La surface de la Lune connaît des variations extrêmes de température, la rendant l'un des environnements les plus hostiles du système solaire. Pendant le jour lunaire, les températures peuvent dépasser 100 degrés Celsius, tandis qu'à l'obscurité, elles peuvent chuter à moins 100 degrés Celsius. Ce phénomène est attribué à l'absence d'atmosphère, qui sur Terre modère les extrêmes de température, permettant à la surface de la Lune d'absorber et de rayonner de la chaleur uniquement en fonction de l'exposition au soleil.
Des données analysées par des experts, dont John Monnier, professeur d'astronomie à l'Université du Michigan, indiquent que le régolithe de la Lune joue un rôle significatif dans ces variations de température. Le régolithe est un mauvais conducteur de chaleur, ce qui entraîne des changements rapides de température sur la surface tout en isolant le sous-sol. Les mesures effectuées lors des missions Apollo ont révélé que les températures sous la surface étaient plus chaudes de 40 à 45 kelvins par rapport à l'extérieur lunaire.
Des recherches supplémentaires utilisant l'Orbiteur Reconnaissance Lunaire (LRO) de la NASA, lancé en 2009, ont découvert des anomalies thermiques localisées. Les résultats de 2022 ont démontré que les zones ombragées dans certains puits lunaires maintenaient une température constante de 17 degrés Celsius, indiquant un potentiel pour une habitation humaine future.
Les pôles lunaires présentent des environnements thermiques uniques en raison de l'angle bas du soleil. Les cratères en ombre permanente, en particulier au pôle sud, peuvent atteindre des températures aussi basses que moins 248,15 degrés Celsius. Ces cratères sont protégés de la lumière directe du soleil et des sources de chaleur secondaires, telles que le rayonnement solaire réfléchi, soulevant la possibilité de particules de glace piégées qui pourraient être cruciales pour les futures missions d'exploration lunaire.
Comprendre la dynamique thermique de la Lune est vital pour concevoir des équipements capables de résister à ses conditions et pour planifier d'éventuelles colonies. Des études continues visent à doter les futures missions des connaissances nécessaires pour naviguer et prospérer dans l'environnement lunaire.