Khi phân tích các mảnh đá do đoàn thám hiểm thuộc tàu Apollo đem về từ Mặt trăng, các nhà khoa học phát hiện một lượng nước nhỏ trong đá bazan hóa thạch nung chảy và khẳng định nước chắc chắn có trong tầng đất sâu của hành tinh này.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kĩ thuật khối phổ, chiếu các chùm tia ion lên mẫu đá cho bốc hơi các chất để nghiên cứu những chất này dưới dạng ion, phân tích chúng trong quang phổ kí cổ. Qua đó, đã phân tích chính xác cấu trúc hóa học bề mặt và thậm chí tiến hành phân tích lại để nghiên cứu phía bên trong các mẫu đá.
Kết quả, đã chứng minh được sự tồn tại của nước - với tỉ lệ một phần triệu (ppm)- trong đá bazan (đấy là đã loại trừ khả năng các mẫu đá hút nước ở trái đất trong quá trình chuyển về).
Nhóm nghiên cứu cũng khẳng định, lượng nước này không phải do nhiễm khí hydro từ luồng điện từ mặt trời.
Theo các nhà nghiên cứu, nước chắc chắn đã tồn tại trong tầng dung nham trong lòng Mặt trăng, kết quả của các vụ phun trào núi lửa từ ba tỉ năm trước. Nếu tính cả lượng nước đã bốc hơi khi nham thạch phun ra, thì trước khi phun trào, dung nham đã có lượng nước lên đến 750 phần triệu. Như thế có nghĩa là lượng nước này bằng với lượng nước có trong dung nham núi lửa Trái đất ở các quyển đá dưới đại dương.
Sự phát hiện ra nước trong đá bazan này đã trở thành nền tảng vững chắc cho giả thiết bấy lâu nay về sự hình thành của cặp hành tinh Trái đất - Mặt trăng. Theo giả thiết này, cách đây 4,5 tỉ năm, một hành tinh có kích cỡ ngang với sao Hỏa có thể đã va đập với Trái đất nguyên thủy. Sau cú va đập, những mảnh vỡ chính của hai hành tinh đã di chuyển theo quĩ đạo đi vòng quanh nhau. Những mảnh vỡ nhỏ từ cú va chạm này cũng di chuyển xung quanh chúng, và cuối cùng rơi xuống tạo thành hai hành tinh Trái đất và Mặt trăng. Nước có thể đã xuất hiện trong lớp vỏ Trái đất ngay từ khi mới hình thành, và cũng có thể có trong lớp vỏ Mặt Trăng.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng còn khá dè dặt khi xác định lượng nước chính xác của Mặt Trăng, đặc biệt là dù vệ tinh có thể sẽ tìm được nước dưới dạng băng ở bất kì đâu. Giả thiết này đã được phát triển từ lâu. Trước đó, hai tàu thăm dò Clementine (1994) và Lunar Prospector (1998) hợp tác giữa Pháp và Mỹ đã phát hiện ra khí hydro, điều này đã khẳng định thêm giả thiết có băng trên các miệng núi lửa tăm tối và lạnh giá trên Mặt trăng.
Nhưng đến năm 2006, một phân tích bằng ra-đa từ Trái đất đã chỉ ra rằng cặn khí hydro này không đọng trên các miệng núi lửa tăm tối. Vậy là khí hydro này không phải xuất phát từ băng trên bề mặt Mặt trăng nên không thể bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời.
Hai nhóm thám hiểm mặt trăng của Nasa (Lunar Reconnaissance Orbiter và Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) sẽ lên Mặt trăng vào năm 2009 để tìm kiếm câu trả lời về vấn đề này.
