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月球曾經經歷了一段艱難時期。在它形成後的幾百萬年里，它經歷了天文學家們稱之為「晚期重炮轟」的時期。在這段時間裡——從大約4.1年到38億年以前——月球（實際上整個太陽系內部）經受了來自行星際碎片的無休止的炮擊。在月球上，這引發了一系列的火山爆發，使其表面形成了地獄般的景象，充滿了綿延數百英里熔岩流。
（在科學家的觀念中，月球上的Imbrium盆地在35億年前爆發了火山活動，釋放出大量的氣體雲，如此之快以至於形成了一個暫時的月球大氣。）
在最近發表在《地球與行星科學快報》上的一項研究中，兩位研究者發現，在3到40億年前，當原始的月球經歷了如此劇烈的火山活動時，它噴出的氣體足以產生一種相對厚實的大氣層，這種大氣層持續了大約7000萬年。儘管按照月球的標準，這種大氣層非常厚，但與地球的大氣相比就相形見絀了。在其密度最高（大約35億年以前），月球的大氣層會產生大約1千帕的氣壓，而在地球的海平面上，我們經歷了大約100千帕的壓力。為了計算古代月球大氣中存在的氣體數量，NASA馬歇爾太空飛行中心的研究科學家、高級研究員、月球和行星研究所(LPI)的戴維·A·克林(David A. Kring)分析了月球表面上的古代熔岩流，以及阿波羅15和17次飛行任務期間收集的月球岩石。通過檢查岩石，研究人員確定了存在何種類型的氣體，同時繪製凝固的熔岩流圖使他們能夠估計所產生的氣體總量。
（在科學家的概念中，月亮是在「晚期重炮轟」（上圖）期間和今天（下圖）中顯示的。）
在阿波羅岩石樣本中，研究人員發現了一氧化碳、氫和氧（水的成分）、硫和其他一些揮發性氣體的證據。此外，研究人員利用這些岩石來計算月球火山活動最劇烈的時期——大約是3.8年和35億年以前。這一工作戲劇性地改變了我們對月球的看法—從一個沒有空氣的岩石體變成了一個曾經被比現在火星周圍更為普遍的大氣層所包圍的天體。
（月球表面的這個時間序列顯示了玄武岩——一種暗色的顆粒狀火山岩——是如何在5億年內變化的。紅色區域顯示了火山副產品的新沉積物。）
儘管絕大多數的月球大氣逃脫了月球的引力而漂向太空，但有些氣體可能已經沉入月球兩極附近冰冷、陰暗的隕石坑。如果是這樣，這些易揮發的氣體可能被封存在結冰的沉積物中，形成了空氣和燃料的儲存庫，宇航員可以將這些氣體用於未來的月球及其他任務。在這種情況下，也許月亮的艱難時刻是值得的。因為它為我們提供了能源。
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