Descubierta agua en el lado diurno de la Luna

El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA ha confirmado, por primera vez, la presencia de agua en la superficie iluminada por el Sol de la Luna. Este descubrimiento indica que el agua puede estar distribuida a través de toda la superficie lunar, y que no se limita a los lugares fríos y sombríos, como los polos.

SOFIA, un observatorio instalado en un avión, ha detectado moléculas de agua (H2O) en el cráter Clavius, uno de los cráteres más grandes visibles desde la Tierra, situado en el hemisferio sur de la Luna. Observaciones anteriores de la superficie lunar detectaron alguna forma de hidrógeno, pero no pudieron distinguir entre el agua y su pariente químico cercano, el hidroxilo (OH). Los datos de esta ubicación revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón, aproximadamente equivalente a una botella pequeña de 0,33 litros de agua, atrapada en un metro cúbico de suelo esparcido por la superficie lunar. Los resultados se publicaron en la revista Nature Astronomy.

"Teníamos indicios de que el agua podría estar presente en el lado iluminado de la Luna", dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica en la Dirección de la Misión Científica en la sede de la NASA en Washington. "Ahora sabemos que está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea intrigantes preguntas sobre los recursos relevantes para la exploración del espacio profundo".

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

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 en 2024 y establecer una presencia humana sostenible allí para el final de la década.

Esta ilustración destaca el cráter Clavius y muestra el agua atrapada en el suelo lunar en la zona, descubierta por el observatorio SOFIA. (Foto: NASA/Daniel Rutter)

Los resultados del SOFIA se basan en años de investigación previa que examinan la presencia de agua en la Luna. Cuando los astronautas del Apolo regresaron por primera vez de la Luna en 1969, se pensaba que estaba completamente seca. Las misiones orbitales y de impactadores de los últimos 20 años, como el Satélite de Observación y Detección de Cráteres Lunares (LCROSS) de la NASA, confirmaron la existencia de hielo en cráteres permanentemente en sombras alrededor de los polos de la Luna. Entretanto, varias naves espaciales, incluidas la misión Cassini y la misión cometaria Deep Impact, así como la misión Chandrayaan-1 de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) y el observatorio Infrared Telescope Facility de la NASA en tierra, examinaron ampliamente la superficie lunar y encontraron pruebas de hidratación en regiones más soleadas. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir de manera definitiva la forma en que estaba presente ni el H2O ni el OH.

"Antes de las observaciones del SOFIA, sabíamos que había algún tipo de hidratación", dijo Casey Honniball, la autora principal que publicó los resultados de su trabajo de tesis de graduación en la Universidad de Hawái en Mānoa en Honolulu. "Pero no sabíamos cuánto de ello, si es que había, era en realidad moléculas de agua como las que bebemos todos los días o algo diferente".

El SOFIA ofrecía un nuevo medio de ver la Luna. Volando a altitudes de hasta 45.000 pies, este avión Boeing 747SP modificado con un telescopio de 106 pulgadas de diámetro se sitúa sobre más del 99% del vapor de agua en la atmósfera de la Tierra, obteniendo así una visión más clara del universo infrarrojo. Usando su cámara FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), SOFIA pudo captar la longitud de onda específica exclusiva de las moléculas de agua, a 6,1 micrones, y descubrió una concentración relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.

"Sin una atmósfera gruesa, el agua en la superficie lunar iluminada por el Sol debería perderse en el espacio", dijo Honniball, que ahora es becaria de postdoctorado en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Sin embargo, de alguna manera lo estamos viendo. Algo está generando el agua, y algo debe estar atrapándola allí".

Varias fuerzas podrían estar en juego en la entrega o creación de esta agua. Los micrometeoritos que llueven sobre la superficie lunar, llevando pequeñas cantidades de agua, podrían depositarla en la superficie lunar en el momento del impacto. Otra posibilidad es que podría haber un proceso de dos pasos por el cual el viento solar entrega hidrógeno a la superficie lunar y causa una reacción química con los minerales que contienen oxígeno en el suelo para crear hidroxilo. Al mismo tiempo, la radiación procedente del bombardeo de micrometeoritos podría estar transformando ese hidroxilo en agua.

La forma en que el agua se almacena haciendo posible su acumulación también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en diminutas estructuras en forma de perlas en el suelo que se forman por el alto calor creado por los impactos de los micrometeoritos. Otra posibilidad es que el agua podría estar escondida entre los granos de suelo lunar y resguardada de la luz del sol, haciéndola potencialmente un poco más accesible que el agua atrapada en estructuras similares a perlas.

Los operadores de telescopios típicamente usan una cámara guía para rastrear las estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y brillante que llena todo el campo de visión de la cámara guía. Sin estrellas visibles, no estaba claro si el telescopio del SOFIA podía rastrear la Luna de forma fiable. Para determinar esto, en agosto de 2018, los operadores decidieron probar una observación de prueba.

"Fue, de hecho, la primera vez que SOFIA miró la Luna, y ni siquiera estábamos completamente seguros de si obtendríamos datos fiables, pero las preguntas sobre el agua de la Luna nos obligaron a intentarlo", dijo Naseem Rangwala, científico del proyecto SOFIA en el Centro de Investigación Ames de la NASA en el Valle del Silicio de California. "Es increíble que este descubrimiento haya salido de lo que era esencialmente una prueba, y ahora que sabemos que podemos hacerlo, estamos planeando más vuelos para hacer más observaciones".

Los vuelos de seguimiento del SOFIA buscarán agua en lugares adicionales iluminados por el Sol y durante las diferentes fases lunares para aprender más sobre cómo se produce, almacena y mueve el agua a través de la Luna. Los datos se sumarán al trabajo de futuras misiones a 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 del espacio humano. (Fuente: NCYT Amazings)