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研究人员发现了月球上存在水的首个证据：1960 年代和 1970 年代初阿波罗号宇航员带回地球的玻璃状火山砾石中捕获的微量水分子。
这些被称为月球火山玻璃的砾石形成于三十多亿年前，当时熔化的地下岩石（岩浆）以炽热的喷雾形式从月球表面喷发并凝固。
研究人员使用一种高度灵敏的质谱法（通过尺寸和电荷对粒子进行分类）扫描了月球样本，以寻找在低温下沸腾的元素和分子，称为挥发物。
除了水之外，他们还在 0.1 至 0.2 毫米的玻璃中（0.1 毫米是千分之四英寸）发现了氯、氟化物和硫。所有挥发物的浓度都向样品边缘递减，表明它们不是地球污染物。
研究人员在《自然》杂志上报告称，这种模式确实表明，当岩浆液滴凝固成珠状时，这些气体正像苏打水起泡一样从岩浆液滴中冒出来。
月球玻璃中的水浓度为百万分之 46——如果宇航员按计划在 2020 年重返月球，这几乎不足以维持他们的生命。为此，美国宇航局将不得不寄希望于先前研究暗示的月球两极的月球冰。
布朗大学地质科学助理教授、研究作者阿尔贝托·萨尔说，多年来，研究人员一直试图在月球火山玻璃中识别水和其他挥发物，但要么无法将它们与背景气体区分开来，要么无法确认他们发现的东西不是污染物。
在新研究中，来自布朗大学、卡内基科学研究所和凯斯西储大学的研究人员应用了一种称为二次离子质谱法的技术。他们将玻璃插入由金属铟制成的样品架中，以最大限度地减少其他气体的存在。
然后，他们应用了聚焦的铯离子束，旨在以微米（千分之一毫米）级的精度去除挥发性原子或分子。他们扫描了样品上的光束，以绘制挥发物的浓度图。
根据“脱气”（气体从岩石中像苏打水起泡一样逸出）模型，他们估计月球地幔中曾经含有百万分之 750 的水，他们指出这与地球上地幔的含水量相似。
休斯顿月球与行星研究所的地质学家保罗·斯普迪斯说：“这有点令人吃惊，因为你不会期望在任何月球样本中发现本土水。” 大多数研究人员认为，大约 45 亿年前，一颗火星大小的天体撞击地球，并将地球的一部分撞落，形成了月球，月球由此形成。
萨尔说，由于缺乏月球水的证据，大多数科学家都认为，这次撞击使任何能够形成水的氢气都汽化了。“人们让自己相信那里没有水。”
他说，如此久远以前明显存在水意味着它要么设法随之而来，要么是陨石在月球形成后 1 亿年内将其带到那里。
先前对月球的扫描已经发现了月球两极阴影陨石坑中可能存在冰冻水的证据——类似于美国宇航局凤凰号着陆器最近发现的火星冰——但后续研究证明没有定论。
美国宇航局计划在今年晚些时候向月球发射其月球勘测轨道飞行器 (LRO)，以及月球陨石坑观测和传感卫星 (LCROSS)，后者将于 2009 年撞击月球南极，以最终确定情况。萨尔说，如果发现冰，就有可能检查它是否代表保存在极地寒冷地区的相同古代玻璃中的水。
但斯普迪斯说，这是不太可能的，因为在三十亿年的过程中，如果月球自转轴漂移，月球寒冷地区的位置会发生变化，这意味着今天冻结在那里的东西过去不一定冻结在那里。
他说，最重要的是，这项发现表明“无论月球的早期历史及其早期（水的）吸积如何，都不是一个简单的过程。”