中國科學院廣州地球化學研究所研究員張干團隊同合作者在國家自然科學基金、中國科學院重點部署項目的資助下，首次對我國“嫦娥五號”任務返回的月壤樣品（CE5C0400YJFM00506）中可能存在的有機質進行了探查，發現“嫦娥五號”月壤樣品中存在稠環芳香有機質。4月16日，相關成果發表于《自然-通訊》。
“嫦娥五號”月壤樣品中稠環芳香有機質（作為苯多羧酸）的液相色譜-質譜/質譜圖。研究團隊供圖
地外有機質研究對于揭示地球前生期演化、生命起源、和地外生命痕跡探測有重要意義，是很多太空任務的重要科學目標。月球有機質探查極具挑戰性，以往“阿波羅”計劃的月球樣品中檢出的有機質，大多來自地球污染。
該研究中，張干等人提出了“嫦娥五號”月壤樣品中存在稠合芳香有機質的科學假設，綜合運用多種技術方法，制定了以苯多羧酸分子探針技術識別和量化月球樣品中稠環芳香物質的技術方案。實驗結果表明，“嫦娥五號”月壤樣品中存在可識別和定量的稠環芳香物質，其含量達5.0–9.2 ppm（均值：7.4 ± 1.4 ppm。ppm即百萬分之一）。
研究團隊發現，相比于地球類似物（如木炭、煙炱、干酪根等黑碳物質），由月壤樣品中的稠環芳香物質所衍生的苯多羧酸分子組成具有鮮明的特異性，芳環稠合度極高，呈現出與4納米大小石墨烯相類似的結構特征。進一步地，研究團隊測定了月壤樣品中稠環芳香物質所衍生的苯多羧酸化合物（B6CA、B5CA）的單體穩定碳同位素組成（δ13C），其值為：–5.0±0.6‰至+3.6±1.3‰，這顯著高于地球有機質的δ13C值，排除了月壤中稠環芳香物質來自地球人為污染的可能性。
“嫦娥五號”月壤樣品中稠環芳香有機質衍生苯多羧酸的分子組成（左上角, 深紅色）顯著區別于地球類似物（粉紅色，不同類型和不同演化程度地球巖石干酪根；綠色，不同熱演化木炭；橘黃色，煙炱；藍色，焦炭；黑色，富勒烯和碳納米管）。研究團隊供圖
隕石撞擊是月壤稠環芳香物質最有可能的來源途徑。研究所測得的月壤稠環芳香物質的δ13C值，高于隕石中稠環芳香物質、但低于隕石中的非芳香有機質。團隊認為，在隕石撞擊過程中，發生了非芳香物質向稠環芳香物質的轉化，即月壤中的稠環芳香有機質主要是“從頭生成”的，而非直接繼承自撞擊月球的隕石或小行星。這一過程將使在月球表面惡劣環境下易于分解的有機質轉化為更穩定的類石墨烯物質，從而有利于外源有機碳在月球表面的累積。在缺少可有效緩沖隕石撞擊的行星（如火星—大氣壓僅為現時地球的0.75%和早期地球）上探查有機質時，這一過程也無疑值得關注。
研究團隊還應用熱裂解-氣相色譜-質譜、可見/熒光顯微鏡、拉曼光譜、可溶有機小分子（氨基酸、醛、酮、一元羧酸等）氣相色譜-質譜和液相色譜-質譜/質譜靶向分析等技術，對“嫦娥五號”月壤樣品中可能存在的其它類別的有機物質進行了全面探查，均未獲有效檢出結果。這意味著，稠環芳香物質是月壤中有機碳質的主要存在形態。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58865-5