Wat zijn de oorzaken van de extreme temperatuurverschillen op de maan?

De maan is misschien de beste metgezel van de aarde, maar de omstandigheden op het oppervlak van deze twee buren zijn enorm verschillend. In tegenstelling tot de aarde, die over een groot deel van het oppervlak een gematigde temperatuur handhaaft, schommelt de maan tussen extreme hitte en extreme kou. De belangrijkste reden voor deze extreme temperatuurverschillen is het ontbreken van een atmosfeer op de maan.

Op het luchtloze oppervlak van de maan hangen de temperaturen grotendeels af van het feit of een bepaald punt in het zonlicht of in de schaduw ligt. Delen van het oppervlak die volledig zonlicht ontvangen, kunnen temperaturen bereiken van rond de 121 graden Celsius of 250 graden Fahrenheit. Beschaduwde gebieden en de donkere kant van de maan dalen doorgaans tot -157 graden Celsius of -250 graden Fahrenheit. De polen van de maan kunnen nog kouder worden: de Lunar Reconnaissance Orbiter heeft dieptepunten van -238 graden Celsius (-396 graden Fahrenheit) gedetecteerd aan de zuidpool en -247 graden Celsius (-413 graden Fahrenheit) aan de noordpool, temperaturen die zelfs kunnen wedijveren met die op het oppervlak van Pluto.

De reden voor dit extreme temperatuurverschil is het ontbreken van een atmosfeer op de maan. De aarde en de maan ontvangen vergelijkbare hoeveelheden energie van de zon, maar in het geval van de aarde buigt de atmosfeer af en absorbeert een deel van die warmte. Als de zonnestralen de gasmoleculen die de planeet omringen raken, absorberen die moleculen een deel van de energie en doorgeven door de hele atmosfeer, waardoor de hele planeet wordt verwarmd in plaats van alleen de directe gebieden zonlicht. Deze diffusie van energie verlaagt de maximale temperatuur, en aangezien de maan niet zo'n beschermende deken heeft, zijn de maximale temperaturen verzengend.

Een atmosfeer vangt ook de energie van de zon op, in een proces dat bekend staat als het broeikaseffect. Wanneer de energie van de zon door de atmosfeer komt en het aardoppervlak raakt, reflecteert die energie van het oppervlak en terug naar de ruimte. Op vrijwel dezelfde manier waarop gasmoleculen energie absorberen en vasthouden op weg naar binnen, vangen en reflecteren deze moleculen energie op weg naar buiten, waardoor de warmte van de planeet behouden blijft, zelfs aan de donkere kant. Op de maan verdwijnt echter alle energie die van het oppervlak weerkaatst, gewoon in het vacuüm, waardoor de schaduwgebieden van het oppervlak extreem koud worden.

Deze extreme temperaturen veroorzaakt door het vacuüm van de ruimte vormen een aantal grote zorgen voor ruimteverkenners, die gespecialiseerde apparatuur en technieken nodig hebben om oververhitting of bevriezing te voorkomen. Apollo-ruimtevaartuigen op weg naar de maan maakten bijvoorbeeld gebruik van passieve thermische controle, ook wel de "barbecue roll" - een langzame rotatie van het schip om zijn as om de temperatuur van het vaartuig te behouden gelijk gemaakt. Eenmaal op het maanoppervlak moesten astronauten vertrouwen op zware ruimtepakken met ingebouwde temperatuurregelsystemen om oververhitting in het zonlicht of vastvriezen in de schaduw te voorkomen.