宇宙にはなぜ空気が存在しないのか？

結論：宇宙には空気を閉じ込める重力も容器もないため、自然に空気は存在できない

宇宙には私たちが普段呼吸しているような「空気」がありません。その最大の理由は、空気を構成する気体分子が自由に動ける環境にあり、それを引き留める「重力」や「囲い」が存在しないからです。地球のように重力があり、空気が逃げ出せない仕組みがない限り、気体は広がり続けてしまうのです。

まず「空気」とは何かを簡単に確認しましょう。空気は目に見えない気体の混合物で、主に以下の成分で構成されています。

私たちが呼吸する際に使っているのはこの空気であり、これがなければ人間は生きていくことができません。空気は常に周囲にあるように思えますが、実はとても繊細なバランスによって保たれているのです。

地球に空気があるのは、いくつかの要因が組み合わさっているからです。

地球には空気を引き寄せ、地表付近にとどまらせるだけの重力があります。重力がなければ、空気の分子はどこまでも拡散してしまい、地球を覆う大気層は存在しなくなります。

地球は質量が大きく、逃げようとする空気分子を十分に引き止める力があります。たとえば月の重力は地球の6分の1しかないため、大気を維持できません。

地球は強い磁場を持っており、太陽からの強烈な太陽風（プラズマの流れ）から大気を守っています。もし磁場がなければ、長い年月をかけて大気が少しずつ宇宙へ吹き飛ばされてしまう可能性があるのです。

宇宙空間の大部分には、天体のように空気を引き留めるだけの強い重力が存在しません。そのため、気体分子がそこに留まり続けることができず、拡散してしまいます。

地球は重力によって「見えない容器」を作っていますが、宇宙空間にはそうした閉じた構造がありません。気体は壁や容器がなければ、すぐに広がってしまう性質を持っているため、宇宙空間には空気を保つ環境がないのです。

空気中の分子は常に動いており、温度が高いとさらに活発になります。重力が弱いと、この動きによって分子がどんどん宇宙空間へ逃げ出してしまいます。たとえば火星も地球に比べて重力が小さいため、大気の多くを失ってしまったと考えられています。

空気が存在しない宇宙空間では、地上とはまったく異なる現象が起こります。

宇宙飛行士が宇宙で活動できるのは、宇宙服が「空気を持ち歩く密閉型の空間」だからです。宇宙服の中には、呼吸用の酸素が常に供給され、外の真空状態と隔絶されています。さらに、温度調節や圧力調整のシステムも搭載されており、まさに「移動可能な小さな地球」のような存在です。

月には大気がほとんど存在しません。重力が地球の約6分の1しかないため、大気を保持できないのです。

火星には薄い大気があります。主成分は二酸化炭素で、地球の1％ほどの大気圧しかありません。酸素がほとんどないため、そのままでは呼吸できません。

金星には濃密な大気がありますが、成分は主に二酸化炭素で、地表の気圧は地球の90倍以上。高温・高圧・酸の雲といった過酷な環境です。

空気をその場で作り出す技術はあります。国際宇宙ステーション（ISS）では、次のような方法が使われています。

これらの方法は密閉空間でしか機能しません。宇宙全体に空気を満たすことは現実的に不可能です。

宇宙に空気がないのは、気体を引き留めるだけの重力や囲いがないからです。地球は絶妙な重力、磁場、大きさによって空気を維持できています。宇宙に空気がない理由を知ることで、私たちがどれほど貴重な環境の中で生きているのかが分かるでしょう。

空気がある地球は奇跡の星なのです。