月球，这个曾长期被认为极度干燥的星球，近20年来其内部已经被证明含有一定量的水。这些内部水的来源——究竟是与生俱来的“内生水”，还是后期天体撞击带来的“外生水”——就成为当今行星科学研究中一个备受争议的谜题。早期研究多依赖磷灰石、火山玻璃、熔体包裹体等研究对象，但这些研究对象易受岩浆去气、太阳风注入、宇宙射线散裂及地球污染等后期过程改造，难以追溯原始水源。相比之下，锆石具有较好的物理化学稳定性，能够有效抵抗后期扰动，成为保存原始岩浆水信息的理想矿物载体。
鉴于此，我院与中国科学院广州地球化学研究所联合培养博士研究生王勇在导师夏小平教授指导下，利用自主研发的二次离子质谱仪（SIMS）锆石水含量、氢同位素、氧同位素联合分析方法，对月球陨石NWA10049中一颗~4.38Ga的锆石巨晶开展了水含量和氢同位素、氧同位素、微量元素等综合分析研究。
分析结果表明该锆石在显微结构和地球化学特征上均呈现出显著的核-边分带性（图1- 3）：核部晶体形态相对完整，微量元素含量较高，具有相对均一的水含量（735-1164ppm）和极高的氢同位素组成（δD为+1320‰至+1882‰）；边部显微结构复杂，微量元素含量比核部更低，展现出明显的水含量（879至4268 μg/g）与δD（+1879‰至+250‰）负相关趋势。结合地球化学与岩石学特征分析，该锆石特殊的H2O-δD体系无法通过岩浆去气模型进行解释，同时也排除了后期陆地混染和太空风化等次生干扰，我们推断该锆石的核-边组分特征反映了两阶段的岩浆混合过程（图3）。其异常的化学组成和同位素特征指示了外源撞击作用的对月球内部水的显著贡献与改造。
为此，作者构建了一个大型外源天体撞击诱发月球不均一岩浆系统的动力学演化模型（图4），该过程可划分为两个阶段：(1) 阶段一（初始混合与核部结晶）：贫水的月球内生岩浆与具有高δD特征的外源撞击熔体发生初始混合，形成具有高δD同位素特征的富水混合岩浆，经过进一步分异演化后发生了锆石核部的结晶；(2) 阶段二（局部同化与边部生长）：随后，岩浆系统在尚未完全均一化之前，局部同化了性质不同的、更富水且 δD相对较低（如类地球粒陨石端元）的外源组分。这一非平衡的动力学过程导致了熔体成分的快速梯度变化，并被随后的锆石边部生长所捕获。
这一发现提供了月球早期（~4.38 Ga之前）受到富含重氢的外源物质（如彗星或富水小行星）贡献的可靠证据，揭示了大型撞击事件在月球演化早期向月球内部输送外源水的月球水起源重要机制。该研究证实了外来天体或陨石是月球早期水的重要来源，突显了撞击作用对月球内部挥发分化学组成的影响，对理解地月系统早期的物质增生以及地球水的起源具有重要科学意义，也凸显了锆石水含量这一新的研究工具在行星科学中的应用前景。
相关成果近期发表在国际著名行星科学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上。本项研究得到了国家自然科学基金项目（NSFC 42241104）和湖北省自然科学基金项目（2025AFA005）的联合资助。
论文信息：Yong Wang (王勇), Xiao-Ping Xia(夏小平), Jian Xu(徐健), Yong-Sheng Liu(刘勇胜), Christopher J. Spencer, Trevor Ireland, Ze-Xian Cui(崔泽贤), Xiao-Jia Zeng(曾小家), Jan C.M. De Hoog, Aaron J. Cavosie, Bin Fu(傅斌), Qing Yang(杨晴), Yan-Qiang Zhang(张彦强), Wan-Feng Zhang(张万峰), Wen-Jiao Xiao(肖文交). (2025). Zircon evidence for exogenous water delivery to the lunar interior. Earth and Planetary Science Letters, Volume 681, 119952，https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.119952
图1 NWA10049中锆石的岩石学特征和SIMS分析点位
图2 锆石微量元素组成
图3 锆石水含量及母岩浆演化的两阶段模型
图4撞击岩浆系统内的动态演化示意图
