EL AGUA EN LA LUNA.

Mapa de la región polar de la Luna, donde el relieve crea zonas en sombra casi permanente y áreas iluminadas. Estas regiones son claves para la búsqueda de hielo de agua y otros volátiles.
Crédito: NASA / Planetarium María Reiche (edición).

Planetarium María Reiche — Agua en la Luna

Agua en la Luna: de la “Luna seca” a un laboratorio de hielos y volátiles

Durante décadas se pensó que la Luna era completamente seca. Hoy sabemos que es mucho más compleja: contiene hielo en cráteres en sombra eterna, trazas de agua y grupos OH en la superficie iluminada y señales de agua atrapada en su interior. Esta cartilla resume cómo lo descubrimos, dónde está ese agua y por qué es clave para la ciencia y la exploración.

Nivel sugerido: secundaria / público general Temas: volátiles, exploración lunar, método científico

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¿Por qué nos interesa el agua en la Luna?

El agua en la Luna es importante por dos grandes razones:

• Científica: los hielos lunares guardan memoria del viento solar, de cometas y asteroides que han chocado contra la Luna, e incluso de procesos internos del propio satélite.
• Práctica: para futuras bases lunares, el agua es un recurso esencial: se puede usar para beber, obtener oxígeno y fabricar combustible.

Aun así, la Luna sigue siendo un lugar extremadamente seco: incluso las zonas con más agua están mucho más secas que los desiertos más áridos de la Tierra.

La pregunta ya no es solo “¿hay agua en la Luna?”, sino “cuánta, dónde, en qué forma y cómo llegó allí”.

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De la “Luna seca” a la Luna con agua: la visión de Apollo

Cuando las misiones Apollo trajeron rocas lunares (finales de los años 60 y comienzos de los 70), los primeros análisis concluyeron que la Luna era prácticamente anhidra (sin agua).

• Las muestras se calentaban en hornos, y cualquier traza de agua se interpretaba como contaminación terrestre.
• Con el tiempo se descubrieron pequeñas cantidades de agua en vidrios volcánicos y minerales (apatito, inclusiones de fusión), pero a niveles muy bajos.

Durante unos 40 años se mantuvo la idea de una Luna casi totalmente seca. La gran sorpresa llegó a partir de los años 90 y 2000, con el regreso de las misiones orbitales.

Esta historia es un buen ejemplo de cómo la ciencia cambia de opinión cuando llegan nuevos datos y mejores instrumentos.

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Hidrógeno en los polos: pistas desde órbita y “trampas frías”

Las primeras pistas modernas de agua lunar vinieron de sondas en órbita: Clementine (1994) y Lunar Prospector (1998) detectaron más hidrógeno de lo esperado en los polos lunares, usando medidas de neutrones y radar.

¿Por qué los polos? La Luna tiene una inclinación muy pequeña de su eje de rotación, de modo que:

• Hay cráteres cerca de los polos que permanecen en sombra eterna (nunca les da el Sol).
• Esas zonas se comportan como trampas frías: temperaturas muy bajas donde el hielo de agua y otros volátiles pueden conservarse durante miles de millones de años.

Imagina un “congelador natural” donde cualquier molécula de agua que caiga dentro puede quedar atrapada casi para siempre.

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Una película delgada de agua y OH: Chandrayaan-1 y otros espectrómetros

En 2009, el instrumento Moon Mineralogy Mapper (M3) a bordo de la misión india Chandrayaan-1 detectó una banda de absorción cerca de 3 micrómetros en la luz reflejada por la superficie lunar. Esa banda es típica de hidroxilo (OH) y agua (H₂O).

Otros instrumentos (como los espectrómetros de Deep Impact y Cassini) confirmaron esta señal desde el espacio. El resultado:

• Hay una hidratación extendida sobre gran parte de la superficie iluminada de la Luna.
• La señal es más fuerte en las altas latitudes y se debilita hacia el ecuador.
• Parece variar con la hora local: más fuerte en la mañana y la tarde lunar, más débil al mediodía.

Esto sugiere un “ciclo diario” de hidratación, donde el viento solar, la temperatura y la superficie del regolito interactúan continuamente.

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Hielo en cráteres en sombra eterna: LCROSS y los polos

Para confirmar directamente la presencia de hielo, la misión LCROSS (2009) estrelló la etapa superior de un cohete en el cráter Cabeus, cerca del polo sur, mientras otra nave observaba la pluma de material expulsada.

El análisis de esa pluma reveló:

• Una concentración de agua equivalente a varios por ciento en peso en el suelo del cráter.
• Presencia de otras moléculas volátiles: CO, NH₃, CH₄ y compuestos orgánicos simples.

