Một câu hỏi được đặt ra là liệu trên mặt trăng có sự xuất hiện của nước? Và nếu như có thì nước sẽ có ở những nơi nào?
1. Thiết bị thăm dò mặt trăng "Clementine"
Trái đất và mặt trăng ở cùng một khu vực trên bầu trời, như vậy một khi trái đất do không ít lần chịu sự va đập từ sao chổi mới có được nguồn nước như ngày nay thì mặt trăng cũng không phải là ngoại lệ. Tuy nhiên vấn đề ở đây là cho dù trên mặt trăng có nước cũng không đồng nghĩa với việc có thể tìm thấy nước trên mặt trăng. Mặt trăng vào ban ngày nhiệt độ hơn 100 độ C. Với nhiệt độ như thế thì sẽ dễ dàng làm cho băng tan chảy, sôi sùng sục và bốc hơi.
Hơn nữa lực hấp dẫn trên mặt trăng lại rất yếu, chỉ bằng 1/6 trái đất, không đủ để thoát khỏi sự bốc hơi vào trong không gian. Chính vì vậy có người cho rằng nếu như có nước trên mặt trăng thì nước chỉ có thể phân bố ở trong các hốc thiên thạch tăm tối, nơi mà ánh mặt trời không bao giờ chiếu tới, nhiệt độ dưới âm 240 độ C. Với nhiệt độ thấp như vậy thì đủ để có một lượng nước băng vẫn tồn tại.
Ngày 25/1/1994, nước Mĩ đã bắn vào không gian một thiết bị thăm dò mặt trăng có tên là "Clementine". Tuy nhiên lần thám hiểm này không thành công. Ngày 6/2, "Clementine" bắt đầu bay vòng quanh mặt trăng, chụp ảnh bề mặt mặt trăng, từ đó bắt đầu tiến hành đo đạc. Trong đó có một thực nghiệm là phát sóng điện vô tuyến ở khu vực hốc đá gần cực nam mặt trăng. Sóng này sau khi phản xạ đã được thiết bị vô tuyến tại trái đất tiếp nhận. Sau khi các nhà khoa học phân tích bức sóng điện này thì đã phát hiện ra rằng những sóng phản xạ đó gần như đến từ những vật chất có bao hàm nước băng.
Thiết bị do thám bầu trời "Clementine" chụp khu vực cực nam mặt trăng.
Kết quả như vậy là rất hợp lí và trùng khớp với sự suy đoán của con người. Tuy nhiên khi các nhà thiên văn học sử dụng kính thiên văn vô tuyến điện Arecibo của Puerto để tìm nước băng ở những hố hốc đá sâu và tối thì họ lại không tìm thấy được kết quả tương tự. Như vậy rốt cục ở những hố hốc đó có nước hay không đây?
2. Lí luận về "giếng lạnh"
Những năm trước thế kỉ 7, ý nghĩ đến gần bề mặt mặt trăng để tìm nước đã bắt đầu hình thành. Lúc đó một nhà khoa học tên là James Arnold đến từ ĐH California (Mĩ) đã chỉ ra rằng, những hố, hốc đá sâu trên bề mặt mặt trăng không có ánh mặt trời chiếu đến, chính vì vậy ở đó rất lạnh và là nơi tập trung nước cùng các chất dễ bay hơi khác. Nơi đó có thể gọi là "giếng lạnh".
"Giếng lạnh" giống như là một cốc trà đá mát lạnh giữa mùa hè. Nếu như bạn quan sát kĩ ly trà đá đó thì bạn sẽ thấy chúng như đang hút những phân tử nước từ trong không khí và cô đọng lại thành từng giọt li ti. "Giếng lạnh" ở đây cũng có tác dụng giống như ly trà đá vậy.
"Vệ tinh viễn thám và quan sát các hố đá trên mặt trăng.
Từ năm 1994, các nhà khoa học thông qua xung kích nhân tạo tác động vào những bụi đất trong hố, hốc đá, sau đó dùng dụng cụ đo quang phổ ở cự li gần để đo xem trong đó có thành phần nước hay không? Thí nghiệm như vậy đã làm đi làm lại rất nhiều lần.
3. Nước đến từ đất mặt trăng
Ngoài khả năng trong các hố đá có chứa nước ra thì liệu nước có tồn tại trong đất mặt trăng (nguyệt nhưỡng) hay không?
