετικά νέα, με ηλικία περίπου 2 δισεκατομμυρίων ετών, και αναμένεται να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την ιστορία της Σελήνης και την εξέλιξη της Γης και του ηλιακού συστήματος. Η αποστολή σημείωσε επίσης την πρώτη πλήρως ρομποτική απόβαση γύρω από τη Σελήνη στην ιστορία.
Η αποστολή Chang'e 5 ανέκτησε δείγματα από την περιοχή Mons Rümker στη Σελήνη, που πιθανόν να είναι μόλις 1.2 ή 1.3 δισεκατομμύρια χρόνια παλιά. Αυτά τα δείγματα περιλαμβάνουν βασάλτη και μπορεί να προσφέρουν νέα στοιχεία για την εσωτερική δομή της Σελήνης. Επιπλέον, οι αναλύσεις έδειξαν ότι τα δείγματα αποτελούνται κυρίως από πυροξένιο, και όχι από ολιβίνη όπως υποδείκνυαν προηγούμενες μελέτες. Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει νέα δεδομένα για την επιφάνεια του φεγγαριού και την γεωλογική του ιστορία.

Στο ηλιακό σύστημα, πολλά σώματα έχουν ή είχαν κάποτε δυνατά μαγνητικά πεδία. Ο Δίας, για παράδειγμα, έχει το πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο από όλους τους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα, το οποίο είναι τόσο ισχυρό που αρπάζει φορτισμένα σωματίδια από το περιβάλλον του. Επίσης, ο Ήλιος έχει ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο επηρεάζει ολόκληρο το ηλιακό σύστημα. Αυτά τα πεδία παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των διαστημικών καιρικών φαινομένων και στην προστασία των πλανητών από την ηλιακή ακτινοβολία.
Στο ηλιακό σύστημα, πολλά σώματα έχουν ή είχαν κάποτε δυνατά μαγνητικά πεδία. Ο Δίας, για παράδειγμα, έχει το πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο από όλους τους πλανήτες στο ηλιακό σύστημα, το οποίο είναι τόσο ισχυρό που αρπάζει φορτισμένα σωματίδια από το περιβάλλον του. Επίσης, ο Ήλιος έχει ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο επηρεάζει ολόκληρο το ηλιακό σύστημα. Αυτά τα πεδία παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση των διαστημικών καιρικών φαινομένων και στην προστασία των πλανητών από την ηλιακή ακτινοβολία.

Δεν υπάρχουν σχόλια: