在阳光照射的月球表面，美国国家宇航局（NASA）的平流层红外天文观测台（SOFIA）首次确认了存在水。这一发现表明，在整个月球表面可能分布着水，而不仅限于在月球阴凉的地方。
图注：该图突出显示了月球的“克拉维斯环形山(ClaviusCrater)，并描绘了困在月球土壤中的水，以及NASA的平流层红外天文观测台（SOFIA）的图像，在月球的阳光照射面发现了水。
平流层红外天文观测台（SOFIA）在月球南半球的克拉维斯环形山(ClaviusCrater)（地球上可见的最大月球环形山之一）中检测到水分子（H2O）。先前对月球表面的观测发现了某种形式的氢，但无法区分水及其化学上的近亲羟基（OH）。来自该位置的数据显示，水的浓度为百万分之至（大致相当于一瓶12盎司的水），被困在遍布月球表面的立方米土壤中。结果发表在最新一期的《自然天文学》上。
“我们有迹象表明，H2O（我们熟悉的水）可能存在于被阳光照射的表面，”位于华盛顿的美国国家宇航局（NASA）总部科学任务部天体物理学处处长保罗·赫兹说，“现在我们知道它存在在那里。这一发现挑战了我们对月球表面的理解，并提出了与深空探测有关的资源的有趣问题。”
相比之下，撒哈拉沙漠的水量是平流层红外天文观测台（SOFIA）在月球土壤中检测到的水量的倍。尽管水量很少，但这一发现提出了新的问题，即如何产生水以及水如何在恶劣、无空气的月球表面上持续存在。
水是我们深知的深空珍贵资源，是生命的重要组成部分。平流层红外天文观测台（SOFIA）所发现的水是否容易获得作为资源使用尚待确定。根据美国国家宇航局（NASA）的Artemis计划，该机构急于在年将第一位女性和下一个人送入月球表面，并全面了解月球上是否存在水，为十年后建月球前哨基地做准备。
平流层红外天文观测台（SOFIA）的结果是建立在过去多年研究月球上水的研究基础上的。当阿波罗（Apollo）宇航员于年首次从月球返回时，月球被认为是完全干燥的世界。在过去20年中，诸如美国国家宇航局（NASA）的“月球陨石坑观测和感知卫星”等轨道和撞击器任务，确认了月球两极周围永久阴影的陨石坑中存在冰。同时，包括卡西尼号任务和深撞击彗星任务，以及印度航天研究组织的Chandrayaan-1任务在内的数种航天器，以及美国国家航空航天局的地面红外望远镜设施，都在月球表面上大范围观察，发现了月球阴面地区存在水合作用的证据。但是，这些任务无法确切地区分水的存在形式（H2O或OH）。
主要作者凯西·洪尼鲍尔说：“在平流层红外天文观测台（SOFIA）观测之前，我们知道存在某种水合作用。”她发表了她在檀香山毛诺阿夏威夷大学的研究生论文工作的结果，“但是我们不知道实际上有多少水分子，就像我们每天喝的水一样，或者更像是排水管清洁剂。”平流层红外天文观测台（SOFIA）提供了一种看月球的新方法。这款经过改装的波音SP喷气客机可在高达米的高度上飞行，其直径为2.7米的望远镜可以到达地球大气层中99％以上的水蒸气，从而更清晰地观察红外宇宙。使用平流层红外天文观测台（SOFIA）望远镜（FORCAST）的微弱物体红外CAmera，平流层红外天文观测台（SOFIA）能够拾取水分子特有的特定波长（6.1微米），并发现了阳光明媚的克拉维斯环形山(ClaviusCrater)中相对令人惊讶的水浓度。
洪尼鲍尔说：“没有厚厚的大气层，阳光照耀的月球表面上的水应该流失到太空中。”他现在是马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的博士后。“但是我们以某种方式看到了它。某些东西正在产生水，并且一定有一部分将水困在那里。”
在这种水的输送或创造过程中，可能会发挥多种作用。落在月球表面的微陨石携带少量水，可能在撞击时使水沉积在月球表面。另一种可能性是，可能存在两步过程，即太阳的太阳风将氢传递到月球表面，并与土壤中的含氧矿物质发生化学反应，从而产生羟基。同时，来自微陨石轰击的辐射可能会将羟基转化为水。
然后如何存储水（使水得以积累）也引起了一些有趣的问题。水可能会被捕获到土壤中的微小珠状结构中，这些结构是由微陨石撞击产生的高热量形成的。另一个可能性是，水可能被隐藏在月球土壤的颗粒之间，并被阳光遮蔽，这有可能使水比困在珠子状结构中的水更容易进入。
为了执行旨在观察遥远、昏暗天体（例如黑洞，星团和星系）的任务，平流层红外天文观测台（SOFIA）将聚光灯聚焦在距离地球最近、最明亮的邻居上，这与平时的工作背道而驰。望远镜操作员通常使用引导摄像机跟踪恒星，从而将望远镜稳定地锁定在其观测目标上。但是，月亮是如此的接近和明亮，以至于充满了引导相机的整个视野。由于没有可见的恒星，因此不清楚望远镜能否可靠地追踪月球。为了确定这一点，运营商于年8月决定尝试进行测试观察。
平流层红外天文观测台（SOFIA）项目的纳西姆·兰格瓦拉（NaseemRangwala）表示：“实际上，这是平流层红外天文观测台（SOFIA）首次观察月球，我们甚至不确定是否会获得可靠的数据，但是有关月球水的问题迫使我们不得不尝试。“令人难以置信的是，这项发现实质上是一项测试，现在我们知道我们可以做到，我们正计划进行更多的飞行以进行更多的观测。”
平流层红外天文观测台（SOFIA）的后续飞行，将在其他阳光照射的地点以及月球的不同阶段寻找水，以了解有关水的生产、存储和输送过程的更多信息。这些数据将添加到未来的月球任务中，例如美国宇航局的“挥发研究极地探索漫游者”（VIPER），以创建首个月球水资源图，用于未来的人类太空探索。
在同一期《自然天文学》中，科学家们使用理论模型和美国宇航局的“月球侦察轨道”数据发表了一篇论文，指出水可能被困在小阴影中，温度保持在冰点以下，横越月球的距离超过了目前的预期。
“水既是科学用途，也是我们的探索者使用的宝贵资源。”美国国家航空航天局人类探索与运营任务部首席勘探科学家雅各布·布莱切尔说，“如果我们可以利用月球上的资源，那么我们可以携带更少的水和更多的设备来帮助进行新的科学发现。”