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Los científicos dicen tener evidencia definitiva de la existencia del hielo de agua en la superficie de la Luna, dichos depósitos de hielo se encuentran en los polos norte y sur, y es muy probable que sean de origen antiguo. Este resultado proviene de un instrumento que se encuentra en la nave espacial Chandrayaan-1 de la India, que exploró la Luna entre 2008 y 2009.

Algunos de los detalles del trabajo han sido publicados en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS). La distribución de los depósitos de hielo es fragmentaria. En el polo sur lunar, la mayor parte del hielo se concentra en cráteres. En el polo norte, el hielo de agua es más escaso y más extenso.

El instrumento Moon Mineralogy Mapper (M3) a bordo de Chandrayaan identificó tres firmas específicas de hielo de agua en la superficie lunar.
El M3 no solo recogió las propiedades de reflexión que uno esperaría del hielo, sino que también pudo medir directamente la forma distintiva en que sus moléculas absorben la luz infrarroja. Esto significaba que podía diferenciar entre agua líquida, vapor y hielo sólido. Pero debido a que la Luna está inclinada sobre su eje en aproximadamente 1.54 grados, hay algunos lugares en los polos lunares en los que nunca ven la luz del día.

Los científicos estiman que las temperaturas en cráteres permanentemente sombreados en los polos de la Luna no se elevan a más de -157C (-250F). Esto crearía un ambiente en los que los depósitos de hielo de agua podrían permanecer estables por largos períodos de tiempo.

Este resultado respalda algunas detecciones indirectas que se han registrado previamente de hielo superficial en el polo sur de la Luna. Sin embargo, esos resultados podrían ser explicados por otros fenómenos, como el suelo lunar inusualmente reflectante.
Si hay suficiente hielo en la superficie, dentro de los primeros milímetros, el agua podría ser accesible como un recurso para futuras misiones humanas a la Luna, la cual podría potencialmente convertirse en agua potable para los ocupantes de una base lunar, o “dividirse” en hidrógeno y oxígeno para combustible de cohetes. El oxígeno dividido también podría ser utilizado por los astronautas para respirar.

El hielo de agua superficial también se ha encontrado en otros cuerpos del Sistema Solar, como en el polo norte del planeta Mercurio y en el planeta enano Ceres.