En paralelo, instrumentos como el detector de neutrones LEND y el espectrógrafo ultravioleta LAMP a bordo de la sonda LRO han mapeado grandes zonas ricas en hidrógeno y posibles depósitos de hielo superficial en cráteres polares.

No todos los cráteres en sombra eterna contienen hielo, pero muchos muestran señales compatibles con depósitos de agua helada mezclada con el regolito.

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Agua en regiones iluminadas: la sorpresa de SOFIA

En 2020, el observatorio estratosférico SOFIA confirmó, por primera vez, la presencia de moléculas de agua (H₂O) en la superficie iluminada de la Luna, en la zona del cráter Clavius.

A diferencia de las observaciones a 3 micrómetros, que mezclan señales de OH y H₂O, SOFIA midió una línea específica de agua molecular cerca de 6 micrómetros.

• Se estiman concentraciones del orden de centenas de partes por millón (ppm), algo así como una pequeña botella de agua repartida en un metro cúbico de regolito.
• Aun así, la superficie es extremadamente seca: mucho más seca que el desierto del Sahara.

El resultado muestra que el agua no está confinada solo a los cráteres oscuros, sino que puede existir dispersa en gran parte de la superficie, atrapada en granos de polvo y minerales.

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Ciclo del agua lunar: fuentes, viajes y trampas

El agua y el hidrógeno en la Luna forman un sistema dinámico. Algunas fuentes posibles son:

• Viento solar: protones (H⁺) que llegan desde el Sol y reaccionan con el oxígeno de los minerales para formar OH y, en menor medida, H₂O.
• Impactos de cometas y asteroides: aportan agua helada y otros volátiles que pueden quedar atrapados en las trampas frías polares.
• Desgasificación interna: en menor medida, puede haber liberación de agua desde el interior lunar en ciertos momentos de su historia.

Esas moléculas pueden:

• Rebotar sobre la superficie en “saltos balísticos” al calentarse y enfriarse.
• Escaparse al espacio, al ser rotas por la luz ultravioleta o expulsadas por partículas energéticas.
• Terminar atrapadas en las trampas frías de los polos.

Una parte puede circular rápidamente entre superficie, exosfera y espacio; otra queda “archivada” durante eones en forma de hielo en los cráteres polares.

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¿Para qué sirve el agua lunar? Ciencia, bases y cohetes

El agua en la Luna es una ventana al pasado del Sistema Solar y, al mismo tiempo, un recurso estratégico para el futuro.

Como archivo científico:

• Los hielos polares guardan información sobre el viento solar, el bombardeo de cometas y el aporte de asteroides a lo largo de miles de millones de años.
• La composición isotópica del agua ayuda a entender de dónde viene y cómo se ha ido acumulando.

Como recurso para explorar:

• Agua para consumo humano y para cultivar plantas en invernaderos lunares.
• Producción de oxígeno respirable y combustible (hidrógeno y oxígeno líquidos), reduciendo lo que hay que lanzar desde la Tierra.
• Hielo usado como blindaje frente a la radiación en hábitats y refugios.

Para aprovechar este recurso de manera responsable, primero hay que entender bien su distribución, su origen y su posible valor como patrimonio científico.

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Preguntas para pensar y debatir

Para el aula, clubes de ciencias o visitas al planetario

• Si tuvieras que elegir un lugar para instalar una base lunar, ¿preferirías una zona ecuatorial o un polo? ¿Por qué?
• ¿Qué ventajas y desventajas tendría extraer hielo de un cráter en sombra eterna?
• ¿Por qué crees que es importante conocer el origen del agua lunar antes de utilizarla como recurso?
• ¿Te parece correcto considerar el hielo lunar como “combustible” para cohetes, o debería tratarse también como un archivo científico a conservar?
• Imagina que en la Luna hubiera tanta agua como en la Tierra: ¿en qué cambiaría nuestra forma de planificar la exploración del Sistema Solar?

Guía orientativa para docentes / facilitadores (clic para desplegar)

Estas ideas no son “respuestas únicas”, sino puntos de apoyo para orientar el debate y proyectos de investigación en grupo.

Pregunta 1 — ¿Base en el polo o en el ecuador?

• Polo: acceso más directo a hielo en cráteres en sombra, pero entornos muy fríos y complejos.
• Ecuatorial: condiciones térmicas más suaves, mayor visibilidad hacia la Tierra, pero menos recursos hídricos locales.
• Se puede introducir el concepto de “aldea polar” para misiones científicas y “puerto espacial ecuatorial” para lanzamientos.

Pregunta 2 — Pros y contras de minar hielo en sombra eterna

• Ventajas: mayor concentración de hielo, depósitos acumulados durante tiempos muy largos.
• Desafíos: oscuridad permanente, temperaturas extremas, necesidad de robots especializados y cables de energía desde zonas iluminadas.

