El agua en la superficie de la Luna es más abundante de lo que se creía

Durante años, los científicos se han esforzado por desentrañar los misterios del agua en la Luna. Ahora, dos nuevos estudios publicados en Nature Astronomy confirman que podría haber agua por toda la superficie lunar.

Un estudio informa de las primeras pruebas inequívocas de moléculas de agua aferradas a o encapsuladas dentro de los granos del suelo lunar en las partes iluminadas de la superficie. El segundo estudio elaboró un modelo de las zonas pequeñas que están permanentemente a la sombra y descubrió que unos 40 000 kilómetros cuadrados están lo bastante fríos como para albergar hielo, casi un 20 por ciento más de lo pensado.

Investigando qué formas de agua persisten en la superficie lunar y dónde está esa agua, los científicos esperan comprender el misterioso ciclo del agua de la Luna. A diferencia de la Tierra, donde el agua circula en ríos y en forma de lluvia, la formación de agua en la Luna podría deberse al hidrógeno del viento solar que reacciona con el oxígeno de la superficie, así como a los meteoritos helados que impactan en el suelo. El agua lunar también podría migrar desde las regiones soleadas a las zonas sombrías.

Con todo, los movimientos exactos de esta agua y la posible transferencia de zonas soleadas a zonas sombrías siguen siendo un misterio. «Aún nos queda mucho trabajo por delante para entender si todo esto está conectado», afirma Jessica Sunshine, científica planetaria de la Universidad de Maryland que no formó parte de ninguno de los equipos de los nuevos estudios. Pero la nueva investigación «sugiere un proceso mucho más complejo de lo que pensábamos».

Este trabajo también es vital para los futuros humanos que viajen a la Luna y más allá, como la próxima misión Artemis de la NASA, que promete llevar a la primera mujer y al próximo hombre a la Luna. La presencia de agua y hielo sugiere que podría ser posible explotar este recurso para convertirlo en combustible, reduciendo la carga de los futuros viajeros espaciales en sus aventuras más allá de la Tierra.

La nueva perspectiva sobre el agua lunar forma parte de un cambio lento en la forma de pensar sobre nuestro compañero planetario. Aunque antes se creía que era un paisaje desecado, este mundo dinámico tiene fuentes y sumideros complejos de muchas formas de agua.

«Ha sido una revolución lenta, pero ha sido una revolución», afirma Paul Hayne, científico planetario de la Universidad de Colorado en Boulder y autor principal del estudio sobre las zonas oscuras.

Un mundo acuoso

La Luna es un mundo de calor y frío extremos. Las temperaturas diurnas cerca del ecuador lunar pueden alcanzar 121°C, mientras que de noche se desploman a la friolera de -133°C. Y sin una atmósfera densa y protectora, el agua evaporada puede salir al espacio enseguida.

Pero para la alegría de los científicos, parece que persisten rastros débiles de agua en la superficie lunar iluminada. Los instrumentos de tres sondas confirmaron el descubrimiento, anunciado en 2009, pero había truco: el análisis no podía distinguir entre agua e hidroxilo.

Los investigadores estaban buscando indicios de agua en la superficie lunar en luz infrarroja. De forma similar a la luz visible dividida a través de un prisma, «la infrarroja tiene su propio arcoíris, aunque no podamos verlo», afirma Casey Honniball, investigadora posdoctoral del Centro Goddard de Vuelo Espacial de la NASA y autora principal del estudio sobre el agua molecular. Estos análisis tempranos se centraron en una parte del espectro infrarrojo donde brillan tanto el agua como el hidroxilo. Al elegir una sección diferente del espectro, Honniball y sus colegas se centraron solo en el H₂O.

«La verdad es que no sé por qué no se le había ocurrido a nadie hasta ahora, es una idea brillante», afirma Sunshine, que trabajó en las detecciones de señales acuosas en la Luna en 2009.

Para el nuevo estudio, Honniball y sus colegas recopilaron datos durante un vuelo del observatorio SOFIA (las siglas de Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy), un telescopio infrarrojo montado en un avión. Un par de meses después, Honniball estaba procesando los datos desde la comodidad de su sofá cuando apareció la señal del agua. «Creo que me puse a gritar», cuenta.

