Alors que la sagesse commune selon laquelle la lune n'a pas d'atmosphère fait partie des connaissances générales depuis des années, un document de la NASA publié en janvier 2014 indique que la lune a une atmosphère avec des gaz comme le potassium et le sodium qui n'apparaissent pas dans l'atmosphère de Vénus, de Mars ou de la Terre. L'atmosphère de la Lune contient beaucoup moins de gaz ; sur Terre, l'atmosphère au niveau de la mer a 10 quintillions de molécules par centimètre cube, alors que ce même centimètre cube n'a que 1 million de molécules sur la lune. Ainsi, si l'atmosphère lunaire est assez mince, elle existe néanmoins.
La mission Apollo 17 a utilisé l'expérience de composition atmosphérique lunaire sur la surface lunaire pour analyser à quoi ressemblait l'air sur la lune. Cette étude a trouvé des quantités minuscules de plusieurs types différents de molécules et d'atomes, tels que l'argon, l'hélium et éventuellement l'ammoniac, le dioxyde de carbone, le néon et le méthane. Des chercheurs sur Terre utilisant des télescopes conçus pour bloquer la lumière lunaire ont capturé des images de la lueur que les atomes de potassium et de sodium créent lorsqu'ils reçoivent de l'énergie du soleil. Ces gaz provenaient probablement des particules du vent solaire et des photons à haute énergie, ainsi que de l'évaporation des matériaux de surface, des matériaux saisis lors de l'impact des météorites et des comètes, et le gaz provient de l'intérieur de la lune.
