Il est évident que vous ne pouvez pas respirer sur la Lune; la réalité est encore plus frappante. L’exosphère lunaire – son atmosphère très mince – est environ 100 000 milliards de fois plus légère que celle de la Terre, ce qui en fait essentiellement un vide. Cette extrême rareté signifie que les molécules de gaz neutres entrent rarement en collision les unes avec les autres; au lieu de cela, les particules du vent solaire les entraînent généralement dans l'espace.
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L’exosphère de la Lune ne contient qu’environ 100 molécules par centimètre cube, ce qui est presque impossible à distinguer de l’espace vide. Au total, sa masse est modeste de 55 000 livres, comparable à celle d'un camion-benne plein. Pour le contexte, l’exosphère terrestre a la même densité mais se situe au-dessus de quatre couches beaucoup plus épaisses :la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère. La troposphère, où nous vivons, contient environ 100 milliards de molécules par centimètre cube au niveau de la mer. Ainsi, une tranche microscopique de l’air à la surface de la Terre dépasse la totalité de l’exosphère de la Lune.
L’exosphère terrestre commence à environ 440 milles au-dessus de la surface et s’étend jusqu’à environ 6 200 milles, au-delà de l’orbite de 250 milles de la Station spatiale internationale. En revanche, l’exosphère de la Lune commence et se termine à la surface, laissant l’ISS voyager à travers une atmosphère beaucoup plus dense.
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Les deux atmosphères planétaires partagent des gaz communs – azote, oxygène, argon, dioxyde de carbone – mais leurs proportions diffèrent considérablement. La fiche d'information sur la Lune de la NASA montre que l'hélium-4 et le néon sont les gaz lunaires les plus abondants, avec des concentrations de 40 000 et 35 000 particules par centimètre cube, respectivement. L'argon‑40 et l'argon‑36 suivent à 30 000 et 2 000 particules. Des traces d'hydrogène, de monoxyde de carbone et même d'isotopes radioactifs comme le polonium et le radon ont été détectées par les spectromètres de l'ère Apollo. Ces gaz traces sont bien trop rares pour fournir de l'air respirable.
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La gravité inférieure de la Lune – environ un sixième de celle de la Terre – joue un rôle, mais l’absence d’une magnétosphère substantielle est le facteur décisif. Le noyau de fer liquide de la Terre génère un champ magnétique robuste qui dévie le vent solaire, protégeant ainsi la vie et l’atmosphère de l’érosion. La Lune ne dispose pas d’un tel bouclier, permettant aux particules chargées de détruire son exosphère ténue. Ce processus reflète ce qui dépouille Mars de sa fine atmosphère qui, malgré une gravité représentant seulement un tiers de celle de la Terre, contient moins de 1 % de la masse atmosphérique de la Terre.
Par conséquent, récupérer l’air respirable de l’exosphère de la Lune n’est pas pratique, et l’absence de protection magnétique rend les gaz restants vulnérables à l’érosion continue du vent solaire. Ces conditions soulignent pourquoi l’atmosphère de la Lune est un environnement hostile à l’habitation humaine.