Tháng 10/2008, "số hiệu 1 mặt trăng" của Ấn Độ được bắn vào trong không gian, trên đó có trang bị một bộ thiết bị do cục hàng không Mĩ cung cấp có tên là "thiết bị vẽ khoáng vật học mặt trăng". Thiết bị này thông qua việc do thám trường sóng ánh sáng phản xạ trên bề mặt mặt trăng đã hiển thị dấu tích tồn tại phân tử nước và hidroxit trên mặt trăng. Thiết bị này đã dò được trong sóng quang phản xạ thiếu mất trường sóng tia tử ngoại, điều này thể hiện rằng đoạn tia sáng đó đã bị phân tử nước hấp thụ.
Thiết bị vẽ khoáng vật học mặt trăng.
Bản vẽ từ "Thiết bị vẽ khoáng vật học mặt trăng", màu xanh thể hiện sự tồn tại của nước.
Mới đầu các nhà khoa học không hề tin tưởng vào kết quả này, nhưng rất nhanh sau đó họ đã tìm thấy chứng cớ ở nơi khác.
Các nhà khoa học suy đoán trong mỗi m3 bề mặt mặt trăng có khoảng 1l nước, chúng tồn tại ở bề mặt rất mỏng tầng trên cùng trong đất mặt trăng. Trước đó các nhà khoa học đều cho rằng nếu như trên mặt trăng quả thật là có nước thì lượng nước đó chỉ có thể tồn tại ở khu vực bóng mờ tăm tối nhất, còn những khu vực khác thì hoàn toàn là khô cằn. Hiện nay, phát hiện mới đã chứng minh rằng sự thực không hẳn là như thế, mà nước cũng tồn tại ở dưới tầng đất mặt trăng. Đây là một đột phá lớn của con người trong việc tìm kiếm nước trên mặt trăng.
4. Nước có ở đá mặt trăng
Giả sử theo "thuyết va chạm mạnh" giải thích về khởi nguồn của mặt trăng là đúng thì phần bên trong của mặt trăng cũng có khả năng có một lượng nước nhất định nào đó. Bởi vì sau khi bị va chạm thì rất có khả năng nước sẽ bị tích lũy lại ở bên trong mặt trăng.
Chỉ cần có một chiếc kính viễn vọng loại bình thường, bạn đã có thể quan sát thấy trên bề mặt mặt trăng có những hố hốc to nhỏ khác nhau. Chúng được tạo nên bởi tác động của sự va chạm những hành tinh nhỏ, sao chổi, thiên thạch. Nếu quan sát kĩ hơn bạn sẽ phát hiện ra ở một số hố hốc đá có những đỉnh núi nhỏ hình thành, được tạo nên do cuộc va đập dội ngược trở lại. Sau cuộc va chạm, bề mặt mặt trăng bị vỡ ra thành một cái động sâu đến vài ngàn ngàn mét, do vậy các vật chất bên trong mặt trăng bắt đầu chảy dồn ra bên ngoài, chất lên mỗi ngày một cao.
Hốc đá Brio.
Đến thời điểm thời tiết lạnh thì hình thành lên một mỏm như ngọn núi. Chúng ta có thể thấy, nếu như bên trong mặt trăng có chứa nước thì nước sẽ bị sự vận động như trên đẩy lên trên bề mặt thì nước sẽ có khả năng nằm ở trên những mỏm núi đó. Như vậy chúng ta quan sát, nghiên cứu đỉnh núi có khả năng sẽ tìm được nước.
Hiện nay người ta phát hiện ra đúng là trên những mỏm núi đó rất có khả năng có sự hiện diện của nước. "Thiết bị vẽ khoáng vật học mặt trăng" cũng quan sát một vị trí hốc đá gần đường xích đạo mặt trăng, có tên gọi là "hốc đá Brio", đường kính khoảng 61000 mét, tên hốc đá được đặt theo tên của nhà thiên văn học người Pháp thế kỉ 17.
Cho đến tháng trước, các nhà khoa học đã tìm thấy có nước tồn tại dưới 3 hình thức khác nhau như đã nêu ở trên. Chúng nằm ở những nơi sâu và râm nhất của mặt trăng, trong đất và trong đá. Trên mặt trăng, nước không chỉ có thể dùng để uống, tưới tiêu mà còn có thể chiết xuất oxy và hydro. Chính vì vậy việc tìm thấy nước trên mặt trăng có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với việc trong tương lai con người thám hiểm và sẽ lên mặt trăng trong một ngày không xa.