Agua y hielo en la Luna: Los descubrimientos que han confirmado su presencia

¿Qué es grande, está cubierto de agua y es 100 veces más seco que el desierto del Sahara? No es un acertijo, ¡es la Luna! Durante siglos, los astrónomos debatieron si existe agua en el vecino más cercano de la Tierra. En 2020, los datos de la misión SOFIA de la NASA confirmaron que existe agua en la zona iluminada por el Sol de la superficie lunar en forma de moléculas de H2O incrustadas en los granos de polvo lunar o quizás adheridas a su superficie. A continuación, se presenta una breve historia de los descubrimientos que llevaron a la confirmación de la existencia de agua en la Luna.

MARÍA EN LA LUNA (1645)

Cuando los primeros astrónomos miraron hacia la Luna, quedaron impresionados por las grandes manchas oscuras en su superficie. En 1645, el astrónomo holandés Michael van Langren publicó el primer mapa conocido de la Luna, en el que se refería a las manchas oscuras como “maria” (la palabra latina para “mares”) y ponía por escrito la opinión generalizada de que las marcas eran océanos en la superficie lunar. En los años siguientes se publicaron mapas similares de Johannes Hevelius (1647), Giovanni Riccioli y Francesco Grimaldi (1651). Ahora sabemos que estas manchas son llanuras de basalto creadas por erupciones volcánicas tempranas, pero la nomenclatura de “maria” (plural) o “mare” (singular) permanece.

LUNA COMPLETAMENTE SECA (1892)

El astrónomo estadounidense William Pickering realizó mediciones a finales del siglo XIX que lo llevaron a concluir que la Luna, en esencia, no tiene atmósfera. Sin nubes ni atmósfera, los científicos generalmente coincidían en que cualquier agua que hubiera en la superficie lunar se evaporaría inmediatamente. Las mediciones de Pickering llevaron a una opinión generalizada de que la Luna carecía de agua.

IDEAS DEL AGUA (AÑOS 1960)

A medida que los científicos avanzaban en la comprensión del comportamiento de las sustancias que tienden a vaporizarse a temperaturas relativamente bajas (volátiles), el físico teórico Kenneth Watson publicó un artículo en 1961 en el que describía cómo una sustancia como el agua podía existir en la Luna. El artículo de Watson popularizó por primera vez la idea de que el hielo de agua podía adherirse al fondo de los cráteres de la Luna que nunca reciben luz del Sol, mientras que las zonas de la Luna iluminadas por el Sol serían tan calientes que el agua se evaporaría casi instantáneamente. Estas zonas de la Luna sin luz se denominan "regiones en sombra permanente".

ATERRIZAJES DEL APOLO (1969-1972)

La era Apolo trajo a los humanos a la superficie lunar por primera vez, lo que dio a los investigadores la oportunidad de buscar directamente señales de agua en la Luna. Cuando se analizaron las muestras de suelo que trajeron los astronautas de Apolo, no se encontró ninguna señal de agua. Los científicos concluyeron que la superficie lunar debía estar completamente seca y la posibilidad de que hubiera agua no se volvió a considerar seriamente durante décadas.

POSIBLE AGUA CONGELADA EN CRÁTERES SOMBREADOS (1994, 1998)

La misión Clementine de la NASA se lanzó en 1994 para orbitar la Luna durante dos meses y recopilar información sobre sus minerales. Los datos de Clementine sugirieron que había hielo en una región de la Luna que estaba permanentemente en sombra. La misión Lunar Prospector se centró en los cráteres que estaban permanentemente en sombra para investigar más a fondo el descubrimiento y en 1998 descubrió que las mayores concentraciones de hidrógeno existen en las áreas de la superficie lunar que nunca están expuestas a la luz solar. Los resultados indicaron que había hielo de agua en los polos lunares. Sin embargo, las imágenes tenían una resolución baja, por lo que no se pudieron sacar conclusiones firmes.

