Durante la mayor parte de la era espacial, la Luna ha sido considerada un mundo sin agua. Sin embargo, en los últimos años, un goteo constante de descubrimientos ha demostrado que al menos algunas partes de la Luna -como los grandes cráteres permanentemente ensombrecidos de sus polos- contienen importantes depósitos de agua. Esta semana, dos nuevos estudios publicados en Nature Astronomy abren un poco más el grifo a la perspectiva de una luna inesperadamente acuosa.
El momento es bueno para la NASA y otras agencias espaciales que ahora planean ambiciosas misiones humanas de exploración lunar e incluso de asentamiento. Después de todo, donde hay agua, puede haber vida, incluso si esa vida todavía requiere trajes espaciales y hábitats endurecidos por la radiación.
Una posible señal en el cielo de agua calentada por el sol
El primer nuevo olor a agua lunar surgió de los datos recogidos por el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA. Este avión Boeing 747SP modificado proporciona a su telescopio de 2,7 metros una visión por encima del 99 por ciento del vapor de agua que oscurece la atmósfera, una capacidad única que permite realizar observaciones ágiles en el infrarrojo sin necesidad de utilizar instalaciones espaciales.
A finales de agosto de 2018, un equipo dirigido por Casey Honniball, becario del Programa Postdoctoral de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia e investigador de la Universidad de Hawái en Manoa, utilizó instrumentos infrarrojos a bordo de SOFIA para estudiar la superficie lunar iluminada por el sol. Las observaciones, que duraron apenas 10 minutos, se centraron en una región en las altas latitudes del sur, cerca del gran cráter Clavius de la Luna, y revelaron una fuerte emisión infrarroja en una longitud de onda de seis micrones (µm) del cráter y el paisaje circundante. Calentada por el sol, algo en la superficie lunar estaba reemitiendo la radiación absorbida tal como lo haría el agua molecular -el H2O común-.
«No conocemos ningún otro material razonable para la Luna que presente un único rasgo espectral a 6 µm que no sea el H2O», informan Honniball y sus compañeros en su nuevo artículo. Los autores sugieren que lo más probable es que el agua supuesta esté almacenada en un vidrio volcánico natural o entre granos microscópicos de polvo de roca. Cualquiera de los dos casos podría protegerla de las temperaturas extremas y de las condiciones de casi vacío de la superficie lunar, permitiendo que el agua persista. En cuanto a cómo llegó allí en primer lugar, nadie está seguro, pero la explicación principal es que el agua podría haberse formado a partir de oxígeno e hidrógeno libres liberados de las rocas lunares por impactos de micrometeoritos.
El uso de SOFIA es un enfoque nuevo y único para la ciencia lunar, dice Honniball, pero no es la primera vez que las observaciones en la Tierra han revelado una emisión de seis micras de la Luna. Los astrónomos G. R. Hunt y J. W. Salisbury realizaron observaciones en globo que mostraron la característica espectral, dice. Pero Hunt y Salisbury no lo mencionaron en su artículo sobre esa investigación, publicado en 1969. En cambio, se centraron en la caracterización de los minerales de la superficie lunar. «Quizá no sabían que habían hecho un gran descubrimiento», especula Honniball.
Un vaso medio lleno
Honniball y sus colegas ya han recibido tiempo adicional en SOFIA para realizar observaciones de seguimiento. «Esperamos mapear la mayor parte de la luna para caracterizar el comportamiento del agua», dice. «¿Varía en la superficie lunar según la hora del día y la latitud? Esto nos ayudará a entender sus fuentes y dónde reside».
Y eso, a su vez, podría decirle al mundo lo útil que podría resultar algún día esta agua recién descubierta. La extracción será sencilla si el agua existe predominantemente en la superficie de los granos de roca: sólo habrá que recoger el suelo lunar y someterlo a un calentamiento moderado. Sin embargo, si el agua está encerrada en el vidrio, habrá que fundir el material para liberar el agua y poder recogerla, un proceso que requiere mucha más energía.
«Actualmente no tenemos una buena idea de si el agua que vemos con SOFIA está en cantidades que hagan que merezca la pena fundir el vidrio», dice Honniball. «Sin embargo, si descubrimos que las abundancias son lo suficientemente elevadas, puede ser una opción más factible que la extracción de hielo de agua en regiones permanentemente sombrías, que son entornos extremos y difíciles de trabajar».»
Jack Schmitt, un geólogo que, como miembro de la tripulación del Apolo 17, sigue siendo el único científico profesional que ha caminado sobre la Luna, dice que la medición de SOFIA puede no estar revelando verdadera agua molecular sino algo más frágil y transitorio. «La pregunta que me haría», dice Schmitt, «es si los datos del SOFIA pueden estar relacionados con la posible unión débil del hidrógeno del viento solar con el oxígeno en la superficie de los granos de los vidrios de silicato y los minerales del regolito, en lugar de ser agua molecular real».»
