Pourquoi l'atmosphère de la lune est si différente de la Terre

Il est sûr de supposer que vous ne pouvez pas respirer sur la lune. Vous l'avez probablement déjà deviné. Mais non seulement il n'y a pas d'air respirant sur la lune, mais il n'y a pratiquement pas de gaz du tout – du moins pas assez pour qu'un astronaute d'inhaler. Néanmoins, la lune a une atmosphère, bien que celle qui est incroyablement mince. Appelée l'exosphère, l'atmosphère lunaire est environ 100 billions de fois plus mince que celle de la Terre. En fait, il est si incroyablement mince que la plupart de ses particules de gaz neutres n'interagissent jamais les unes avec les autres. En effet, une particule à gaz sur la lune est beaucoup plus susceptible de se faire cacher par une particule chargée du soleil et d'envoyer un sifflement dans l'espace que pour entrer en collision avec l'un de ses types.

Les atmosphères de la Terre et de la Lune ont également des compositions chimiques uniques. Par exemple, alors que la lune a des gaz familiers comme l'oxygène, le dioxyde de carbone et l'azote, les proportions et les origines de ces gaz sont différentes de celles de la Terre. Les scientifiques ont également détecté des isotopes radioactifs dans l'exosphère de la lune que vous ne voulez certainement pas dans vos poumons, comme Argon-40, Radon et Polonium.

Les grandes différences entre les atmosphères des deux corps ont de grandes implications pour les perspectives d'une colonie lunaire. L'exosphère extrême de l'exosphère de la Lune combinée à sa composition étrangère signifie que la récolte de l'air maigre qui serait peu pratique. Mais encore plus accablant pour la vie sur la lune est l'absence d'une magnétosphère pour la protéger des vents solaires. C'est pourquoi le « temps » sur la lune est vraiment dominé par les tempêtes solaires qui font régulièrement exploser l'atmosphère lunaire clairsemée dans l'espace interplanétaire. Dire que les atmosphères de la terre et de la lune sont différentes est un euphémisme.

L'atmosphère de la lune est classée comme une exosphère en raison de sa densité extrêmement faible. À 100 molécules par centimètre cube, cette couche de gaz est presque indiscernable de l'espace vide. En fait, toute la masse de l'exosphère de la lune n'est que de 55 000 livres. C'est à peu près la même masse qu'un camion-benne standard rempli à pleine capacité.

Bien sûr, la Terre a également une exosphère, et elle a la même densité que celle de la Lune. Cependant, l'exoxphère de la Terre dépose au-dessus de quatre autres couches atmosphériques considérablement plus épaisses. À partir de la surface, les principales couches atmosphériques de la Terre sont appelées la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et, enfin, l'exosphère. L'atmosphère dans laquelle nous vivons, la troposphère, compte environ 100 milliards de milliards de molécules par centimètre cube au niveau de la mer. Ainsi, une petite fraction de l'atmosphère de la Terre au niveau de la mer a la même masse que toute l'atmosphère de la lune.

Pour mettre la minceur incroyable d'une exosphère en perspective, considérez la hauteur de l'exosphère de la Terre en réalité de la surface. Il commence à 440 miles du niveau de la mer et s'étend à 6 200 milles dans l'espace. C'est plus loin que même l'orbite de la Station spatiale internationale. L'ISS orbite la Terre à environ 250 miles de la surface, qui est en dessous de l'exosphère et à l'intérieur de la thermosphère. Pendant ce temps, l'exosphère de la lune commence et se termine sur la surface lunaire. En d'autres termes, l'ISS se déplace à travers une atmosphère plus dense que celle de la lune.

Les atmosphères de la Terre et de la Lune sont différentes, mais pas aussi radicalement différentes dans la composition que vous pourriez le supposer. L'atmosphère de la Terre est composée de 78% d'azote gazeux (N2) et de 21% d'oxygène (O2). Le 1% final est un mélange d'argon, de dioxyde de carbone, de néon, d'hélium, de méthane, de krypton et de nombreux autres gaz en quantités mineures.

Étonnamment, presque tous les produits chimiques susmentionnés ont également été détectés sur la lune. En utilisant diverses méthodes, notamment des spectromètres et des détecteurs installés par les astronautes d'Apollo d'origine, les scientifiques ont détecté une diversité de gaz dans l'atmosphère lunaire. La liste comprend des classiques terrestres comme l'azote, l'oxygène, l'argon et le dioxyde de carbone, mais aussi des gaz comme l'hélium-4, le monoxyde de carbone et les isotopes du polonium et du radon.

Mais bien que les molécules puissent se chevaucher, leurs ratios ne le font pas. Selon la feuille d'information sur la lune de la NASA, l'hélium et le néon sont les plus abondants de l'atmosphère lunaire. Mesuré en particules par centimètre cube, l'hélium-4 et le néon sont présents à 40 000, l'hydrogène à 35 000, l'argon-40 à 30 000 et l'argon-36 à seulement 2 000. Après cela, le reste des gaz détectés est signalé en quantités de «trace». Ils sont si rares que leurs estimations numériques sont certes au mieux ténues. Donc, si vous vouliez trouver de l'air respirant sur la lune, ce serait comme chercher une aiguille dans une botte de foin.

La lune a une masse plus petite que la Terre, générant environ ⅙ de la gravité. Alors pourquoi l'atmosphère de la lune n'est-elle pas comparable? La réponse a moins à voir avec la gravité et plus à voir avec le champ magnétique que la Terre a et la lune pas. Grâce au noyau liquide de la Terre, nous profitons d'un puissant bouclier magnétique qui nous protège contre les vents solaires mortels. Le noyau de notre planète est en grande partie composé d'un fer liquide, qui coule dans un rythme cohérent sous les plaques tectoniques et génère un bouclier magnétosphérique radical. La magnétosphère ne fait pas partie de l'atmosphère, car elle n'est pas composée de matière. Au lieu de cela, c'est un champ chargé qui dévie les particules chargées émises par le soleil pendant les tempêtes solaires. Non seulement cette déviation protège les organismes des rayonnements, mais il empêche également les vents solaires de souffler les gaz atmosphériques de la Terre dans l'espace.

Cependant, la Lune n'a pas de magnétosphère, du moins pas une assez puissante pour faire une différence. Il y a des preuves qui suggèrent que la lune a peut-être eu un noyau liquide dans le passé, mais ces jours-ci, la lune est dynamitée à chaque fois que les vents solaires balayent le système solaire. Ces vents soufflent les maigres gaz atmosphériques de la Lune dans le milieu interstellaire où ils échappent à l'attraction gravitationnelle du satellite. À titre de comparaison, les vents solaires sont également en partie responsables de l'atmosphère mince de Mars. La magnétosphère de la planète rouge est nettement plus faible que celle de la Terre, permettant aux particules chargées de pénétrer dans son atmosphère et de frapper les atomes dans l'espace comme des boules de billard. Par conséquent, alors que Mars a environ ⅓ la gravité de la terre, son volume atmosphérique est inférieur à 1% de celui de la Terre.

Soyons reconnaissants pour notre noyau liquide.