När de först satte foten på månen målade Apollo 11-astronauterna en bild av landskapet som en bentorr öken. Det har diskuterats var vattnet kom ifrån, men nu har två forskare med Nationalmuseet för naturhistoria i Paris, Frankrike, fastställt att det mesta av vattnet i jorden på månens yta bildades på grund av protoner i solvinden som kolliderar med syre i måndamm snarare än från komet- eller meteoritpåverkan.
De första antydningarna om att det fanns vatten på månen kom när Indiens Chandrayaan-1 hittade antydningar av vatten över månens yta när det mätte ett dopp i reflekterat solljus vid en våglängd som bara absorberats av vatten och hydroxyl, en molekyl som innehåller en väteatom och en atom syre.
För att hjälpa till att klargöra den här bilden vände sig NASA-forskare till data som samlats in av två av deras rymdprober - Cassini-sonden, som surrade månen 1999 på väg till Saturn, och NASA: s Deep Impact-rymdskepp, som flög förbi månen i juni 2009 sv väg till ett möte med kometen Hartley 2. Båda rymdfarkoster bekräftade bevisen på vatten och hydroxyl, molekyler som troligen båda finns på månen.
Det fanns tre troliga förklaringar till hur det vattnet kom dit. Kometer och meteoriter var två möjligheter, medan andra trodde att det kan orsakas av solvind. I det senare fallet skulle vattnet ha bildats av strömmar av plasma som härrör från solens övre atmosfär och krossade högenergiprotoner i månens yta. Kosmiska strålar från utsidan av solsystemet kan också injicera joner i månklipporna och orsaka kemiska förändringar som skapar vatten.
För att ta reda på den mest källan till vattnet, mätte Alice Stephant och Francois Robert förhållandet väte och deuterium i jordprover från Apollo 16 och Apollo 17 uppdragen. De körde proverna genom en typ av masspektrometer som inte bara upptäcker vilka isotoper som finns men hur djupt nere de är i ett ytprov.
När de studerade små korn av lunarjordprover fann de att minskningen av syre från silikater i jorden med protoner från solvinden nästan säkert var det medel som vattnet genererades med. De kom till den slutsatsen genom att bestämma litiumisotopförhållandet i proverna som gav isotopförhållandet för väte. Från det kunde de beräkna deuterium-väteförhållandet som de jämförde med mängden vatten som faktiskt finns i granulprovet.
Eftersom det tenderar att vara mer deuterium längre från solen, bör varje möjlig källa till månvatten ge ett annat förhållande. Kometer och meteoriter har distinkta proportioner, medan protoner från solvinden eller kosmiska strålar var och en skulle ha olika förhållanden.
Vad de fann var att granulerna i genomsnitt innehöll bara 15 procent vatten från någon annanstans (förmodligen kometer eller meteoriter) vilket lämnade resten för att ha bildats på grund av solvindinteraktionen. De noterar också att för vissa prover berodde allt vattnet på solvindinteraktion.
"Vi bekräftar det resultatet," sade Stephant. "Vattenrik meteorit- och kometpåverkan ger inte viktiga mängder vatten till månens yta."
Alberto Saal vid Brown University i Providence, Rhode Island, är nöjd med resultatet. "Jag tror att idén att det mesta av vattnet i månens yta kommer från solvindimplantationer är troligtvis korrekt", säger han.
I deras tidning publicerad i Fortsättningar från National Academy of Sciences, Alice Stephant och François Robert beskriver sin studie och resultaten de hittade. De var emellertid också snabba att påpeka att deras slutsatser endast avser vatten som finns på månens yta - medan ursprunget till vattnet under ytan fortfarande är öppet för tolkning.
Ytterligare läsning: PNAS
