月の水 (Lunar water) は、月に存在する水である。月の水は月の表面に留まっていることはできず、水蒸気は日光によってすぐに分解され、宇宙空間に拡散してしまう。しかし1960年代から、月の極地方の永久影になったクレーターに氷が存在すると推測されている。水及び水と化学的に関連する水酸基は、自由水として存在するよりも、月の鉱物と結合しても存在することができ、月の表面の大部分でその割合は非常に低いことを強く示唆する証拠が得られている[1]。実際に、吸着水は10ppmから1000ppmの痕跡量の濃度でしか存在しないと計算されている[2]。
結合水素の存在を示唆する様々な観測の結果から、月の極地方に氷が存在するという不確定な証拠が積み上がっている。2009年9月、インドのチャンドラヤーン1号は月の水を検出し、また反射された日光から水酸基の吸収線を発見した。2009年11月にアメリカ航空宇宙局のエルクロスは、インパクタを月の南極のクレーターに衝突させ[3]、舞い上がった物質の中にかなりの量の水酸基を検出した[4]。これは、「ほぼ純粋な氷の結晶のように見える」含水物質のせいであると考えられている[5]。2010年3月、NASAはチャンドラヤーン1号に搭載したミニSARレーダーで、月の北極に少なくとも数mの厚さを持つシート状の少なくとも6億トンの比較的純粋な氷の沈殿を発見した[6]。
月の水は地質学的な時間をかけて、水を含んだ彗星や小惑星、隕石が衝突してもたらされたか[7]、太陽風の中の陽子が酸素を含む鉱物に衝突してその場で作られたものであると考えられている[8]。
月の水を探す試みは、長期間の月の植民を可能にするため、多くの関心を集め、近年の月探査のモチベーションとなっている。 月の極地方のクレーターの底に氷が存在する可能性は1961年にカリフォルニア工科大学の研究者であるKenneth Watson、Bruce C. Murray、Harrison Brownによって最初に提唱された[9]。アポロ計画の宇宙飛行士が持ち帰った月の石のサンプルの中に痕跡量の水が確認されたが、地球上で汚染された結果だと推測され、一般に月の表面の大部分は完全に乾燥していると考えられた[10]。しかし2008年の月の石の再研究で、火山性のガラス球の中に水分子が捕獲されている証拠が得られた[11]。 月近くでの水蒸気の存在を示す直接の証拠は、アポロ14号のアポロ月面実験パッケージ
観測の歴史
20世紀
月面に氷が存在する証拠は、1994年にアメリカ国防総省の探査機クレメンタインによる観測結果から提案された。バイスタティック・レーダーとして知られる実験で、クレメンタインは月の南極の影の部分に向けて送信機から電波のビームを発した[12]。電波の反響は、地球上のディープスペースネットワークにある大きなパラボラアンテナで受信された。反響波の振幅と振動数は岩ではなく氷と一致するものであったが、この結果については合意が得られていない[13][14]。コンピュータシミュレーションでは、月面上の14,000m2に及ぶ範囲が永久影になり、氷が存在する可能性があると示唆された[15]。
1998年に打ち上げられたルナ・プロスペクターは、月の極地方のレゴリスに含まれる水素の量を測定するために中性子分光計を運んだ[16]。50ppmまでの水素原子を検出することができ、月の北極と南極ではその濃度が大きかった。これは、かなりの量の氷が永久影のクレーターに捕らわれていることを示唆していたが[17]、ヒドロキシルラジカルが月の鉱物と化学的に結合している可能性もあった。クレメンタインとルナ・プロスペクターによるデータに基づき、NASAは、もし月面に氷が存在すると仮定すると、合計の存在量は1-3km3になると推測した[18][19]。
月の水に関する懐疑的な考えは、主に1999年に月を通過したカッシーニのデータに基づくものである[20]。1999年7月、このミッションの最後にルナ・プロスペクターが意図的に月の南極近くのクレーターシューメーカーに衝突させられた。かなりの量の水が検出されることが期待されたが、地上の望遠鏡による分光測定では水のスペクトルは観測されなかった[21]。 2005年、探査機ディープ・インパクトによる観測により、月に水が存在することを示唆するデータが得られた。2006年のアレシボ天文台の惑星レーダーによる観測では、クレメンタインのビームの極地方のいくつかの地点からの反射が氷の存在を示しているとされた。もしこれが真実であれば、ルナ・プロスペクターによる中性子分析の結果は、単体の水素分子や有機物等、主に氷以外の形の水素からのものとなる。
21世紀
ディープ・インパクト