编辑推荐：
为探究月球远侧撞击玻璃珠（IGBs）水含量及氢同位素组成，研究人员分析嫦娥六号样本，发现远侧 IGBs 水丰度～10?1?-1,070 μg?g?1，δD 范围–988‰~>2000‰，SW-H?O 水化深度更浅且仅见于 mare IGBs，揭示储水二分性，为月球水循环及资源利用提供依据。
在浩瀚的宇宙中，月球作为地球唯一的天然卫星，其表面水资源的存在与分布一直是科学界关注的焦点。水不仅是生命存在的关键要素，对于行星的演化以及未来人类建立月球基地、开展深空探测等计划也具有至关重要的意义。过去二十年，月球和行星科学领域的重大进展之一便是发现了月球上存在水，这激发了人们对未来在月球原位利用水资源的无限遐想，如美国的阿尔忒弥斯计划以及我国嫦娥七号等后续任务都与此密切相关。然而，目前关于月球水的起源、存储和分布仍存在诸多未解之谜，尤其是月球远侧撞击玻璃珠（Impact Glass Beads, IGBs）中太阳风来源水（Solar Wind-Derived Water, SW-H?O）的相关信息知之甚少。近侧 IGBs 已被证实含有丰富的 SW-H?O，但远侧 IGBs 是否具有类似特征，以及其在月球表面水循环中扮演何种角色，亟待深入研究。
为了填补这一科学空白，中国科学院地球与行星物理重点实验室、中国科学院大学地球与行星科学学院、中国科学院地质与地球物理研究所等机构的研究人员，利用嫦娥六号任务从月球远侧采集的土壤样本，开展了关于远侧 IGBs 中水丰度、氢同位素组成及其分布的系统性研究。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为深入理解月球表面水资源的分布与循环机制提供了关键 insights。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，通过双目显微镜在超净室中手工挑选出嫦娥六号采集的月球土壤样本中的 IGBs，并制备成抛光厚片；然后，利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）进行岩相观察，确定 IGBs 的微观结构和特征；接着，使用电子探针显微分析仪（EPMA）测量 IGBs 的主要元素丰度，分析其化学组成；最后，运用纳米二次离子质谱仪（NanoSIMS）对 IGBs 中的水丰度和氢同位素组成进行原位分析，获取高精度的空间分布数据。
分布 of water in CE6 impact glass beads
研究人员从嫦娥六号采集的两份月球土壤样本中，共识别出 77 颗 IGBs，其中 28 颗表面光滑、化学组成均匀的均质 IGBs（Homo-IGBs）被选为研究对象。通过 NanoSIMS 测量发现，远侧 Homo-IGBs 的水丰度范围为～10?1?-1070 μg?g?1，氢同位素 δD 值在–988±61‰至 3718±535‰之间。进一步分析表明， mare Homo-IGBs 的水丰度明显高于高地和苦橄质 Homo-IGBs，且仅在 mare Homo-IGBs 中观察到 SW-H?O 水化剖面，其边缘水丰度高达 1070 μg?g?1，而中心区域水丰度则急剧下降至数十 μg?g?1 水平，水化层宽度小于 4 μm。
Universal role of mare IGBs in storage of surface water
研究发现，远侧 mare Homo-IGBs 的水丰度与 δD 值呈现显著的负相关关系，这一趋势与近侧 mare Homo-IGBs 一致，表明 SW-H?O 在全球范围内可通过 mare Homo-IGBs 记录。氢同位素特征显示，mare Homo-IGBs 边缘的富水区域具有极低的氘含量（δD=-988‰），这与太阳风来源密切相关。此外，理论上太阳风渗入月球表面矿物的最大深度约为 50-100 nm，而实际观察到的 mare Homo-IGBs 中 SW-H?O 水化层深度达数微米，这表明可能存在太阳风注入后的扩散过程，使得 SW-H?O 在 IGBs 中形成了更厚的水化层。
Less SW-H?O stored in lunar farside mare IGBs
与近侧嫦娥五号任务采集的 mare Homo-IGBs 相比，远侧 mare Homo-IGBs 的 SW-H?O 水化剖面宽度明显更窄（<4 μm vs 可达 40 μm）。尽管远侧太阳风质子通量模型预测更高，且远侧着陆点的地理纬度与近侧相近、温度条件相当，但远侧 mare Homo-IGBs 的水化深度却更浅，这一现象可能与地质暴露历史、局部磁异常等因素有关，但具体机制仍需进一步研究。
Dichotomic SW-H?O storage between mare and highlands IGBs
研究还发现，无论是近侧还是远侧，SW-H?O 水化剖面仅存在于 mare Homo-IGBs 中，而高地 Homo-IGBs 几乎不存储 SW-H?O。化学组成分析表明，SW-H?O 的存储能力与 IGBs 的化学成分密切相关：FeO 和 TiO?含量与水丰度呈正相关，而 SiO?、Al?O?等含量则与水丰度呈负相关。这意味着 mare 玄武岩成分的 IGBs 更有利于 SW-H?O 的存储，而高地岩石成分的 IGBs 则对 SW-H?O 的扩散具有更强的抗性。
这项研究首次系统揭示了月球远侧 IGBs 中 SW-H?O 的分布特征及其与近侧的差异，证实了 IGBs 中 SW-H?O 的存储存在二分性，即受地理位置和化学组成的双重控制。mare Homo-IGBs 作为月球土壤中的常见组分，在全球范围内对 SW-H?O 的存储、释放和循环起着关键作用，而高地 Homo-IGBs 则可能促进 SW-H?O 向太空和极地的迁移。这些发现不仅深化了我们对月球表面水循环机制的理解，也为未来月球基地选址和原位水资源利用提供了重要的科学依据 —— 富含 Fe 和 Ti 的近侧 mare 单元应优先作为水资源开采的目标区域。此外，该研究还为研究其他无大气层天体（如小行星、水星等）的水资源分布和循环提供了重要的参考模型，有助于进一步揭示太阳系中无空气天体的水演化奥秘。
