一直以来，月球上有没有水和空气这一问题在学术界争论不休。19世纪60年代，苏格兰数学家麦克斯韦和奥地利物理学家玻尔兹曼分别发现了气体动力理论，指出分子的平均速率与绝对温度成正比，与分子质量平方成反比。任何天体都有自己的“逃逸速度”，当物体运动速度达到或超过“逃逸速度”时，不论是飞船还是分子，都会永远离开这个天体。

地球的“逃逸速度”是11.2千米/秒，即第三宇宙速度，因此，地球大气在几十亿年之内不会有太多损失。但如果地球的平均温度快速升高到一定的值，则地球会很快损失掉它的全部大气，成为一个没有空气和水的行星。月球的“逃逸速度”为2.37千米/秒，同一气体中相当多的分子会超过此速度而散失。

月球上没有液态水，当然更没有江河湖海。水易蒸发变成气体，在适当温度下，水蒸气又重新凝结成液体的水。所以，在特定温度下，只要水蒸气不被带走，液体水与水蒸气就很容易取得平衡。但如果没有水蒸气，就没有这种平衡，越来越多的水蒸发成水蒸气，直到一滴都不剩。如果月球上有水，那么当水成为水蒸气后就会散失到宇宙空间中去，这是因为月球引力拉不住相对分子质量为18的水分子。这样，月球的水就会全部蒸发掉。并且，在月球最初形成的阶段，由于温度非常高，即便是坚硬的岩石也会被融化，因此，更不可能有水的存在。

从月球的质量和半径的数据可以算出月球的重力只有地球表面重力的1/6，地球上一个体重60千克的人，到月球上只有10千克重。微弱的重力使月球更加保持不住大气层。另外，由于月球自转速度慢，使得太阳会长时间照射在月球的一面上，再加上没有大气层的保护，使得月球的温度比地球高出许多，这更降低了月球上存在水的可能性。

在月球上，生命的三大基本要素——空气、水和适宜的温度，一样也不具备。因此，对于月球表面的环境，我们可以用一句话来概括：月球是一个无风、无水、无声响、无生命、冷热剧变的荒凉的世界。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创，转载时务请注明出处。