Adivina, ¿dónde hay «mar», pero no agua? En la Luna. Desde el Mar de la Lluvia, el Mar Sereno y el Mar Claros hasta el Mar Fértil y el Mar Nuboso, y desde el Arroyo de Ariadna hasta la Bahía del Arcoíris y el Océano de las Tormentas, la Luna está llena de nombres relacionados con el agua. Sin embargo, las rocas lunares recolectadas durante el «Programa Apolo» estadounidense del siglo XX resultaron ser extremadamente secas, incluso más que los desiertos más secos de la Tierra. Por lo tanto, aparte de los nombres, la Luna y el agua parecen no tener ninguna relación.
Esta consecuencia directa hace que la posibilidad de establecer una base a largo plazo o permanente en la Luna parezca remota. El agua es un portador de hidrógeno y oxígeno muy eficiente, fácil de usar y almacenar, y puede satisfacer las necesidades diarias de los humanos, producir propulsores para cohetes y abastecer de combustible al sistema de transporte entre la Tierra y la Luna. Imagínense a los astronautas que trabajan en la Luna durante muchos días sin poder ducharse. Sin agua en la Luna, construir y operar una base lunar requeriría transportar agua desde la Tierra, lo que sería muy costoso.
Sin embargo, tal vez la respuesta al enigma anterior no sea del todo correcta. A diferencia del ángulo de inclinación de 23,5° entre el ecuador y el eclíptico de la Tierra, el ángulo entre el ecuador y el eclíptico de la Luna es de solo alrededor de 1,5°. La configuración del eje de rotación casi perpendicular al plano del ecuador hace que algunas zonas de los polos lunares puedan estar en oscuridad permanente. El orbitador lunar japonés «Kaguya» descubrió que efectivamente existen zonas de sombra permanente en los polos lunares. Allí, la temperatura se mantiene en torno a los 50 K (-223 °C) y se las denomina «trampas criogénicas». Como resultado, el hielo de agua traído por los meteoritos se acumularía y se conservaría permanentemente en estas trampas criogénicas.
De hecho, desde hace casi medio siglo, los astrónomos han estado debatiendo la posibilidad de que haya hielo en la Luna. Pero no fue hasta principios de la década de 1990 que surgieron algunas pistas, y su origen fue inesperadamente más hostil que el entorno lunar: Mercurio. En aquel entonces, los astrónomos utilizaron radares para explorar la superficie de Mercurio y recibieron ecos de las zonas de sombra permanente de los cráteres polares de Mercurio. A juzgar por las características de estos ecos, parecía que había una capa gruesa de hielo.
Impulsados por esta «buena noticia», en 1994 los científicos instalaron un radar en el orbitador lunar estadounidense «Clementine». Cuando pasó sobre el polo sur de la Luna, las señales reflejadas «sugirieron» la presencia de hielo. Sin embargo, muchas personas cuestionaron esto.
En 1998, el orbitador lunar estadounidense «Lunar Prospector» llevó un espectrómetro de neutrones para medir la energía de los neutrones producidos por la radiación cósmica al impactar en la superficie lunar. Si estos neutrones chocaban con los átomos de hidrógeno de la capa superior del suelo lunar, su velocidad se reduciría drásticamente. Al medir la proporción entre neutrones rápidos y lentos, demostró de manera convincente que las regiones polares de la Luna son ricas en átomos de hidrógeno, que probablemente proceden del hielo mezclado en el suelo lunar.
En los últimos años, la Luna ha sido objeto de una nueva oleada de exploración. El orbitador lunar estadounidense «Lunar Reconnaissance Orbiter» descubrió que la temperatura de las zonas de sombra permanente de los cráteres polares lunares era de solo -240 °C. Esta temperatura no solo permite almacenar hielo de agua o hidrógeno durante miles de millones de años, sino que también convierte a estas zonas de sombra permanente en los lugares más fríos del Sistema Solar. También detectó señales de agua en las zonas de sombra cerca del polo sur de la Luna, que eran más fuertes de lo esperado.
Posteriormente, el «Mineralogy Explorer» del orbitador lunar indio «Chandrayaan-1» también descubrió moléculas de agua en la Luna. Aunque estas moléculas de agua solo existían en la capa superior de 1-2 mm de la superficie lunar, su distribución era muy amplia y las señales de las mismas eran más fuertes cuanto más al norte se encontraban. Al mismo tiempo, estas señales variaban cíclicamente con el día y la noche.
La evidencia decisiva de la existencia de hielo de agua en las zonas de sombra permanente de los cráteres lunares provino del impacto activo de la «Lunar Crater Observation and Sensing Satellite» estadounidense contra la Luna. Se compone de dos partes:Lo lograron. La parte predominante fue el segundo etapa del cohete «Centauro» del tipo «Dios del Universo 5», y la otra parte fue el detector «Pastor». El 9 de octubre de 2009, el cohete «Centauro» impactó contra el cráter Cabo de la Antártida lunar a una velocidad de más de 2,4 kilómetros por segundo. El detector «Pastor» observó el evento durante aproximadamente 4 minutos. Cuando los átomos y las moléculas se excitan, emiten radiación de una longitud de onda específica, que puede ser detectada por un espectrómetro. Los espectrómetros de infrarrojo cercano, visible y ultravioleta a bordo del «Pastor» detectaron los materiales expulsados por el impacto. El espectrómetro de infrarrojo cercano detectó señales de agua, y el espectrómetro de ultravioleta detectó hidróxido de hidrógeno. En total, se encontraron 95 litros de agua. Esta cifra es solo el límite inferior de la cantidad total de agua almacenada en el cráter. Análisis posteriores indicaron que había aún más hielo de agua allí.