发布时间：2025-09-22

    目前认为月球水（OH/H2O）的来源主要有三种可能：太阳风氢离子注入、彗星或陨石撞击引入以及月球原生（内部）水。其中太阳风氢离子注入是月表水的重要来源，但太阳风驱动月表水形成与分布的机制和演化过程，尤其是月表以下的次表层水分布特征，仍然缺乏直接观测。

    北京时间2025年9月22日，《自然·天文》 (Nature Astronomy) 在线发布我国嫦娥六号的一项重要研究成果。中国科学院国家天文台李春来研究员和刘建军研究员领导的团队，与中国科学院上海技术物理研究所和夏威夷大学等单位合作，利用嫦娥六号就位光谱探测数据，首次揭示了月表及次表层水含量及分布特征。

    研究发现嫦娥六号着陆区月表水含量大约是嫦娥五号着陆区的两倍，着陆器发动机羽流在下降过程中扰动了月表以下毫米至厘米级深度（次表层）的细粒风化层，并使其在着陆区附近重新分布。次表层细粒风化层重新分布后，展现出独特的温度和水含量分布特征：着陆区数米范围内不同位置的温差约30K，距着陆点近的区域温度高水含量低，距着陆点远的区域温度低水含量高；次表层平均水含量为~76 ppm，低于月表水含量（~105 ppm）；同时观测到月表水含量随地方时的变化而变化，越接近中午水含量越低。上述观测结果揭示了月表及次表层水含量与物质成分、粒径大小、深度以及地方时有关，强化了太阳风和撞击翻耕作用在月表水的形成及演化过程中的重要作用，也为月表水资源利用提供了新的视角。

    嫦娥六号在月面开展光谱探测过程中，研究团队提出在着陆区由近及远选取若干受着陆器羽流影响程度不同的区域，并在不同地方时对这些区域进行多次光谱探测（图1a和1b）。经过地面数据处理和水含量计算，发现嫦娥六号就位光谱数据存在很有意思的现象：一是光谱可明显分为两组，第一组在波长＞2μm光谱范围内受到显著的热效应影响，表明该组月壤温度较高（~340-360K），另一组没有受到明显的热效应影响，表明该组月壤温度较低（低于330K），两组月壤光谱温度相差~30K（图1c）。二是具有高温且低水含量的月壤光谱分布在着陆器附近，而具有低温且高水含量的月壤光谱则分布在远离着陆器的位置（图2a和2b）。在距着陆器＜5米的探测区域内，月表温度为何会有如此大的变化？水含量分布为何与温度和距着陆器距离有关？

图1：嫦娥六号就位探测的地形特征和就位光谱数据获取

图2：嫦娥六号就位光谱数据反演的月表温度和水含量分布特征

    研究团队经过分析研究提出了一种月面双层水含量分布模型来解释上述现象。由于月球无大气，其表面细粒风化层具有很好的绝热性，使得月表以下的次表层存在明显的热梯度，即从表面至~1cm深度，月壤温度会下降~30-50K。此外，细粒月壤较粗粒月壤具有更高的面积体积比，因而太阳风注入形成水的效率更高，使细粒月壤具有更高的水含量。着陆器在下降过程中，羽流首先侵蚀着陆区最上层的细粒成熟月壤，并向各个方向吹扫，在着陆区形成中心侵蚀区和四周沉积区。随着着陆器不断下降，羽流会继续从更深的次表层（~1cm）吹出细粒月壤（图3a-c）。

    当着陆器距月表较高时，中心侵蚀区（区域I）被吹走的表层和次表层具有低温且高水含量的细粒月壤沿月表低速移动，这些颗粒更多地沉积在距着陆点较近的下坡沉积区（区域II），如0009、0010、0012和0015。此时沉积区热的表层月壤与羽流吹扫过来较冷且高水含量的次表层细粒月壤混合，导致该沉积区具有低温高水含量的特点。当着陆器高度继续降低时，羽流会对侵蚀区释放更多的压力，吹走侵蚀区相对更深和更冷的次表层细粒月壤，使它们更多地沉积在距着陆器更远的下坡沉积区（区域III），如0008和0021。此时该沉积区热的表层月壤与侵蚀区吹过来的更深更冷的次表层细粒月壤混合，导致该沉积区相对中心侵蚀区具有更低的温度和相对较高的水含量。值得注意的是，更远沉积区域III的水含量明显低于较近的沉积区域II，表明月球次表层存在水，但低于最上层月表的水含量（图3d）。

图3：着陆器羽流在下降过程中暴露月表以下毫米至厘米级深度（次表层）细粒风化层过程的示意图。

    这项研究建立了月表及次表层细粒风化层的双层水含量分布模型，提出了月表及次表层的细粒风化层可能是月球水资源利用的重要目标。中国科学院国家天文台的刘斌高级工程师、曾兴国高级工程师和中国科学院上海技术物理研究所的徐睿副研究员为该论文的共同第一作者，刘建军研究员和李春来研究员为论文的通讯作者。

    文章链接：https://www.nature.com/articles/s41550-025-02668-7