Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra graphene tự nhiên có vài lớp trong các mẫu đất trên mặt trăng được thu thập từ Mặt Trăng. Trong lớp regolith được lấy từ khoảng cách gần 240.000 dặm (384.400 km), các nhà nghiên cứu đã xác định được những mảnh nhỏ của vật liệu carbon đặc biệt này. Các mẫu vật đã được đưa trở lại Trái Đất bởi sứ mệnh Chang'e-5 của Trung Quốc, đã hạ cánh xuống Mặt Trăng vào năm 2020 và mang về khoảng 3,8 pound (1,7 kg) vật liệu mặt trăng để nghiên cứu chi tiết. Graphene bao gồm một lớp nguyên tử carbon được sắp xếp theo cấu trúc tổ ong hình lục giác. Được biết đến như một "vật liệu kỳ diệu" hoặc "vật liệu siêu" kể từ khi được tách ra vào năm 2004, nó có những đặc tính xuất sắc: nó là một trong những chất mạnh nhất được biết đến, vượt trội hơn đồng về độ dẫn điện, và xuất sắc trong việc truyền nhiệt. Những đặc điểm này khiến nó rất hứa hẹn cho các ứng dụng trong điện tử, lưu trữ năng lượng (như pin tiên tiến) và các vật liệu composite hiệu suất cao. Hình ảnh và phân tích độ phân giải cao đã tiết lộ các mảnh graphene bao gồm từ 2 đến 7 lớp trong các mẫu. Trong khi các dấu vết carbon đã xuất hiện trong các mẫu của các sứ mệnh Apollo trước đó, đây là lần xác nhận rõ ràng đầu tiên về graphene tự nhiên có vài lớp trên Mặt Trăng, điều này ngụ ý rằng nó có thể phổ biến hơn trong môi trường mặt trăng so với những gì đã nghĩ trước đây. Phát hiện này đặt ra những câu hỏi thú vị về nguồn gốc của Mặt Trăng. Giả thuyết va chạm khổng lồ hiện nay cho rằng Mặt Trăng hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước từ các mảnh vụn sau khi một protoplanet có kích thước bằng sao Hỏa (Theia) va chạm với Trái Đất nguyên thủy—một thảm họa được dự đoán sẽ làm bốc hơi và làm cạn kiệt các nguyên tố dễ bay hơi như carbon. Sự hiện diện của graphene thách thức điều này bằng cách gợi ý rằng có thể có hóa học carbon bản địa còn sót lại hoặc sự cung cấp và xử lý sau đó thông qua các va chạm của thiên thạch, tương tác với gió mặt trời, hoặc các cơ chế khác. Các nhà khoa học đề xuất rằng graphene có thể đã hình thành thông qua các quá trình tự nhiên ở nhiệt độ và áp suất cao trên Mặt Trăng, chẳng hạn như hoạt động núi lửa cổ đại, sự tấn công của vi thiên thạch, hoặc sự gia nhiệt do va chạm—khác với các phương pháp lắng đọng hơi hóa học có kiểm soát hoặc phương pháp tách cơ học được sử dụng để sản xuất nó trên Trái Đất. Ngoài việc viết lại một số khía cạnh của lịch sử địa chất mặt trăng, phát hiện này nhấn mạnh cách mà các điều kiện khắc nghiệt ngoài trái đất có thể tự phát tạo ra các vật liệu nano tiên tiến. Một chất mà vẫn khó khăn và tốn kém để sản xuất hiệu quả ở đây trên Trái Đất có thể đang hình thành tự nhiên trên bề mặt mặt trăng, cung cấp những hiểu biết tiềm năng cho việc sử dụng tài nguyên tại chỗ trong khám phá không gian và thậm chí là các kỹ thuật sản xuất mới được lấy cảm hứng từ các quá trình vũ trụ.