编辑推荐：
为探究月球有机物质情况，研究人员对嫦娥 5 号月球土壤样本开展多环芳烃（PAHs）研究。结果发现土壤中 PAHs 浓度为 5.0 - 9.2 μg/g ，其结构高度缩合，可能源于陨石撞击时非芳香有机物转化，这对研究月球碳积累意义重大。
在浩瀚的宇宙探索中，月球一直是人类关注的焦点。长久以来，寻找月球上的有机物质面临着诸多挑战。自 20 世纪 70 年代阿波罗任务带回月球样本后，人们在月球有机物质的研究上进展缓慢。早期研究难以区分月球样本中本土有机物质和地球污染，当时仅明确甲烷是唯一确定的本土有机化合物。后来虽发现了一些非蛋白质氨基酸和多环芳烃有机物，但相关证据仍十分稀少。这使得月球有机物质的研究充满了神秘色彩，也促使科研人员不断探索，以解开月球有机物质的谜团。
为了深入了解月球有机物质的情况，中国科学院广州地球化学研究所的研究人员开展了对嫦娥 5 号月球土壤样本中多环芳烃（Polycyclic aromatics，PAHs）的研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为月球有机物质研究提供了新的视角和重要依据。
研究人员在此次研究中，主要运用了苯多羧酸（BPCA）法、热解气相色谱 - 质谱联用仪（Py - GC - MS）、液相色谱 - 三重四极杆质谱仪（LC - MS/MS）以及液相色谱 - 同位素比率质谱仪（LC - IRMS）等技术。通过这些技术，对月球土壤样本进行分析，以探究多环芳烃的相关特性。
研究结果主要包含以下几个方面：
- 多环芳烃的含量：利用 BPCA 法，研究人员对月球土壤样本进行分析。BPCA 法是将多环芳烃在高温高压下用硝酸氧化成苯多羧酸（BPCAs） ，再通过测量 BPCA 碳含量乘以经验转换因子来计算多环芳烃的含量。在所有月球土壤样本中都检测到了 2 - 6 个羧基取代的 BPCAs，经计算，月球土壤样本中多环芳烃的浓度为 5.0 - 9.2 μg/g（ppm） ，约占月球土壤总碳的 4% - 7%。
- 芳香缩合度：研究人员对比了嫦娥 5 号月球土壤样本中多环芳烃与陆地类似物（如干酪根、木炭和烟灰）的芳香缩合度。基于 BPCA 组成，发现月球土壤中的多环芳烃通常比天然干酪根样本（除中元古代碳酸岩地层的样本）更缩合，比≤600°C 处理的人工热系列干酪根和木炭更缩合，但比≥800°C 产生的木炭、~1000°C 热解的煤焦和化石燃料燃烧产生的烟灰缩合度低。由此推测，月球土壤中的多环芳烃可能形成于 600°C 以上的温度。通过 BPCA 组成，还大致估算出月球土壤中多环芳烃的芳香域大小，其可能以类似石墨烯的结构存在，单位尺寸直径约为 4.12 nm。
- 月球上多环芳烃的归宿：陨石撞击被认为是月球土壤中多环芳烃最可能的来源。然而，月球土壤中多环芳烃的稳定碳同位素组成（δ13C） 更倾向于陨石撞击时的从头形成机制。研究人员通过对 B5CA 和 B6CA 的δ13C值测量发现，其值与地球上的多环芳烃不同，也与大多数陨石中的有机物不同，这表明月球土壤中的多环芳烃可能源于撞击月球的流星体、小行星和彗星中的有机物转化，包括不溶性有机物（IOM）、可溶性芳香化合物和非芳香有机物，此外，太阳风注入月球风化层的甲烷热解也可能有贡献。同时，月球土壤中多环芳烃的芳香结构与地球类似物存在差异，这可能是由于撞击时的冲击波破碎和 / 或沉积后太阳辐射诱导的大石墨烯结构破碎导致的。
- 对月球和早期地球有机碳积累的影响：研究人员认为，类似石墨烯的多环芳烃可能分布在月球表面，并在经历强烈陨石撞击的区域积累。不稳定的有机物质（如氨基酸）转化为高度缩合的多环芳烃，更有利于月球表面和辐射条件下外星有机碳的积累。对嫦娥 5 号月球土壤样本中约 80 种可溶性有机化合物的分析发现，除了甲基胺和乙胺，大多数化合物未检测到或仅略高于方法检测限，这表明小有机分子可能在陨石撞击月球时大部分被破坏。这一发现对在其他行星体（如火星和早期地球）上寻找有机碳和生物分子具有重要意义。
研究结论和讨论部分指出，此次研究首次在嫦娥 5 号月球土壤中识别出多环芳烃，并对其进行了详细表征。研究结果不仅为月球有机物质的来源和形成机制提供了新的见解，也为月球和早期地球的有机碳积累研究提供了重要线索。未来，利用 BPCA 法对更多不同区域的月球土壤样本进行分析，将有助于评估多环芳烃在月球表面的区域分布，建立其丰度与区域陨石坑计数数据之间的联系，从而更深入地了解多环芳烃在月球上的命运和保存情况。同时，该研究成果也为在其他行星体上寻找有机物质提供了参考，推动了宇宙有机化学和天体生物学的发展。
