行星生命痕迹探寻与行星表面主要和重要微量元素粉分布测量是空间科学的主要科学主题。水既是生命起源和维系的前提条件，也是未来人类建设深空基地所必需的资源。水及水参与反应才能产生的化合物勘测与生命痕迹探寻、行星宜居性研究都密切相关，也是世界主要航天大国深空探测任务的重点关注目标。行星岩壤中的氢元素几乎只存在于各种形式的水和水合物中，对氢元素含量的探测可以直接反应水的存在。水的存在形式包括参与构成矿物晶体结构的结晶水、结构水等，行星水勘测并不是单纯的寻找H20这种化合物。许多矿物沉积岩的形成离不开水的作用，通过对矿物元素成分分析可以推断行星表层演化历史中水的作用并证明水的存在。在行星元素勘测方面，其相对丰度为行星形成的条件提供了线索。将行星学研究与元素学研究相结合，有助于提高我们对类地行星演化的认识。同时行星元素丰度的分布信息也有助于明确行星上可供人类利用的资源分布，为后面的行星登陆和资源的开采利用任务做准备。
针对行星水含量及元素勘测的需求，中子-伽马探测技术可以分为主动式和被动式探测技术。主动式探测技术利用中子具有穿透能力强、对低序数核素尤其是氢原子反应截面大、适合对大块物质开展元素含量测量的特点，来进行不同元素（尤其是氢原素）的探测与识别，同时可以利用中子瞬发伽马射线实现不同元素的及含量的勘测，其探测深度为厘米到分米级，正好对应行星的表层及浅表层。被动式中子探测通过探测行星岩壤被宇宙射线击中后产生的散射中子激发元素原子核放出伽马射线，从而实现行星表面不同元素及丰度的探测。利用这一原理，本研究正在开展行星水勘测及相关矿物元素成分分析的应用进行研究和原理验证，将实现用于行星水勘测及水相关矿物元素成分分析的中子-伽马探测仪原理样机，并建立相关的能谱数据库。

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