Agua en la Luna en abundancia, aunque de momento no para beber

Aunque hace más de una década que se dijo que el agua en pequeñas cantidades era relativamente común en la Luna, un equipo de científicos que trabaja con los datos del observatorio SOFIA acaba de anunciar, por primera vez, la detección inequívoca de moléculas de agua en la superficie de la Luna. Al mismo tiempo, se ha publicado que la Luna tiene aproximadamente 40.000 kilómetros cuadrados bajo sombras permanentes que potencialmente podrían albergar agua en forma de hielo.

El agua es un recurso precioso y clave para la vida como la conocemos. Una presencia relativamente abundante en la Luna podría resultar importante para futuras misiones robóticas y de astronautas, ya que podrían extraer ese agua para volverla apta para su consumo o como ingrediente para combustible.

SOFIA detecta agua en la Luna

Un equipo dirigido por Casey Honniball, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland, detectó agua molecular en la superficie lunar, atrapada dentro de cristales naturales o entre granos de escombros. Las observaciones previas eran ambiguas sobre si se trataba de agua o de hidroxilo (HO), su pariente químico más cercano, pero la nueva forma de detección utilizó un método que ha encontrado hallazgos inequívocos.

El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja de la NASA (SOFIA) ha confirmado la presencia de agua en la superficie de la Luna iluminada por el sol. Este descubrimiento indica que el agua se puede distribuir por la superficie lunar, y no se limita a lugares fríos y sombreados.

Zona del círculo polar de la Luna, que se piensa alberga una mayor cantidad de agua en su superficie/ Crédito: REUTERS/NASA/GSFC/Arizona State University/Handout

SOFIA ha detectado moléculas de agua (H₂O) en el cráter Clavius, uno de los cráteres más grandes visibles desde la Tierra, ubicado en el hemisferio sur de la Luna. Los datos de esta ubicación revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón, aproximadamente equivalente a una botella de agua de 350 ml, atrapada en un metro cúbico de suelo de la superficie lunar. Los resultados se publican en el último número de Nature Astronomy .

A modo de comparación, el desierto del Sahara tiene 100 veces más la cantidad de agua que SOFIA detectó en el suelo lunar. A pesar de las pequeñas cantidades, el descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cómo se crea el agua y cómo persiste en la dura superficie lunar sin aire.

"Teníamos indicios de que el H₂O, el agua común que conocemos, podría estar presente en el lado de la Luna iluminado por el sol", explica Paul Hertz, director de la División de Astrofísica en la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. "Ahora sabemos que efectivamente está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea preguntas interesantes sobre los recursos disponibles para la exploración del espacio profundo ".

El agua es un recurso precioso en el espacio profundo y un ingrediente clave de la vida tal como la conocemos. Queda por determinar si el agua que SOFIA encontró es fácilmente accesible para su uso como recurso. Bajo el programa Artemis de la NASA, la agencia está ansiosa por aprender todo lo que pueda sobre la presencia de agua en la Luna antes de enviar a la primera mujer y al siguiente hombre a la superficie lunar, como ha anunciado que hará en 2024, y establecer una presencia humana sostenible allí a finales de la década.

Los resultados de SOFIA se basan en años de investigaciones previas que examinan la presencia de agua en la Luna. Cuando los astronautas del Apolo regresaron por primera vez de la Luna en 1969, se pensó que estaba completamente seca. Diferentes misiones orbitales y de impacto durante los últimos 20 años han confirmado hielo en cráteres permanentemente sombreados alrededor de los polos de la Luna. Mientras tanto, varias naves espaciales, incluida la misión Cassini y la misión del cometa Deep Impact, así como la misión Chandrayaan-1 de la Organización de Investigación Espacial de la India, y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA con base en tierra, observaron ampliamente la superficie lunar y encontraron evidencia de hidratación en regiones más soleadas. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir definitivamente la forma en que estaba presente, si agua o hidroxilo.

SOFIA ofreció una nueva forma de mirar la Luna. Volando a altitudes de hasta 14 kilómetros, este avión de pasajeros Boeing 747SP modificado con un telescopio reflector de 2.7 metros (106 pulgadas) de diámetro alcanza más del 99% del vapor de agua en la atmósfera de la Tierra para obtener una vista más clara del universo infrarrojo. Usando su cámara infrarroja, SOFIA pudo captar la longitud de onda específica única de las moléculas de agua, a 6,1 micrones, y descubrió una concentración relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.

"Sin una atmósfera espesa, el agua de la superficie lunar iluminada por el sol debería perderse en el espacio", comenta Honniball. "Sin embargo, estamos viendo que de alguna forma algo está generando el agua, y algo debe dejarla atrapada allí".

Varias fuerzas podrían estar en juego en la creación y mantenimiento de este agua. Los micrometeoritos que caen sobre la superficie lunar, transportando pequeñas cantidades de agua, podrían depositar el agua en la superficie lunar tras el impacto. Otra posibilidad es que haya un proceso de dos pasos mediante el cual el viento solar del Sol entregue hidrógeno a la superficie lunar y provoque una reacción química con minerales que contienen oxígeno en el suelo para crear hidroxilo. La radiación del bombardeo de micrometeoritos podría estar transformando ese hidroxilo en agua.

La forma en que se almacena el agua, lo que hace posible que se acumule, también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en pequeñas estructuras en el suelo en forma de perlas  que se forman a partir del alto calor creado por los impactos de los micrometeoritos. Otra posibilidad es que el agua pueda estar escondida entre los granos de suelo lunar y protegida de la luz solar.

Los operadores del telescopio suelen utilizar una cámara guía para seguir las estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y es tan brillante que llena todo el campo de visión de la cámara guía. Sin estrellas visibles, no estaba claro si el telescopio de SOFIA podría rastrear la Luna de manera fiable. Para determinar esto, en agosto de 2018, los operadores decidieron hacer una observación de prueba.

"De hecho, era la primera vez que SOFIA miraba la Luna, y ni siquiera estábamos completamente seguros de si obtendríamos datos fiables, pero las incógnitas sobre el agua de la Luna nos obligaban a intentarlo", explica Naseem Rangwala, científico del proyecto de SOFIA del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley. "Es increíble que este descubrimiento surgiera de lo que era inicialmente una prueba".

Los vuelos de seguimiento de SOFIA buscarán agua en ubicaciones adicionales iluminadas por el sol y durante las diferentes fases lunares para aprender más sobre cómo se produce, almacena y se mueve el agua a través de la Luna. Los datos se sumarán al trabajo de futuras misiones de la Luna, como el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA, para crear los primeros mapas de recursos hídricos de la Luna para la futura exploración espacial humana.

En el mismo número de Nature Astronomy, los científicos han publicado un artículo utilizando modelos teóricos y datos del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, señalando que el agua podría quedar atrapada en pequeñas sombras, donde las temperaturas se mantienen por debajo del punto de congelación, en más Luna de lo que se espera actualmente. T

"El agua es un recurso valioso, tanto para fines científicos como para el uso de nuestros exploradores", dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración de la Dirección de Misiones de Operaciones y Exploración Humana de la NASA. "Si podemos usar los recursos de la Luna, entonces podemos transportar menos agua y más equipo que ayude a que haya nuevos descubrimientos científicos".