Una scoperta che cambia la nanotecnologia arriva dal lato nascosto della Luna

Un gruppo di ricercatori della Jilin University ha identificato, per la prima volta in natura, nanotubi di carbonio a parete singola all'interno di campioni di suolo lunare riportati sulla Terra dalla missione cinese Chang'e-6, rientrata nel 2024 con materiale proveniente dal lato nascosto della Luna. La scoperta mette in discussione un assunto consolidato della scienza dei materiali: che strutture di carbonio così complesse possano essere ottenute solo in ambienti di laboratorio altamente controllati.

I nanotubi di carbonio a parete singola (single-walled carbon nanotubes, SWCNT) sono cilindri costituiti da atomi di carbonio disposti in forma grafitica, con uno spessore pari a un solo atomo. Per decenni si è ritenuto che la loro sintesi richiedesse condizioni artificiali molto precise, come camere a vuoto, temperature controllate e catalizzatori metallici selezionati (tipicamente nichel o cobalto). Sulla Terra questi materiali sono considerati strategici per applicazioni avanzate, grazie a proprietà come elevata resistenza meccanica, conducibilità elettrica e stabilità chimica, che li rendono adatti a batterie ad alta efficienza, sensori ed elettronica avanzata.

L'analisi dei campioni lunari è stata condotta utilizzando tecniche di microscopia e spettroscopia ad alta risoluzione, che hanno permesso di individuare sottili strutture tubolari di carbonio in precise micro-aree del suolo, spesso associate a tracce di impatti da micrometeoriti. Le successive analisi chimiche hanno confermato che si tratta di nanotubi a parete singola, escludendo l'ipotesi di contaminazione terrestre grazie alla presenza simultanea di minerali tipicamente lunari e a firme chimiche coerenti con l'ambiente extraterrestre.

Secondo il modello proposto dai ricercatori, la formazione di questi nanotubi sarebbe avvenuta attraverso processi estremi tipici della superficie lunare primordiale. Gli impatti ad alta velocità di micrometeoriti avrebbero vaporizzato carbonio proveniente dal vento solare e da materiale extraterrestre; durante il rapido raffreddamento, particelle di ferro presenti nel suolo avrebbero agito da catalizzatori, favorendo l'auto-organizzazione degli atomi in strutture cilindriche altamente ordinate invece che in carbonio amorfo. A questo processo avrebbero contribuito anche l'attività vulcanica antica e l'irraggiamento continuo del vento solare.

La loro presenza nei campioni lunari, insieme alla precedente individuazione di grafene naturale sul lato visibile della Luna, suggerisce che il nostro satellite abbia vissuto una storia chimica più dinamica e complessa di quanto ipotizzato in passato.

La scoperta apre anche scenari applicativi rilevanti per il futuro dell'esplorazione spaziale. La possibilità che il suolo lunare contenga già materiali avanzati come i nanotubi di carbonio rafforza l'interesse verso l'utilizzo in situ delle risorse lunari (ISRU), riducendo potenzialmente la necessità di trasportare dalla Terra componenti critici per sensori, batterie o sistemi elettronici destinati a missioni di lunga durata.

Infine, comprendere come la natura riesca a sintetizzare nanotubi di carbonio in ambienti ostili e non controllati potrebbe offrire spunti per sviluppare nuovi metodi di produzione più economici e meno energivori anche sul nostro pianeta. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nano Letters.