A atmosfera da Lua é uma camada muito rarefeita de gases que a envolve, consistindo apenas numa exosfera.^[2] Para a maioria dos efeitos práticos, considera-se que a Lua é cercada por vácuo. A elevada presença de partículas atômicas e moleculares na sua vizinhança (comparada ao meio interplanetário), considerada como a atmosfera lunar para efeitos científicos, é desprezível em comparação com o envoltório gasoso da Terra e da maior parte dos planetas do Sistema Solar – menos de cem trilhonésimos (10⁻¹⁴) da densidade da atmosfera terrestre no nível do mar. Por outro lado, considera-se que a Lua não possui atmosfera, pois ela não pode absorver quantidades mensuráveis de radiação, não parece possuir camadas ou auto-circulação e requer reabastecimento constante, dada a alta taxa em que a atmosfera é perdida para o espaço. O vento solar e a desgaseificação não são fontes primárias para a atmosfera terrestre, nem para qualquer atmosfera estável.

Uma fonte para a atmosfera lunar é a desgaseificação, a liberação de gases como o radônio e o hélio resultante do decaimento radioativo internamente à crosta e ao manto. Outra fonte importante é o bombardeamento da superfície lunar por micrometeoritos, o vento solar e a luz do Sol, num processo conhecido como pulverização catódica.^[3]

Os gases podem:

• ser reabsorvidos pelo regolito como resultado da gravidade da Lua;
• escapar da Lua totalmente, se a partícula estiver se movendo para cima à velocidade de escape lunar de 2,38 km/s ou superior;
• ser perdidos para o espaço pela pressão de radiação solar ou, se os gases estiverem ionizados, por serem varridos pelo campo magnético do vento solar.

Até recentemente, era aceito por quase todos que a Lua virtualmente não tem atmosfera. Assim como a descoberta de água na Lua transformou o nosso conhecimento sobre o vizinho celestial mais próximo da Terra, estudos recentes confirmam que a Lua efetivamente possui uma atmosfera consistindo de alguns gases pouco usuais, incluindo sódio e potássio, que não são encontrados nas atmosferas da Terra, Marte e Vênus. A atmosfera da Lua consiste de uma quantidade infinitesimal de ar, quando comparada com a atmosfera terrestre. Ao nível do mar na Terra, cada centímetro cúbico de atmosfera contém aproximadamente 10¹⁹ moléculas; por comparação, a atmosfera lunar contém menos de 10⁶ moléculas no mesmo volume, o que, na Terra, é considerado um vácuo muito bom. Na verdade, a densidade da atmosfera na superfície lunar é comparável à dos limites da atmosfera terrestre onde orbita a Estação Espacial Internacional.^[4]

Os elementos sódio e potássio foram detectados na atmosfera da Lua utilizando-se métodos espectroscópicos baseados na Terra, enquanto os isótopos radônio-222 e polônio-210 foram inferidos a partir dos dados obtidos pelo espectrômetro de partículas alfa Lunar Prospector.^[5] O argônio-40, hélio-4, oxigênio e/ou metano (CH₄), gás nitrogênio (N₂) e/ou monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂) foram identificados por detectores in-situ instalados pelos astronautas do Projeto Apollo.^[6]

As abundâncias médias dos elementos conhecidos como presentes na atmosfera lunar, em átomos por centímetro cúbico, são as seguintes:

• Argônio: 40 000
• Hélio: 2 000–40 000
• Sódio: 70
• Potássio: 17
• Hidrogênio: menos de 17

Isto leva a aproximadamente 80 mil átomos por centímetro cúbico, marginalmente maior do que a quantidade que se supõe existir na atmosfera de Mercúrio.^[7] Ao mesmo tempo em que isto excede em muito a densidade do vento solar, que é usualmente da ordem de apenas alguns prótons por centímetro cúbico, é virtualmente um vácuo em comparação com a atmosfera da Terra.

A Lua pode também ter uma tênue “atmosfera” de poeira em estado de levitação eletrostática.^[8]

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