Een nieuwe studie toont aan dat er een atmosfeer werd gevormd rond de oude maan, 3 tot 4 miljard jaar geleden, toen intense vulkaanuitbarstingen gassen sneller boven het oppervlak spuwden dan ze naar de ruimte konden ontsnappen. De studie, ondersteund door NASA's Solar System Exploration Research Virtual Institute, werd gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven .

Als je naar de maan kijkt, donkere oppervlakken van vulkanisch basalt kunnen gemakkelijk worden gezien om grote inslagbassins te vullen. Die zeeën van basalt, bekend als maria, barstte los terwijl het binnenste van de maan nog heet was en magmatische pluimen voortbracht die soms het maanoppervlak doorbraken en honderden kilometers stroomden. Analyses van Apollo-monsters geven aan dat magma's gascomponenten bevatten, zoals koolmonoxide, de ingrediënten voor water, zwavel, en andere vluchtige soorten.

Bij nieuw werk, Dr. Debra H. Needham, Onderzoekswetenschapper van NASA Marshall Space Flight Center, en Dr. David A. Kring, Universities Space Research Association (USRA) Senior Staff Scientist, bij het Lunar and Planetary Institute (LPI), berekende de hoeveelheden gassen die opstegen uit de uitbarstende lava's terwijl ze over het oppervlak stroomden en toonde aan dat die gassen zich ophoopten rond de maan om een ​​tijdelijke atmosfeer te vormen. De atmosfeer was het dikst tijdens de piek in vulkanische activiteit ongeveer 3,5 miljard jaar geleden en, wanneer gemaakt, zou ongeveer 70 miljoen jaar hebben bestaan ​​voordat het verloren ging in de ruimte.

De twee grootste pulsen van gassen werden geproduceerd toen lavazeeën ongeveer 3,8 en 3,5 miljard jaar geleden de Serenitatis- en Imbrium-bekkens vulden, respectievelijk. De marges van die lavazeeën werden verkend door astronauten van de Apollo 15 en 17 missies, die monsters verzamelden die niet alleen de leeftijden van de uitbarstingen opleverden, maar bevatte ook bewijs van de gassen die werden geproduceerd door de uitbarstende maanlava's.

NASA's Needham zegt:"De totale hoeveelheid H2O die vrijkomt tijdens de plaatsing van de merriebasalt is bijna twee keer de hoeveelheid water in Lake Tahoe. Hoewel veel van deze damp verloren zou zijn gegaan in de ruimte, een aanzienlijk deel heeft mogelijk zijn weg naar de maanpolen gevonden. Dit betekent dat sommige van de maanpolaire vluchtige stoffen die we aan de maanpolen zien, mogelijk binnen in de maan zijn ontstaan."

David Kring merkt op, "Dit werk verandert onze kijk op de maan drastisch van een luchtloos rotsachtig lichaam naar een die vroeger werd omringd door een atmosfeer die meer voorkomt dan die rond Mars vandaag." Toen de maan die atmosfeer had, het was bijna 3 keer dichter bij de aarde dan het nu is en zou bijna 3 keer groter aan de hemel zijn verschenen.

Deze nieuwe foto van de maan heeft belangrijke implicaties voor toekomstige verkenningen. De analyse van Needham en Kring kwantificeert een bron van vluchtige stoffen die mogelijk vanuit de atmosfeer in koude, permanent beschaduwde gebieden in de buurt van de maanpolen en, dus, kan een bron van ijs vormen die geschikt is voor een duurzaam maanverkenningsprogramma. Vluchtige stoffen gevangen in ijzige afzettingen kunnen lucht en brandstof leveren voor astronauten die operaties op het maanoppervlak uitvoeren en, mogelijk, voor missies buiten de maan.

In het afgelopen decennium is de zoektocht naar vluchtige stoffen in de maan en op het oppervlak van de maan is geïntensiveerd. Die vluchtige stoffen kunnen aanwijzingen bevatten over het materiaal dat is samengesmolten om de aarde en de maan te vormen en, dus, onze planetaire oorsprong. De vluchtige stoffen kunnen ook de in-situ middelen leveren die nodig zijn voor aanhoudende activiteiten op het maanoppervlak die mogelijk volgen op de ontwikkeling van NASA's nieuwe Orion-bemanningsvoertuig en een Gateway-structuur die in een baan om de maan kan draaien. In aanvulling, robotachtige activa, zoals NASA's Resource Prospector, worden ontwikkeld om de aard en verspreiding van vluchtige afzettingen te onderzoeken die mogelijk geschikt zijn voor wetenschappelijke analyse en herstel. Op basis van de nieuwe resultaten van Needham en Kring, die activa kunnen ijs herstellen dat gedeeltelijk bestaat uit vluchtige stoffen die meer dan 3 miljard jaar geleden uit vulkanische scheuren zijn uitgebarsten.