Pregunta 3 — Importancia del origen del agua

• Diferenciar entre agua de origen cometario, asteroidal, volcánico o viento solar.
• Conectar con la gran pregunta de la habitabilidad de los planetas: cómo y cuándo llegan el agua y los volátiles a los mundos rocosos.

Pregunta 4 — Recurso vs patrimonio científico

• Proponer comparación con glaciares, cuevas o fósiles en la Tierra: también son recursos, pero se regulan para no destruir su valor científico y cultural.
• Invitar al grupo a proponer principios básicos de uso responsable del hielo lunar.

Pregunta 5 — ¿Y si la Luna fuera “húmeda”?

• Pedir que imaginen la logística de una red de bases cuando el agua ya no es el factor limitante principal.
• Comparar con la situación real: incluso con hielo disponible, la Luna sigue siendo un entorno extremo que exige mucha ingeniería y energía.

Como actividad, se puede pedir a los estudiantes que diseñen un “mapa de recursos” de la Luna (agua, luz solar, comunicaciones) y que propongan una ruta para una misión que visite varios puntos clave.

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Mini glosario

Regolito: capa de polvo y fragmentos de roca que cubre la superficie de la Luna.

OH (hidroxilo): grupo formado por un átomo de oxígeno y uno de hidrógeno; puede estar unido a minerales de la superficie.

H₂O (agua): molécula de agua, formada por dos hidrógenos y un oxígeno. En la Luna puede estar como hielo, vapor muy tenue o atrapada en granos de polvo.

Trampa fría: región tan fría y en sombra permanente que las moléculas de agua y otros volátiles pueden permanecer allí durante millones o miles de millones de años.

Parte por millón (ppm): unidad que indica cuántas partes de una sustancia hay por cada millón de partes de mezcla. Por ejemplo, 100 ppm de agua en el regolito significa 100 partes de agua por cada millón de partes de suelo.

ISRU: siglas en inglés de In Situ Resource Utilization, uso de recursos del lugar (como el agua lunar) para reducir lo que debe transportarse desde la Tierra.

Recuadro de imágenes

Agua, hielo y mapas de hidratación en la Luna

Figura 1. Áreas ricas en hidrógeno en el entorno del polo sur lunar, interpretadas como zonas con posible presencia de hielo de agua mezclado con el regolito. Los tonos azules indican mayor concentración relativa de hidrógeno.
Crédito: NASA / misión LRO / Planetarium María Reiche (edición).

Figura 2. Mapa global de hielo confirmado por el instrumento Moon Mineralogy Mapper (M3), a bordo de la misión Chandrayaan-1. Los colores señalan regiones permanentemente sombreadas donde la señal espectral indica la presencia de hielo de agua en la superficie.
Crédito: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown University / USGS.

Figura 3. SOFIA y el agua en el Clavius: agua en la cara iluminada de la Luna. La ilustración muestra el observatorio estratosférico SOFIA y la región del cráter Clavius, donde se detectó por primera vez agua molecular (H₂O) en la superficie iluminada.
Crédito: NASA / DLR / SOFIA.

Figura 4. Mapa detallado (2023) de abundancia de agua en la superficie lunar derivado de observaciones de SOFIA. Los colores indican regiones con mayor o menor presencia de moléculas de H₂O atrapadas en el regolito.
Crédito: NASA / SOFIA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

Ref

Referencias científicas sugeridas (lectura avanzada)

Para docentes, estudiantes avanzados o lectoras/es que deseen profundizar en el tema del agua y los volátiles lunares.

1. Pieters, C. M., Goswami, J. N., Clark, R. N., et al. (2009). Character and spatial distribution of OH/H₂O on the surface of the Moon seen by M³ on Chandrayaan-1. Science, 326(5952), 568–572. https://doi.org/10.1126/science.1178658
2. Colaprete, A., Schultz, P., Heldmann, J., et al. (2010). Detection of water in the LCROSS ejecta plume. Science, 330(6003), 463–468.
3. Honniball, C. I., et al. (2020). Molecular water detected on the sunlit Moon from SOFIA observations. Nature Astronomy, 5, 121–127.
4. McCord, T. B., et al. (2011). Sources and physical processes responsible for OH/H₂O in the lunar soil as seen by M³ on Chandrayaan-1. Journal of Geophysical Research: Planets, 116, E00G05.
5. Shearer, C. K., et al. (2024). Exploring, sampling, and interpreting lunar volatiles in the context of future human exploration. Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cartilla educativa: Agua en la Luna: de la “Luna seca” a un laboratorio de hielos y volátiles.
Material de apoyo para actividades de divulgación y talleres del Planetarium María Reiche e Instituto Peruano de Astronomía.

Autoría y adaptación: Barthélemy d’Ans — Planetarium María Reiche — Instituto Peruano de Astronomía.