Forskare från NASA och Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, rapportera att strömmar av meteoroider som träffar månen ingjuter den tunna månatmosfären med en kortlivad vattenånga.

Resultaten kommer att hjälpa forskare att förstå historien om månens vatten - en potentiell resurs för att upprätthålla långsiktiga operationer på månen och mänsklig utforskning av rymden. Modeller hade förutspått att meteoroider kunde frigöra vatten från månen som en ånga, men forskare hade ännu inte observerat fenomenet.

Nu, teamet har hittat dussintals av dessa händelser i data som samlats in av NASA:s Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer. LADEE var ett robotuppdrag som kretsade runt månen för att samla in detaljerad information om strukturen och sammansättningen av den tunna månatmosfären, och avgöra om damm lyfts upp på månhimlen.

"Vi spårade de flesta av dessa händelser till kända meteoroidströmmar, men det verkligen överraskande är att vi också hittade bevis på fyra meteoroidströmmar som tidigare var oupptäckta, " sa Mehdi Benna från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och University of Maryland Baltimore County. Benna är huvudförfattare till studien, publiceras i Naturgeovetenskap .

De nyligen identifierade meteoroidströmmarna, observerat av LADEE, inträffade den 9 januari, 2 april, 5 april och 9 april, 2014.

Det finns bevis på att månen har vatten (H2O) och hydroxyl (OH), en mer reaktiv släkting till H2O. Men debatterna fortsätter om vattnets ursprung, om det är brett spritt och hur mycket som kan finnas.

"Månen har inte betydande mängder H2O eller OH i sin atmosfär för det mesta, sa Richard Elphic, LADEE-projektets forskare vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley. "Men när månen passerade genom en av dessa meteoroidströmmar, tillräckligt med ånga sprutades ut för att vi skulle kunna upptäcka det. Och då, när händelsen var över, H2O eller OH försvann."

Månforskare använder ofta termen "vatten" för att hänvisa till både H2O och OH. Att ta reda på hur mycket H2O och hur mycket OH som finns är något som framtida Moon-uppdrag kan ta upp.

LADEE, som byggdes och förvaltades av NASAs Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley, upptäckte ångan med sin neutrala masspektrometer, ett instrument byggt av Goddard. Uppdraget kretsade runt månen från oktober 2013 till april 2014 och samlade in detaljerad information om månatmosfärens struktur och sammansättning, eller mer korrekt, "exosfären - ett svagt hölje av gaser runt månen.

För att släppa ut vatten, meteoroiderna var tvungna att penetrera minst 3 tum (8 centimeter) under ytan. Under detta bentorra toppskikt ligger ett tunt övergångsskikt, sedan ett hydratiserat lager, där vattenmolekyler troligen fastnar på bitar av jord och sten, kallas regolit.

Från mätningarna av vatten i exosfären, forskarna beräknade att det hydratiserade lagret har en vattenkoncentration på cirka 200 till 500 ppm, eller omkring 0,02 till 0,05 viktprocent. Denna koncentration är mycket torrare än den torraste markjorden, och överensstämmer med tidigare studier. Det är så torrt att man skulle behöva bearbeta mer än ett metriskt ton regolit för att samla upp 16 uns vatten.

Eftersom materialet på månens yta är fluffigt, även en meteoroid som är en bråkdel av en tum (5 millimeter) i diameter kan penetrera tillräckligt långt för att släppa ut en bloss av ånga. Med varje påverkan, en liten stötvåg fläktar ut och sprutar ut vatten från det omgivande området.

När en ström av meteoroider regnar ner på månens yta, det frigjorda vattnet kommer in i exosfären och sprids genom den. Ungefär två tredjedelar av ångan kommer ut i rymden, men ungefär en tredjedel landar tillbaka på månens yta.

Dessa fynd kan hjälpa till att förklara avlagringarna av is i kylfällor i de mörka delarna av kratrar nära polerna. Det mesta av det kända vattnet på månen ligger i köldfällor, där temperaturen är så låg att vattenånga och andra flyktiga ämnen som möter ytan kommer att förbli stabila under mycket lång tid, kanske upp till flera miljarder år. Meteoroider kan transportera vatten både in i och ut ur köldfällor.

Teamet uteslöt möjligheten att allt vatten som upptäckts kom från själva meteoroiderna.

"Vi vet att en del av vattnet måste komma från månen, eftersom vattenmassan som släpps ut är större än vattenmassan i meteoroiderna som kommer in, sa den andra författaren till tidningen, Dana Hurley från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Analysen indikerar att meteoroidspåverkan frigör vatten snabbare än vad det kan produceras från reaktioner som uppstår när solvinden träffar månens yta.

"Vattnet som går förlorat är sannolikt gammalt, antingen går tillbaka till månens bildning eller deponerades tidigt i dess historia, sa Benna.

NASA leder en hållbar återgång till månen med kommersiella och internationella partners för att utöka mänsklig närvaro i rymden och föra tillbaka ny kunskap och möjligheter.