Agua y hielos en la Luna

¿Qué es grande, está cubierto de agua y sin embargo es 100 veces más seco que el desierto del Sahara? No es un acertijo, ¡es la Luna!

Durante siglos, los astrónomos debatieron si existía agua en el vecino más cercano de la Tierra. En 2020, los datos de la misión Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA, por su acrónimo en inglés) de la NASA confirmaron la existencia de agua en las zonas de la superficie lunar iluminadas por el Sol, en forma de moléculas de H₂O incrustadas en los granos del polvo lunar, o tal vez adheridas a su superficie. Esta es una breve historia de los descubrimientos que condujeron a la confirmación de la existencia de agua en la Luna.

Los maria de la Luna (1645)

Cuando los primeros astrónomos observaron la Luna, se sorprendieron por las grandes manchas oscuras de su superficie. En 1645, el astrónomo holandés Michael van Langren publicó el primer mapa conocido de la Luna refiriéndose a las manchas oscuras como maria —la palabra para “mares” en latín— y puso por escrito la creencia generalizada de que esas marcas eran océanos en la superficie lunar. En los años siguientes se publicaron mapas similares elaborados por Johannes Hevelius (1647), Giovanni Riccioli y Francesco Grimaldi (1651). Ahora sabemos que esas manchas son en realidad llanuras de basalto formadas por antiguas erupciones volcánicas, pero se ha conservado la nomenclatura de maria (en plural) o mare (en singular).

Una Luna totalmente seca (1892)

A finales del siglo XIX, el astrónomo estadounidense William Pickering hizo mediciones que lo llevaron a concluir que la Luna prácticamente no tiene atmósfera. Al no haber nubes ni atmósfera, los científicos coincidían en general en que cualquier agua presente en la superficie lunar se evaporaría de inmediato. Las mediciones de Pickering propiciaron la creencia generalizada de que la Luna carecía de agua.

Ideas sobre el agua (1960)

A medida que los científicos avanzaban en su comprensión del comportamiento de las sustancias propensas a vaporizarse a temperaturas relativamente bajas —denominadas sustancias volátiles—, el físico teórico Kenneth Watson publicó un artículo en 1961 en el que describía cómo una sustancia como el agua podría existir en la Luna. El trabajo de Watson popularizó por primera vez la idea de que el hielo de agua podría adherirse al fondo de los cráteres lunares que nunca reciben luz solar, mientras que las zonas iluminadas de la Luna serían tan calientes que el agua se evaporaría casi instantáneamente. Estas zonas de la Luna sin luz se conocen como “regiones en sombra permanente”.

Alunizajes del programa Apolo (1969–1972)

La era de Apolo llevó a los seres humanos a la superficie lunar por primera vez, dando a los investigadores la oportunidad de buscar directamente indicios de agua en la Luna. Al ser analizadas, las muestras de suelo traídas por los astronautas del programa Apolo no revelaron rastro alguno de agua. Los científicos concluyeron que la superficie lunar debía estar completamente seca, y la posibilidad de la existencia de agua no volvió a considerarse seriamente durante décadas.

Posible presencia de agua congelada en cráteres en sombra (1994, 1998)

La misión Clementine de la NASA fue lanzada en 1994 para orbitar la Luna durante dos meses y recopilar información sobre sus minerales. Los datos de Clementine sugerían que había hielo en una región de la Luna en sombra permanente. La misión Lunar Prospector se centró en los cráteres en sombra permanente para investigar en profundidad este descubrimiento y, en 1998, descubrió que las mayores concentraciones de hidrógeno se encuentran en las zonas de la superficie lunar que nunca están expuestas a la luz solar. Los resultados apuntaban a la presencia de hielo de agua en los polos lunares. Sin embargo, las imágenes eran de baja resolución, por lo que no fue posible sacar conclusiones definitivas.

Nuevo análisis de las muestras de las misiones Apolo (2008)

Aprovechando los importantes avances tecnológicos alcanzados desde la era de Apolo, investigadores de la Universidad de Brown volvieron a analizar las muestras de esas misiones. Hallaron hidrógeno en el interior de diminutas cuentas de vidrio volcánico, conocidas como “esférulas”. Dado que hoy en día no hay volcanes en erupción en la Luna, este descubrimiento aportó evidencia de que el agua había existido en la Luna cuando los volcanes entraron en erupción en el pasado remoto de nuestro satélite natural. Asimismo, el hidrógeno preservado ofreció indicios sobre los orígenes del agua lunar: si esta surgió de erupciones volcánicas, debió de provenir del interior de la Luna. Ese hallazgo sugería que el agua había formado parte de la Luna desde sus inicios, y tal vez incluso desde su misma formación.

