eyebilir ve Ay regolitini uçucuların insanlarca keşfi için aday bir kaynak yapabilir.

Bir görüntüleme spektrometresi olan Moon Mineralogy Mapper (M), 29 Ağustos 2009'da misyonu ani olarak biten Chandrayaan-1 misyonuyla uçan 11 aletten biriydi. Mün hedefi bütün Ay yüzeyinin ilk mineral haritasını sağlamaktı.

Ay bilim insanları onyıllardır su depoları ihtimalini tartışmışlardı. Şimdi giderek "onyıllardır süren tartışmanın bittiği konusunda emin" olduklarını bir rapor yazıyor. "Ay'da aslında her türlü yerde su vardır; sadece mineraller içinde değil, fakat parçalanmış yüzeye dağılmış durumda ve muhtemelen derinliklerde buz blokları veya levhaları hâlinde." "Chandrayaan "misyonundan alınan sonuçlar, ayrıca "sulu sinyallerle dolu geniş bir yelpaze sunuyor."

Kutupsal Ay kraterlerinin zeminlerinde buz olma ihtimali ilk defa Caltech araştırmacıları Kenneth Watson, Bruce C. Murray ve Harrison Brown tarafından 1961 yılında öne sürüldü. Eser miktarlarda su, Apolloastronotlarının topladığı Ay kayaçları örneklerinde bulunmasına rağmen bunun kirlenme sonucu olduğu ve Ay yüzeyin büyük bir kısmının genel olarak tamamen kuru olduğu farz edilmiştir. Fakat Ay kayaç örnekleriyle 2008'de yapılan bir çalışma, volkanik cam boncuklarında sıkışıp kalmış su moleküllerini delil olarak ortaya çıkardı.

Ay yakınında su buharının ilk doğrudan delili 7 Mart 1971'de Apollo 14 ALSEP Supratermâl İyon Dedektörü Deneyi (İng. "Suprathermal Ion Detector Experiment, SIDE") ile bulundu. Su buharı iyonlarının bir dizi patlamaları Ay yüzeyinde Apollo 14'ün iniş yerine yakın yerde kütle spektrometresi aleti tarafından gözlemlenmiştir.
Şubat ayında 1978 Sovyet bilim insanları Jeokimya Vernadsky ve Analitik Kimya Enstitüsü'nden M. Akhmanova, B. Dement'ev ve M. Markov, oldukça kesin şekilde bir su tespitini iddia eden bir bildiri yayınladı. Çalışmaları, 1976'daki Sovyet sondası Luna 24'ün yeryüzüne geri getirdiği nümunelerinde kütle olarak %0,1 su ihtiva ettiğini, bunun da eşik değerinin yaklaşık 10 kat üzerinde olan bir tespit seviyesinde kızılötesi soğurma spektroskopisince (yaklaşık 3 µm dalga boyunda) görüldüğünü gösterdi.

1994'da Ay'da su buzu olduğuna dair önerilen bir delil, ABD'nin askerî Clementine sondası tarafından geldi. 'Bistatic radar deneyi' olarak bilinen bir araştırmada Clementine, vericisini Ay'ın güney kutbunun karanlık bölgelerine radyo dalgaları ışımak için kullanılır. Bu dalgaların yankıları Dünya'da Deep Space Network 'un büyük çanak antenleri tarafından tespit edildi. Bu yankıların büyüklüğü polarizasyonu, kayalık bir yüzeyden ziyade buzlu bir yüzeyle uyuşmasına rağmen sonuçlar yetersiz olduğundan bunların önemi sorgulandı. Yer tabanlı radar ölçümler, kalıcı gölgede olan ve bu sebeple Ay buzu barındırabilen alanları tanımlamak için kullanıldı: kutba doğru 87.5 derece enlemdeki gölgeli alanların tamamının kuzey ve güney kutuplarına göre 1030 ve 2550 kilometrekare olduğu tahmin edildi. Ek arazi kapsayan ilave bilgisayar simülasyonları, 14.000 km²'ye kadar bir alanın kalıcı gölgede olabileceğini öne sürdü.
1998 yılında uzaya fırlatılan Lunar Prospector sondası, kutup bölgelerine yakın yerlerde Ay regolitindeki hidrojen miktarını ölçmek için bir nötron spektrometresi kullanır. Hidrojen miktarını ve konumunu bir milyonda 50 parça dahilinde tespit edebilen bu alet, Ay'ın kuzey ve güney kutuplarında gelişmiş hidrojen konsantrasyonları tespit etmeyi başardı. Bunlar kalıcı olarak gölgeli kraterlerde önemli miktarda hapsedilmiş su buzuna işaret olarak değerlendirilmişse de aynı zamanda hidroksil kökü (OH) kimyasal olarak minerallere bağlı olmasından dolayı da olabilir. Clementine ve Lunar Prospector'dan gelen verilere dayanarak NASA bilim insanları, yüzey su buzu varsa toplam miktarın 1 ila 3 kilometreküp mertebesinde olabileceğini tahmin ediyor. 1999 yılının Temmuz ayında misyonun sonunda Lunar Prospector sondası tespit edilebilir miktarda suyu serbest bırakmak ümidiyle kasten Ay'ın güney kutbuna yakın bulunan Shoemaker kraterine çarptı. Fakat yer tabanlı teleskoplarla yapılan spektroskopik gözlemler suyun spektral izine rastlamamıştır.
Ay'da su varlığı hakkında daha fazla şüpheler, 1999 yılında Ay'ın yanından geçen Cassini–Huygens misyonunun yetersiz verilerce üretildi.