Aunque está presente, es probable que el agua sea escasa; equivaldría aproximadamente a 340 gramos en un metro cúbico de tierra. Honniball señala que es cien veces más seca que el desierto del Sáhara, aunque advierte que habrá que investigar más para verificar las concentraciones de agua, ya que la estimación se basa en una observación en una localización y en un momento concreto del día lunar.

Pero es una confirmación muy esperada para Sunshine. «Es muy gratificante», cuenta. «Agradezco que hayan hecho el trabajo».

En la sombra

El segundo estudio se concentró en las grietas sombrías de la superficie lunar. Los científicos han sospechado desde hace tiempo que el agua podría persistir en forma de hielo dentro de cráteres enormes en zonas que están permanentemente a la sombra. La presencia de hielo en estos lugares se confirmó en octubre de 2009, cuando la NASA estrelló parte de la sonda LCROSS en una zona sombría cerca del polo sur de la Luna y detectó evidencias de hielo en la nube que provocó el impacto.

Los investigadores ya han cartografiado estas grandes áreas heladas. Pero tras analizar las imágenes en alta resolución de la superficie lunar desde el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, el equipo del nuevo estudio se dio cuenta de que las zonas heladas en sombra podrían ser más habituales de lo pensado y estarían presentes incluso en zonas muy pequeñas. Cada vez que aumentaban las imágenes, veían más: «Es todo sombra hasta el fondo», afirma Hayne.

Creando modelos de las temperaturas y las sombras en la Luna, el equipo descubrió que podría formarse hielo en zonas diminutas, del tamaño de una hormiga. Hayne indica que estas sombras ínfimas pueden ser tan frías como sus homólogas más grandes. La atmósfera de la Luna es tan fina que no iguala las temperaturas en superficie, así que puede haber un punto muy caliente junto a un área a decenas de grados bajo cero.

La nueva investigación sugiere que el área cubierta de zonas sombrías y frías es casi un 20 por ciento más grande de lo que se había estimado. Si todas las zonas están llenas de escarcha, la cantidad de hielo podría equivaler a miles de millones de kilogramos de agua, señala Hayes. Pero cuántas albergan hielo en realidad es una pregunta sin respuesta.

La revolución lenta

Juntos, los estudios podrían ayudar a los científicos a empezar a descifrar cómo funciona el ciclo del agua lunar. En la Luna, el agua procede de varias fuentes diferentes. Una parte podría proceder de los meteoritos que colisionan en la superficie, pero es probable que otra parte se forme cuando el hidrógeno del viento solar reacciona con el oxígeno de la superficie para formar hidroxilo. Honniball indica que el calor del Sol o los impactos de los micrometeoritos podrían hacer que las moléculas de hidroxilo colisionen para formar H₂O.

El calor de impactadores como los micrometeoritos también podría fundir parte de la superficie lunar y evaporar el agua cercana. A medida que el deshielo se enfría y forma cristales, podría encapsular los vapores del agua, lo que podría explicar la señal acuosa que observaron Honniball y su equipo.

Con todo, se desconoce cómo y dónde se desplaza el agua por la superficie. Los meteoritos podrían liberar algo de agua de la superficie y el Sol también podría estar implicado en el movimiento del agua, ya que la señal del agua y de hidroxilo se debilita a medida que aumenta el calor en el día lunar, explica Sunshine. «¿La perdemos realmente o se traslada a alguna zona a la sombra?», se pregunta. «Estas trampas de frío a pequeña escala podrían ayudarnos a entenderlo».

Los científicos aún tienen mucho por descubrir sobre el agua lunar, pero pronto podrían tener respuestas. En 2022, la NASA planea enviar el róver VIPER (siglas de Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) al polo sur de la Luna en busca de hielo de agua. Hayes apunta que el sistema de imagen L-CIRIS (Lunar Compact Infrared Imaging System), que tiene una misión programada para 2022, también debería aportar pistas.

Los científicos han especulado sobre la presencia del agua en la Luna desde al menos los años sesenta, pero en los próximos años deberíamos hacernos una idea más completa de dónde se encuentra el agua lunar y si podríamos utilizarla para ayudar a los futuros exploradores.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.