Un producto de tales reacciones podría ser el hidroxilo, una molécula a la que le falta un átomo de hidrógeno para ser agua. Sin embargo, Honniball afirma que la emisión de seis micras observada por SOFIA no es consistente con el hidroxilo.
Independientemente de la sustancia que esté detrás de la señal de SOFIA, Schmitt señala que la química básica debería permitir extraer la humedad incluso del material lunar más seco. «El calentamiento del regolito con hidrógeno a varios cientos de grados haría que parte del hidrógeno reaccionara con el oxígeno de los silicatos para producir agua en casi cualquier lugar de la Luna», afirma.
Pequeñas sombras, inmensas posibilidades
Otro artículo publicado junto al estudio de SOFIA en Nature Astronomy destaca un aumento en la distribución de las zonas permanentemente ensombrecidas en la Luna -lugares sin luz solar conocidos como trampas frías- en las que las temperaturas extremadamente bajas podrían congelar y secuestrar el agua esencialmente de forma indefinida, permitiendo que se acumule en depósitos significativos a lo largo del tiempo geológico.
Los científicos llevan décadas estudiando este tipo de regiones lunares por su potencial para albergar agua, pero los trabajos anteriores se han centrado en grandes trampas frías dentro de enormes cráteres en los polos de la Luna. En cambio, este último resultado amplía el rango de tamaños de las trampas frías consideradas hasta un centímetro de diámetro. Analizando imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, un equipo dirigido por el científico planetario de la Universidad de Colorado Boulder Paul Hayne descubrió que estas «micro» trampas frías son mucho más frecuentes que las grandes estudiadas en las proximidades de los polos lunares. El nuevo recuento eleva la superficie total con capacidad para atrapar agua a unos 40.000 kilómetros cuadrados, una región panlunar que, en conjunto, tendría el doble del tamaño de Gales.
«Las micro trampas frías recién descubiertas son las más numerosas de la Luna, miles de veces más abundantes que las trampas frías mapeadas anteriormente», afirma Hayne. «Si todas están llenas de hielo, podría tratarse de una cantidad sustancial, quizá más de mil millones de kilogramos de agua».
Hayne añade, sin embargo, que se requiere un muestreo in situ por parte de robots o astronautas para evaluar adecuadamente su contenido real de hielo. «Lo realmente emocionante de las microtrampas de frío es que son mucho más accesibles, lo que podría permitir una extracción y utilización más eficiente tanto para fines científicos como de exploración», afirma. De hecho, esta proliferación de diminutos depósitos de hielo potenciales podría ser mucho más accesible para futuras misiones, afirma Hayne, ya que existen en zonas en las que un astronauta bañado por la luz del sol podría utilizar cómodamente y con seguridad una herramienta para introducirse en una sombra peligrosamente fría para extraer cualquier tipo de hielo.
Por ahora, para seguir juzgando el valor de las microtrampas de frío, Hayne y sus colegas utilizarán una cámara de alta tecnología denominada Lunar Compact Infrared Imaging System, que viajará a la Luna en la primera misión del módulo de aterrizaje del polo sur del programa Commercial Lunar Payload Services de la NASA a partir de 2022. La cámara tomará por primera vez imágenes en primer plano de las microtrampas de frío y medirá sus temperaturas.
Testado del terreno
Por un lado, los estudios de SOFIA y de las microtrampas de frío son una buena noticia. Sin embargo, el panorama general sigue siendo el mismo, dice Ian Crawford, experto lunar de Birkbeck, Universidad de Londres.
Claramente, dice, cuanto más agua fácilmente accesible haya en la Luna, mayores serán las oportunidades para su extracción y uso in situ para sostener los esfuerzos de exploración inmediatos. Con el tiempo, el desarrollo del agua lunar como recurso podría desencadenar toda una economía extraterrestre en la que la sustancia se convertiría en una lucrativa materia prima para el combustible de cohetes y otros preciosos productos consumibles. Por el momento, sin embargo, «se necesitan urgentemente mediciones de la «verdad sobre el terreno» para confirmar las inferencias realizadas sobre la base de las mediciones de teledetección», afirma Crawford.
Angel Abbud-Madrid, director del Centro de Recursos Espaciales de la Escuela de Minas de Colorado en Golden, Colorado, también señala las mediciones directas como el siguiente paso más importante a seguir a partir de los nuevos hallazgos. «Lo que se necesita ahora es tocar la superficie lunar y recoger la verdad detallada sobre el terreno», afirma. «La confirmación no sólo de la existencia de hielo de agua, sino de su morfología, concentración, distribución y abundancia es imprescindible para seguir adelante con los planes de exploración y aprovechamiento de recursos existentes».