月表水（羟基/水分子）的存在与变化规律是月球探测的核心问题之一，通过航天器、地面望远镜以及月表原位红外光谱测量数据已证实月球表面存在水，而此前观测虽发现其有昼夜变化现象，却不能描画其精细变化规律，进而揭示产生变化的机制。准确解析月壤水含量的时间变化特征对揭示月球表面水循环机制、制定月表水资源高效开发利用方案具有重要意义。

除了完成采样任务之外，嫦娥六号着陆器还搭载了一台与嫦娥五号着陆器上一模一样的月球矿物光谱仪，该光谱仪具备宽波长探测范围，可覆盖羟基/水的吸收谱带，能够对月球表面与水相关的特征开展原位探测。嫦娥五号着陆器实现了月球表面水的首次原位探测（Lin et al., SA, 2022），但其探测时间覆盖范围有限，没有对水含量的时间变化规律展开深入研究。嫦娥六号着陆器在采样区域的同一位置，开展了不同地方时的原位反射光谱测量（图1）。在这个区域开展水特征光谱连续观测的优势在于：（1）区域的双向反射坡度中值为6°，该尺度的表面粗糙度对光谱测量的影响较小。（2）着陆器平台光谱观测几何条件稳定。（3）嫦娥六号月球样品的实验室分析证实，该区域原生岩浆水含量极低，绝大部分水来源于太阳风注入（Lin et al., NG, 2025）。上述特征使该区域成为研究太阳风注入水含量随时间变化规律的理想场所。

图1 嫦娥六号着陆器在采样区的光谱观测位置及图像

科研团队利用经验校正模型（Li & Milliken, 2016; Lin et al., GRL, 2021）对嫦娥六号原位光谱进行了热辐射校正，校正后的光谱特征与嫦娥六号样品的实验室测量结果高度相似（Lin et al., NG, 2025; Lin et al., Science Bulletin, 2024），证实了嫦娥六号着陆器原位探测月球水光谱特征的有效性。所有光谱在2.85 微米处都呈现出显著的羟基/水的吸收特征。利用OHIBD和ESPAT两种光谱参数对同一位置采集的三组时序观测数据（图1中的P1、P2和P5点）展开了分析，均捕捉到了水吸收特征的时序变化。当地时间上午10:00至10:33期间，P1点的OHIBD和ESPAT分别下降~30%和12%；P2点在10:01至11:02期间，OHIBD和ESPAT分别下降~15%和37%；P5点在10:19至11:03期间，OHIBD和ESPAT分别下降~59%和58%。尽管OHIBD 与ESPAT和绝对含水量的关系不同，但两种方法都捕捉到了月壤中水的时间变化（图2）。对月球模拟物的实验室研究表明，其绝对含水量与2.85微米处的ESPAT值呈线性相关。因此，换算成水含量可以得到：点P1位置，在10:00至10:33 期间的两次观测，水含量从99±20 ppm降至87±17 ppm，下降量在测量误差范围之内，两个时间的月面温度在误差范围内（~5 K）也一致；点 P2位置，10:01至11:02期间的两次观测，水含量从148±30 ppm降至93±19 ppm，温度从309 K升至319 K；点P5位置，10:19至11:03期间的四次测量，水含量从135±27 ppm降至57±11 ppm，温度变化从349 K升至358 K。据此可评估水丢失速率随温度变化的关系。在高温区（点P5）水丢失速率约为8.4±0.4 ppm/K，低温区（点P2）水丢失速率约为 5.5 ppm/K。这些结果表明，嫦娥六号着陆区月壤中的水含量即便在一个小时内（地方时）也处于动态变化中，且丢失速率与温度相关。

图2 嫦娥六号采样区月壤风化层3微米附近水吸收特征的时间变化规律

根据月球辐射计在嫦娥六号着陆区测得的温度日变化规律，在当地时间上午12时23分月表最高温度可达到363 K，较嫦娥六号着陆器在当地时间上午11时03分观测到的峰值温度高出5 K。根据推算的递减速率（约8.4±0.4 ppm/K），这意味着可能会再额外损失40~44 ppm的羟基/水分子。换言之，点P5处的水含量在当地时间上午10时19分至正午期间可下降120 ppm。轨道遥感数据已揭示月球表面水含量的变化存在昼夜循环，这表明在P5区域当地午后时段，太阳风辐照至少需要为表层水储量补充120 ppm的水量。但即便在注入氢100%转化为羟基的极端假设下，太阳风通量仍远不足以在月球午后时段将月壤水含量提升120 ppm的水平。这表明正午时段观测到的水含量降低不太可能是向太空逃逸的结果。另一种可能是，氢在月壤颗粒中以多种形态存在，包括氢离子、氢原子、氢气、羟基和水分子等，他们的相对丰度随温度变化。该研究推测高温/辐射可能导致月壤颗粒中的O-H键解离，羟基/水分子转化为其他含氢形态，从而产生光谱上的变化，并表现出与温度的相关性（图3）。

图3 月表羟基/水分子的时间变化模型

嫦娥六号的这一发现，首次将月表水含量变化的观测分辨率提升至小时尺度，证实月表水含量存在快速动态变化，且温度是核心控制因素，为揭示月球表面水循环机制、探索月球水资源利用路径，提供了全新的原位观测证据。

研究成果发表于SciB（林红磊，田恒次，芶盛，杨蔚，李津宁，柳骊，范开，胡森，徐睿，何志平, 魏勇，林杨挺*.Chang’e-6 lander reveals local hour-scale temporal variations in lunar surface water [J]. Science Bulletin, 2026. DOI: 10.1016/j.scib.2026.04.028.）。研究得到国家自然科学基金（42422407, 42230206, 42241106）、中国科学院地质与地球物理研究所所重点部署（IGGCAS-202401）和中国科学院青促会（2023071）项目共同资助。