科学家认为月球上水的来源可能有三种：一是来自撞击月球的彗星或小行星；二是撞击事件释放出了月表下面的水；三是携带氢原子的太阳风，氢原子与月球土壤中的氧原子结合之后形成水。
月球上有水，更准确的说月球上有水分子，月球上有氢原子和氧原子存在就会组合成水，月球有中国一个省的面积大吧，月球上肯定有氢和氧的存在，月球表面有空气，空气会生水。在地球上即是干旱地每天夜里物质都会转化成水，天亮车辆大棚外表都会附上一层水，这水不是河中水跑到它上边的，河水不经热是不会变成水蒸气的，特别是在冬天的夜里，水更不会气化变轻上浮的，河水表面已结成冰，可冬日的地上车上大棚上会见到霜，地球上的水来自于气的转化，水从天上下的只是表面现象，月球也是如此，空气会在夜里转化成水，水经日光照射而蒸发，月球上水的蒸发大于水的生成才不见水，月壤可减少水的蒸发，月壤中有水。如果月球上有水，那一定会为太空开发、登月旅行、月球基地建设带来很大的方便。人们从水中还可以分解出作为宇宙飞船燃料的氢和助燃的氧，同时对于在月球上寻找生命以及研究月球本身都有着极其重要的意义。因此，人们渴望能在月球上找到水。
自1969年7月“阿波罗”11号宇宙飞船登月以来，“阿波罗”系列的宇宙飞船已6次登月，并从月面上带回大量岩石标本。然而，对这些岩石的分析表明，月球岩石中根本不含水分，于是，“月球上没有水”成了定论。
美国天文学家对月球上是否有水这一问题做出了挑战性的回答：月球上很可能有水。他认为，在月球北极和南极的环形山中，有终年不见阳光的凹地，那里有可能蓄积着冰，而“阿波罗”宇宙飞船从没有到过那里。
科学家们研究了月球的有关资料发现，在月球赤道附近，月面温度正午时是130度，夜间降至零下150度，温差大得惊人。而在月球的极地，温度经常在零下200度左右，在这种情况下，是有可能存在冰的。还有些科学家认为，如果月球与地球是以同样方式诞生的话，那么当初月球上也应该有水。
多年前，美国五角大楼发布了一条消息：人类在月球的南极发现了一个巨大的冰湖！这意味着月球有了生命赖以生存的最主要的条件，即水和氧气。1994年，美国国防部耗资7500万美元发射了“克莱门廷”号的无人驾驶宇宙飞船。这艘飞船执行的是绝密的军事试验任务。当年11月中旬，“克莱门廷”号向月球南极的一个环形山底部发射了一束无线电电波。
令科学家们惊讶万分的异常现象发生了：这束无线电波以极规则的方式反射回到飞船。按照常理，无线电波碰到岩石、尘埃后会发生折射，反射回飞船的概率几乎为零。因此，这束无线电波一定是碰到了十分平滑的表面。
美国的航天物理学家和数学家们立即分析了雷达捕捉到的信号，并且运用数学方程进行计算，结论只有一个——无线电波碰到了冰的表面。
美国国防部认为：在月球的南极有一个巨大的盆地，这块盆地的直径有2500千米，深达13000千米。在这块盆地内，有一个环形山。神秘的冰湖就在这个环形山的底部。根据科学家推算，这个冰湖有5—10米深，366米长，面积相当于4个标准的足球场那么大。
1998年，美国国家航空航天局发射宇宙飞船“月球勘探者”号，进行验证任务。“月球勘探者”号利用微中子光谱仪，扫描月球表面是否含有氢原子，结果再一次发现肯定信号。这些信号是否由水分子的氢原子产生呢？大多数的研究员认为答案是肯定的。
美国国家航空航天局让“月球勘探者”号撞击月球南极，希望能够溶解冰层产生让地球可以侦测的到水的信号，结果却失败了。
这有两种可能的解释：一种是根本就没有水；另一种是产生的水蒸气量不足以让地球上的仪器侦测到信号。为了解开这个谜，美国国家航空航天局准备还要发射一颗月球极轨道卫星，这颗卫星将使用伽马射线分光计来考察月球两极是否有冰及其他物质。日本的宇宙科学研究所也希望发射自己的月球极轨道卫星，实现月球探查计划。
2010年10月9日，科学家首次证实月球水的存在。在此之前科学家都认为月球是无水的干燥世界。2009年印度“月船”1号月球探测器测量得出的数据，以及美国国家航空航天局执行的月球陨坑观测与传感卫星最终用事实证实了月球上有水存在。
观测发现了40个陨坑，每一个陨坑都含有至少约两米深的水冰，所有这些月球水冰的重量总计达到6亿吨。在另一个陨坑内发现月球水存在的证据。至2009年，科学家一共发现3种不同类型的月球水，近乎纯净的厚镜片状陨坑水冰，发现了松软的冰晶泥土混合物，以及遍布整个月球表面的薄层水。针对月球水究竟源自何处这个问题，现在主要出现4种科学理论。
第一种理论认为，是古代火山喷发将水带到月表。这种理论认为，月球从一开始就是一个有水世界。与地球一样，水也是月球形成过程中的一个重要因素。美国月球与行星研究所的专家保罗•斯普蒂斯在对这一理论进行解释时表示，根据这一理论，水集中在月球内部。在遥远的过去，当时的月球并不像现在这样处于“死亡”状态，那时的它拥有一个炽热的核心，火山喷发或者气体迸发慢慢将水带到月球表面。自此之后，水便在月表冻结。
第二种理论认为，水是月表的自身产物。一些科学家推测，水可能是月球自身的产物，月球在形成过程中获得太阳的一些帮助。太阳会不断喷射名为“太阳风”的粒子流。太阳风内带正电的氢离子或者质子可能“轰击”月球并与月球土壤中富含氧的矿物质发生相互作用，最终形成了水。美国布朗大学的舒尔茨认为，通过太阳风形成水将是一个缓慢的过程。“如果以这种方式每天只形成一个水分子，数十亿年内形成的水在数量上也相当可观。”
第三种理论认为，是彗星和小行星将水带到月球。有科学家认为，月球水可能是含水彗星和湿润的小行星送上的一份“礼物”，它们在很久以前曾与月球发生撞击。撞击带来的水绝大多数被喷入太空，但一些行动迟缓的水分子最终被月球引力捕获。美国月球与行星研究所的斯普蒂斯说：“这一想法认为，彗星或者含水小行星撞击月球并形成一个悬在月表附近的水蒸汽云。其中一些水最终移动到极地地区，它们可能进入永久性寒区——冷阱，例如永远无法被阳光照射的一个极地陨坑。”冷阱内温度极低，水冰无法升华(不经液态而由固态直接转变为气态)。除此之外，没有空气的月球也不适于液态水存在。其结果是，水将在理论上长期保持冻结状态。
第四种理论认为，月球水来自地球。布朗大学的舒尔茨表示，地球水“迁居”月球有两种方式，这两种方式只有在数十亿年前地月距离较为靠近时才有可能发生。在史前时代，地球并不拥有磁场或者强度较弱，太阳风从地球大气层中剥离水蒸汽，而后将其送上月球。另外一种可能性是，小行星或者彗星撞击地球，巨大的撞击力量将海水射入太空，绕地球轨道运行的月球穿过这个水蒸汽云，自此也成为一个有水世界。舒尔茨说，这两种想定在理论上都有可能发生，“但我们也只是猜测而已”。
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