De maan heeft wél een atmosfeer, maar die is zo ijldun dat je haar nauwelijks een atmosfeer kunt noemen. Wetenschappers spreken liever van een exosfeer: een uiterst dun omhulsel van gasdeeltjes dat de maan omringt. Ter vergelijking: de luchtdruk op het maanoppervlak is ongeveer tien biljoen keer lager dan die op aarde. Voor mensen is het dus niet bewoonbaar zonder ruimtepak.
Waarom heeft de maan zo weinig atmosfeer?
De zwaartekracht op de maan is ongeveer zes keer zwakker dan op aarde. Dat maakt het erg moeilijk voor de maan om gasmoleculen vast te houden. Wanneer deeltjes door zonnewind of een meteoriетinslag worden losgeslagen van het oppervlak, bewegen ze zo snel dat ze simpelweg ontsnappen aan de maanzwaartekracht en de ruimte in verdwijnen. Op aarde houdt de sterkere zwaartekracht de gassen bij elkaar en beschermt een magnetisch veld de atmosfeer bovendien tegen de zonnewind. De maan heeft zo’n beschermend magnetisch veld nauwelijks, waardoor gasdeeltjes vrijwel continu worden weggeblazen.
Toch is de maanexosfeer niet helemaal leeg. Er zijn kleine hoeveelheden natrium, kalium, helium, argon en waterstof aangetoond. Deze deeltjes komen onder andere vrij door het bombardement van micrometeorieten op het maanoppervlak en door radioactief verval van materialen diep in de maankorst. Helium bereikt de maan via de zonnewind zelf.
Heeft de maan een atmosfeer die vergelijkbaar is met die van planeten?
Nee, de vergelijking gaat niet op. De atmosfeer van de aarde bevat stikstof, zuurstof en tal van andere gassen op een manier die leven mogelijk maakt. De maanexosfeer is zo dun dat gasmoleculen elkaar gemiddeld nooit botsen: ieder deeltje beweegt volledig onafhankelijk van de rest. Dat is het kenmerk van een exosfeer en het verschil met een “echte” atmosfeer zoals die van aarde, Mars of Venus.
Op Mars is de atmosfeer ook dun (ongeveer 1% van de aardse luchtdruk), maar die is nog altijd honderden miljoenen keren dichter dan de maanexosfeer. De maan staat in dat opzicht dichter bij een totaal vacuüm dan bij een planeet met een atmosfeer.
Hoe is de dunne maanexosfeer ontstaan?
De maanexosfeer is geen statisch geheel. Er zijn meerdere processen die steeds nieuwe deeltjes toevoegen en bestaande deeltjes laten ontsnappen. De voornaamste bronnen zijn:
- Zonnewind: deeltjes (voornamelijk helium en waterstof) die door de zon worden uitgestoten en door de maan worden “opgevangen”.
- Sputter-effect: energetische deeltjes uit de zonnewind slaan atomen los uit het maanoppervlak, zoals natrium en kalium.
- Micro-meteorieten: kleine inslagen verdampen oppervlaktemateriaal, dat tijdelijk als gas aanwezig is boven het oppervlak.
- Radioactief verval: elementen zoals argon komen vrij uit de maankorst door radioactief verval van kalium-40.
Al deze processen zorgen voor een voortdurende aanvoer van kleine hoeveelheden gas. Maar omdat de maan ze niet kan vasthouden, is er altijd evenveel verlies als aanvoer. De exosfeer is daarmee een dynamisch evenwicht, niet een vaste laag zoals de stratosfeer of troposfeer op aarde.
Wat betekent dit voor toekomstige maanmissies?
Voor astronauten op de maan verandert de dunne exosfeer weinig aan de praktijk: je hebt nog steeds een volledig gesloten ruimtepak nodig. De exosfeer biedt geen bescherming tegen straling, geen temperatuurregulatie en geen adem-bare lucht. Astronauten van de Apollo-missies hadden dit al vastgesteld: buiten het ruimtepak is overleven op de maan onmogelijk.
Tegelijk is de maanexosfeer wetenschappelijk interessant. Door te meten welke gassen aanwezig zijn en hoe hun concentratie verandert met de positie ten opzichte van de zon, leren wetenschappers meer over de samenstelling van het maanoppervlak en de werking van de zonnewind. NASA’s LADEE-sonde deed dit onderzoek tussen 2013 en 2014 en bracht de samenstelling van de exosfeer gedetailleerd in kaart.
De maan heeft dus wel degelijk een atmosfeer, al is die zo dun dat ze in het dagelijkse taalgebruik nauwelijks meetelt. Het is een fragile, steeds wisselende laag die meer vertelt over het maanoppervlak en de zon dan over bewoonbaarheid. Wie hoopt op een maanwandeling zonder ruimtepak, komt bedrogen uit.
