Chińscy naukowcy odkryli naturalny grafen o niewielu warstwach w próbkach gleby księżycowej zebranych z Księżyca. W regolicie pobranym z odległości prawie 240 000 mil (384 400 km) badacze zidentyfikowali małe wbudowane płatki tego niezwykłego materiału węglowego. Próbki zostały przywiezione na Ziemię przez misję Chang'e-5, która wylądowała na Księżycu w 2020 roku i przywiozła około 3,8 funta (1,7 kg) materiału księżycowego do szczegółowych badań. Grafen składa się z pojedynczej warstwy atomów węgla ułożonych w heksagonalnej siatce plastra miodu. Znany jako "materiał cud" lub "supermateriał" od momentu jego izolacji w 2004 roku, charakteryzuje się wyjątkowymi właściwościami: jest jednym z najsilniejszych znanych substancji, przewyższa miedź pod względem przewodnictwa elektrycznego i doskonale przewodzi ciepło. Te cechy czynią go bardzo obiecującym do zastosowań w elektronice, magazynowaniu energii (jak zaawansowane akumulatory) oraz kompozytach o wysokiej wydajności. Obrazowanie o wysokiej rozdzielczości i analiza ujawniły płatki grafenu składające się z 2 do 7 warstw w próbkach. Chociaż ślady węgla pojawiły się w wcześniejszych próbkach misji Apollo, to jest to pierwsze jednoznaczne potwierdzenie naturalnie występującego grafenu o niewielu warstwach na Księżycu, co sugeruje, że może być on bardziej powszechny w środowisku księżycowym, niż wcześniej sądzono. To odkrycie rodzi intrygujące pytania dotyczące pochodzenia Księżyca. Dominująca hipoteza wielkiego uderzenia zakłada, że Księżyc powstał około 4,5 miliarda lat temu z odpadów po zderzeniu protoplanety wielkości Marsa (Theia) z wczesną Ziemią — kataklizm, który miał zniszczyć i wyczerpać lotne pierwiastki, takie jak węgiel. Obecność grafenu kwestionuje to, sugerując albo pozostałości rodzimych chemii węgla, albo późniejsze dostarczenie i przetwarzanie przez uderzenia meteorytów, interakcje z wiatrem słonecznym lub inne mechanizmy. Naukowcy sugerują, że grafen prawdopodobnie powstał w wyniku naturalnych procesów wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych na Księżycu, takich jak starożytna aktywność wulkaniczna, bombardowanie mikrometeorytami lub ogrzewanie spowodowane uderzeniami — różniące się od kontrolowanej chemicznej depozycji parowej lub mechanicznych metod eksfoliacji stosowanych do jego produkcji na Ziemi. Poza przepisaniem niektórych aspektów historii geologicznej Księżyca, odkrycie podkreśla, jak ekstremalne warunki pozaziemskie mogą spontanicznie generować zaawansowane nanomateriały. Substancja, której produkcja na Ziemi pozostaje trudna i kosztowna, może naturalnie powstawać na powierzchni Księżyca, oferując potencjalne wglądy w przyszłe wykorzystanie zasobów in-situ w eksploracji kosmosu, a nawet nowe techniki produkcji inspirowane procesami kosmicznymi.