Señales de hidratación (2009)

Chandrayaan, Cassini, Deep Impact

En 2009, un conjunto de naves espaciales hizo posible lograr descubrimientos fascinantes. Aunque ninguna de ellas había sido diseñada para buscar agua en la Luna, la misión Chandrayaan 1 de la ISRO (Organización de Investigación Espacial de la India) y las misiones Cassini y Deep Impact (Impacto Profundo) de la NASA detectaron rastros de minerales hidratados en forma de moléculas de oxígeno e hidrógeno en zonas de la Luna iluminadas por el Sol. Los investigadores no pudieron determinar si estaban viendo hidratación por grupos hidroxilo (OH) o por agua (H₂O). También debatieron si el grado de hidratación dependía del momento del día.

Observaciones de escombros lunares revelan más información (2009–2019)

El Satélite de Detección y Observación de Cráteres Lunares y el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LCROSS y LRO, por sus siglas en inglés, respectivamente) fueron lanzados conjuntamente en 2009. Más tarde ese mismo año, LCROSS lanzó deliberadamente un proyectil en el interior de un cráter que se creía que contenía hielo de agua, y voló a través de la nube de escombros resultante del impacto. Cuatro minutos después, LCROSS impactó intencionalmente contra la Luna mientras LRO hacía observaciones. Las observaciones conjuntas revelaron la presencia de granos de hielo de agua en el material expulsado. Los hallazgos de LRO y LCROSS se sumaron a un creciente conjunto de evidencia de que existe agua en la Luna en forma de hielo dentro de regiones en sombra permanente. LRO continúa orbitando la Luna y proporcionando datos que son utilizados para caracterizar y cartografiar los recursos lunares, incluyendo el hidrógeno.

Confirmación de agua en la Luna: Regiones en sombra (2018)

Los datos del instrumento Cartografiador de mineralogía lunar (M3), transportado por la misión Chandrayaan 1 de la ISRO, proporcionaron a los científicos el primer mapa de alta resolución de los minerales que componen la superficie lunar. Este instrumento de la NASA viajó a bordo de la misión Chandrayaan 1 de la India en 2009. Un análisis del conjunto completo de datos de M3, anunciado en 2018, reveló diferentes ubicaciones confirmadas de hielo de agua en regiones de la Luna en sombra permanente.

Confirmación de agua en la Luna: Superficies Iluminadas por el Sol (2020)

En 2020, la NASA anunció el descubrimiento de agua en la superficie de la Luna iluminada por el Sol. Los datos de la misión SOFIA revelaron que en el cráter Clavius existe agua en concentraciones aproximadamente equivalentes a una botella de agua de 355 mililitros, o 12 onzas, por cada metro cúbico de regolito a través de la superficie lunar. Este hallazgo demostró que el agua podría estar distribuida por toda la superficie lunar, incluso en las zonas iluminadas por el Sol, y no confinadas únicamente a las áreas frías y oscuras.

Primer mapa detallado y de amplia cobertura de agua en la Luna (2023)

En 2023, un nuevo mapa de la distribución de agua en la Luna ofreció pistas sobre cómo el agua podría estar desplazándose a través de la superficie lunar. El mapa, elaborado a partir de datos de SOFIA, abarca el Polo Sur de la Luna, la región que será objeto de estudio de las misiones Artemis de la NASA y del rover VIPER, diseñado para buscar agua.

Más por descubrir

Los investigadores han confirmado que existe agua tanto en las superficies iluminadas por el Sol como en las zonas en sombra de la Luna; sin embargo, aún quedan muchas incógnitas. Los científicos especializados en la Luna continúan investigando los orígenes del agua y su comportamiento. Existe evidencia de que el agua lunar proviene del impacto de cometas —antiguos y recientes—, de la colisión de micrometeoritos congelados contra la superficie lunar y de la interacción del polvo lunar con el viento solar. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para comprender la historia completa, el estado actual y el futuro del agua en la Luna.

Redacción: Allison Gasparini y Molly Wasser
Asesores científicos: Casey Honniball, Tim Livengood, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA