2004 yılında Manchester Üniversitesi’ndeki bilim insanları, altıgen bal peteği kafesinde düzenlenmiş tek katmanlı karbon atomlarından oluşan süper malzeme grafeni ilk kez izole edip incelediler. O zamandan bu yana, çok sayıda uygulamada son derece yararlı olmasını sağlayan özellikleriyle bir mucize haline geldi. Bilim insanları arasında genellikle yıldızlararası ortamdaki (ISM) karbonun yaklaşık %1,9’unun grafen formunda bulunduğuna ve grafenin şeklinin ve yapısının oluşum süreci tarafından belirlendiğine inanılıyor.
Hal böyle olunca, Ay‘ın yüzeyinde bu süper malzemeden bol miktarda bulunabiliyor. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Çin Bilim Akademisi‘nden (CAS) araştırmacılar, Ay’da özel ince katmanlı bir yapıda düzenlenmiş doğal olarak oluşmuş grafeni ortaya çıkardılar. Bu bulgular, Ay’ın nasıl oluştuğuna dair anlayışımız üzerinde ciddi etkilere sahip olabiliyor ve elektronik, güç depolama, inşaat ve süper malzemelere kadar uzanan uygulamalarla grafen üretimi için yeni yöntemlere yol açabilecek.
Ay yüzeyinde kalıcı altyapı oluşturacak gelecekteki görevler için de yararlı olabilir.
Ekip, Jilin Üniversitesi Biyonik Mühendislik Anahtar Laboratuvarı ve Jilin Eyaleti Uluslararası İşbirliği Yüksek Verimli Temiz Enerji Malzemeleri Anahtar Laboratuvarı’ndan profesörler Wei Zhang ve Meng Zou, Jilin Üniversitesi kıdemli mühendisi Xiujuan Li ve CAS Metal Araştırma Enstitüsü’nden (CAS-ISM) Wencai Ren tarafından yönetildi.
Onlara Jilin Üniversitesi’ndeki birçok Anahtar Laboratuvar, CAS-ISM, Derin Uzay Keşif Laboratuvarı ve Ay Keşif ve Uzay Mühendisliği Merkezi’nden meslektaşları katıldı. Bulgularını açıklayan makale National Science Review‘da yayınlandı. Bilim insanları on yıllardır Dünya-Ay sisteminin yaklaşık 4,4 milyar yıl önce Mars büyüklüğünde bir cisim (Theia) ile Dünya arasında meydana gelen büyük bir çarpışmadan oluştuğunu ileri sürüyor.
Çin’in Ay yüzeyine ulaşan üçüncü robotik görevi.
Bu teori, Apollo astronotları tarafından geri gönderilen Ay taşlarının analizleri ile desteklenmiş ve karbondan arındırılmış bir sistem kavramına yol açtı. Ancak son bulgular, Ay’da yerli karbonun varlığına işaret eden küresel karbon iyon akılarının gözlemlenmesine dayanarak bu fikir birliğine meydan okumaya başladı. Bu gözlemler, grafit varlığını gösteren Apollo 17 örneklerinden birinin analiziyle tutarlı. Ekip, çalışmaları için 2020 yılında Chang’e 5 görevi tarafından alınan zeytin şeklindeki bir Ay toprağı örneğinin (yaklaşık 2,9 mm x 1,6 mm boyutlarında) spektroskopik analizini gerçekleştirdi.
Bu, Çin’in Ay yüzeyine ulaşan üçüncü robotik göreviydi ve Ay’dan ilk numune dönüşüydü. Elde ettikleri spektrumlardan, numunenin karbon açısından zengin bir bölümünde grafen oluşumuyla yakından ilgili bir demir bileşiği buldular. Gelişmiş mikroskobik ve haritalama teknolojileri kullanılarak yapılan ileri analizler sonucunda, numunedeki karbonun iki ila yedi katman kalınlığında grafen pulları olduğunu doğruladılar.
Grafenin Ay’ın jeolojik olarak hâlâ aktif olduğu tarihin erken dönemlerindeki bir volkanik faaliyet sırasında oluşmuş olabileceği iddia ediliyor.
Grafenin oraya nasıl ulaştığına gelince, ekip grafenin Ay’ın jeolojik olarak hâlâ aktif olduğu tarihin erken dönemlerindeki bir volkanik faaliyet sırasında oluşmuş olabileceğini öne sürdü. Ayrıca grafenin, karbonun atomik yapısını dönüştürmeye yardımcı olabilecek ay regolitini ve demir içeren minerallerini tekmeleyen güneş rüzgarları tarafından katalize edildiği varsayımında bulunuyorlar.
Ayrıca, volkanik aktiviteye benzer yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı ortamlar yarattığı bilinen meteor çarpması olasılığına da izin veriyorlar. Makalelerinde belirttikleri gibi: “Grafen, tek tek pullar halinde gömülüdür veya mineral parçacıklarını çevreleyen bir karbon kabuğunun parçası olarak oluşur. Elde ettiğimiz sonuç, Ay’daki yerli karbonun tipik bir yapısını ortaya koymakta ve oluşum mekanizması önerilmektedir. Bu bulgu, Ay’ın kimyasal bileşenleri, coğrafi bölümleri ve tarihinin anlaşılmasını yeniden keşfedebilir.”
Ay’ın keşfi için fırsatlar sunacak.
Bu bulgular, grafenin elektronik ve mekanikten malzeme bilimine kadar çeşitli uygulamalar için araştırıldığı Dünya’daki araştırmalar üzerinde de muazzam bir etkiye sahip olacak. Çalışmalarında belirttikleri gibi, bu çalışma malzemeyi ucuza üretmek için yeni yöntemlere yol açabilecek ve Ay keşfi için ek fırsatlar sunabilecektir:
“Grafenin çekirdek-kabuk yapısında tanımlanması, genellikle yüksek sıcaklıkta katalitik bir reaksiyon içeren pul pul dökülmeden ziyade aşağıdan yukarıya bir sentez sürecine işaret etmektedir. Bu nedenle, burada az katmanlı grafen ve grafitik karbonun oluşum mekanizması önerilmektedir… Buna karşılık, doğal grafenin mineral katalizörlü oluşumu, yüksek kaliteli grafen için düşük maliyetli ölçeklenebilir sentez tekniklerinin geliştirilmesine ışık tutmaktadır. Bu nedenle, yeni bir Ay keşif programı teşvik edilebilir ve ileride bazı atılımlar beklenebilir.”
Grafenin özellikleri ve kullanım alanları üzerinde deneyler yapılacak.
Bu bulgular, Ay yüzeyinde kalıcı altyapının geliştirilmesine yol açacak gelecekteki görevler için de yararlı olabilir. NASA’nın “sürekli bir Ay keşif ve geliştirme programı” oluşturmayı amaçlayan Artemis Programı da buna dahil. ESA’nın Ay Köyü girişimi ve Çin ile Rusya’nın Uluslararası Ay Araştırma İstasyonu (ILRS) planı da var. Keşif ve bilimsel araştırmaya ek olarak, bu programlar grafenin özellikleri ve kullanım alanları üzerinde deneyler yapacak ve bu deneyler Ay habitatlarının üretimini de kapsayabilecek.
Kaynak: Science Alert