REVISITANDO LAS MUESTRAS DE APOLO (2008)

Aprovechando los grandes avances tecnológicos desde la era Apolo, los investigadores de la Universidad Brown revisaron las muestras de Apolo y encontraron hidrógeno dentro de pequeñas perlas de vidrio volcánico. Dado que en la actualidad no hay volcanes en erupción en la Luna, el descubrimiento presentó evidencia de que había existido agua en la Luna cuando los volcanes entraron en erupción en el pasado remoto de la Luna. Además, el hidrógeno preservado proporcionó pistas sobre los orígenes del agua lunar: si emergió de volcanes en erupción, debe haber venido del interior de la Luna. El descubrimiento sugirió que el agua era parte de la Luna desde su existencia temprana, y tal vez desde que se formó.

SEÑALES DE HIDRATACIÓN (2009)

En 2009, una serie de sondas espaciales permitieron realizar descubrimientos apasionantes. Ninguna de ellas estaba diseñada para buscar agua en la Luna, pero la Chandrayaan-1 de la Organización de Investigación Espacial de la India y las misiones Cassini y Deep Impact de la NASA detectaron señales de minerales hidratados en forma de moléculas de oxígeno e hidrógeno en las zonas de la Luna iluminadas por el sol. Los investigadores no pudieron determinar si estaban viendo hidratación por hidroxilo (OH) o agua (H₂O). También debatieron si la cantidad de hidratación dependía de la hora del día.

LAS OBSERVACIONES DE DESECHOS LUNARES REVELAN MÁS (2009-2019)

El satélite de observación y detección de cráteres lunares (LCROSS) y el orbitador de reconocimiento lunar (LRO) se lanzaron juntos en 2009. Más tarde ese año, LCROSS descargó intencionalmente un proyectil en un cráter que se cree que contenía hielo de agua y voló a través de los escombros del impacto del proyectil. Cuatro minutos más tarde, LCROSS impactó intencionalmente la Luna mientras LRO observaba. Las observaciones combinadas mostraron granos de hielo de agua en el material expulsado. Los hallazgos de LRO y LCROSS se sumaron a un creciente cuerpo de evidencia de que existe agua en la Luna en forma de hielo dentro de regiones permanentemente sombreadas. LRO continúa orbitando la Luna y brindando datos que se utilizan para caracterizar y mapear los recursos lunares, incluido el hidrógeno.

CONFIRMACIÓN DE AGUA LUNAR - REGIONES SOMBREADAS (2018)

Los datos del Moon Mineralogy Mapper (M3), transportados por la sonda Chandrayaan-1 de la ISRO, proporcionaron a los científicos el primer mapa de alta resolución de los minerales que componen la superficie lunar. El instrumento de la NASA voló a bordo de la misión Chandrayaan-1 de la India en 2009. Un análisis del conjunto completo de datos del M3, anunciado en 2018, reveló múltiples ubicaciones confirmadas de hielo de agua en regiones de la Luna permanentemente en sombra.

CONFIRMACIÓN DE AGUA LUNAR - SUPERFICIE ILUMINADA 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 del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) revelaron que en el cráter Clavius, el agua existe en concentraciones aproximadamente equivalentes a una botella de agua de 12 onzas dentro de un metro cúbico de tierra en toda la superficie lunar. El descubrimiento demostró que el agua podría estar distribuida por toda la superficie lunar, incluso en las partes iluminadas por el sol, y no confinada a las áreas frías y oscuras.

PRIMER MAPA DETALLADO Y DE GRAN SUPERFICIE DEL AGUA EN LA LUNA (2023)

En 2023, un nuevo mapa de la distribución del agua en la Luna proporcionó pistas sobre cómo podría estar moviéndose el agua a través de la superficie lunar. El mapa, elaborado con datos de SOFIA, se extiende hasta el Polo Sur de la Luna, la región de estudio prevista para las misiones Artemis de la NASA y el explorador de agua VIPER.