14 Kasım 2008 tarihinde "Deep Impact" spacecraft produced inconclusive spectroscopic data suggestive of water on the Moon. In 2006, observations with the Arecibo planetary radar showed that some of the near-polar Clementine radar returns, previously claimed to be indicative of ice, might instead be associated with rocks ejected from young craters. If true, this would indicate that the neutron results from Lunar Prospector were primarily from hydrogen in forms other than ice, such as trapped hydrogen molecules or organics. Nevertheless, the interpretation of the Arecibo data do not exclude the possibility of water ice in permanently shadowed craters. In June 2009, NASA's "Deep Impact" spacecraft, now redesignated EPOXI, made further confirmatory bound hydrogen measurements during another lunar flyby.
As part of its lunar mapping programme, Japan's Kaguya probe, launched in September 2007 for a 19-month mission, carried out gamma ray spectrometry observations from orbit that can measure the abundances of various elements on the Moon's surface. Japonya'nın Kaguya sondanın yüksek çözünürlüklü görüntüleme sensörleri Ay'ın güney kutbu etrafında sürekli gölgeli kraterlerde su buzuna ait herhangi bir işarete rastlamadı ve ejekta patlaması içeriğini incelemek amacıyla Ay yüzeyine çarparak misyonuna son verdi.
2007 yılının Ekim ayında uzaya fırlatılan Çin'in Chang'e 1 2007 yılının Ekim ayında uzaya fırlatılan Çin Halk Cumhuriyeti'nin Chang'e 1 uydusu, muhtemelen buzlu su bulunan bâzı kutup bölgelerinin ilk ayrıntılı fotoğraflarını çekti.
14 Kasım 2008 tarihinde Hint uzay aracı Chandrayaan-1'in su buzunun varlığını analiz etmek için serbest bıraktığı ve aynı gün saat 20:31'de Ay'ın güney kutbundaki Shackleton Krateri'ne çarpan Ay darbe sondası Moon Impact Probe (MIP), yüzey altından etrafa fırlayan artıkları su buzunun varlığını tespit etmek üzere analiz etti.

25 Eylül 2009 günü NASA, Chandrayaan-1 uzay gemisindeki Moon Mineralogy Mapper (M3) aletinden gönderilen verilerin Ay yüzeyinin geniş alanları üzerinde hidrojen varlığını düşük konsantrasyonlarda ve hidroksil grubu ( · OH) şeklinde de olsa kimyasal olarak toprağa bağlı şekilde olduğunu doğruladığını açıkladı. Bu, "Deep Impact" ve Cassini sondalarında bulunan spektrometrelerden daha önce gelen delilleri destekler..

Mart 2010'da Chandrayaan-1'de bulunan Mini-SAR'ın Ay'ın kuzey kutbuna yakın yerde 40'tan fazla devamlı karanlık kalan krater tespit ettiği haber edildi. Bu karanlık kraterlerin muhtemelen 600 milyon ton su buzu ihtiva ettiği tahmin edilmektedir. Radarın yüksek CPR'ı ne pürüzlerin, ne de buzun şüphesiz teşhisine uygun değildir; bilim ekibi, yüksek CPR sinyalinin geçtiği çevreyi, sebebini yorumlayabilmek için dikkate almak zorundadır. Buz, nispeten saf ve bu sinyali vermek için en azından birkaç metre kalın olmalıdır.  Potansiyel olarak mevcut su buzu tahminî tutarı, Lunar Prospector'un bir önceki misyonda elde edilen nötron verilerine göre tahmin edilen miktarla karşılaştırılabilir.

Sonuçlar, Chandrayaan-1'de bulunan diğer NASA aletlerinin son bulgularıyla tutarlıdır olmasına rağmen (su buharı, NASA'nın  Lunar Crater Observation and Sensing Satellite veya LCROSS tarafından tespit edilirken Ay Mineraloji Mapper (MP3), Ay'ın kutup bölgelerinde su molekülleri keşfetti) bu gözlem, Ay yüzeyinin birkaç metre altında neredeyse saf su buzundan meydana gelen kalın yataklarının varlığı ile uyuşmasa da küçük (<~ 10 cm), regolitle karışık ayrık buz parçalarının varlığını inkâr etmez.
Ay'da buz arama, 18 Haziran 2009'da uzaya fırlatılan NASA'nın Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) / LCROSS misyonuyla devam etti. LRO'da bulunan aletler, suyun varlığına daha fazla delil olabilecek çeşitli gözlemler gerçekleştirdi. 9 Ekim 2009 tarihinde, Atlas V taşıyıcı roketinin Centaur üst kademesi, 11:31 UTC'de Cabeus kraterine çarpmaya yönlendirildi, kısa bir süre sonra LCROSS uzay aracı oluşan enkaz bulutunun içinden uçarak su buharının varlığını algılama girişiminde bulundu. Hemen fevkalade bir bulut görülmemesine rağmen, spektrometre verilerini analiz etmek için zaman gerekiyordu. 13 Kasım 2009 günü NASA, çarpma bulutundan elde edilen verilerin analizinden sonra suyun spektral varlığının teyit edildiğini bildirdi. Ancak aslında tespit edilen, sudan olduğu zannedilen hidroksil grubuydu ( · OH), fakat bulunan aynı zamanda kimyasal olarak bağlı su molekülleri içeren inorganik tuzların hidratları da olabilirdi. Bu malzemenin tabiatı, konsantrasyon ve dağılımı daha fazla analiz gerektirmektedir; baş misyon bilim adamı Anthony Colaprete, ejektanın muhtelif ince taneli partikül hâlinde, neredeyse saf kristal yapıda su buzu ihtiva eder gibi göründüğünü belirtti. Sonraki kesin analiz, suyun konsantrasyonunun "kütlece %5,6 ± 2,9" olduğunu tespit etti. LRO'nun Mini-RF aleti LCROSS'un iniş yerini gözledi ve büyük levhalar hâlinde su buzunun varlığına dair herhangi bir delil tespit etmedi, dolayısıyla su büyük ihtimalle Ay regoliti ile karışık küçük buz parçaları hâlinde bulunmaktadır.

LRO'nun lazer altimetresinin Ay'ın güney kutbundaki Shackleton kraterinde yaptığı muayene, o krater yüzeyinin % 22 kadar buzla kaplı olduğunu göstermektedir.
2011 Mayıs ayında, Erik Hauri ve ark., 1972 yılında Apollo 17 misyonu sırasında toplanan volkanik kökenli ünlü yüksek titanyumlu "turuncu cam toprak" olan 74220 Ay numunesinde eriyik kapanımı içinde 615-1410 ppm su olduğunu bildirdi. Bu kapanımlar, yaklaşık 3.7 milyar yıl önce Ay'da patlayıcı püskürmeler sırasında oluşmuştur.

Bu konsantrasyon, Dünya'nın üst mantosunda bulunan magma ile kıyaslanabilir. Bu duyuru, Ay biliminin bayağı ilgisini çekerken Ay sömürgecisi olmak isteyenleri pek az rahatlatır. Numune, yüzeyin kilometrelerce altında meydana gelmiş ve inklüzyonlara erişmek o kadar zor ki, bunları en son gel