1. L’échappement atmosphérique Les atmosphères sont liées à leur planète par l'effet du champ de gravité de celle-ci. Si celui-ci n'est pas suffisant, l'atmosphère n'est pas stable et « s'échappe ». Concrètement, si une molécule atmosphérique acquiert une vitesse qui excède une valeur seuil, appelée vitesse de libération, elle est perdue. La vitesse de libération est proportionnelle à √M, où M est la masse de la planète. Si on considère uniquement l'agitation des molécules en rapport avec la température (c'est ce qu'on appelle l'échappement thermique), une molécule de masse m a une vitesse proportionnelle à √(T/m), où T est la température de l'atmosphère. Ces deux formules indiquent que (i) les planètes les plus massives et les moins chaudes gardent mieux leurs atmosphères (ii) les molécules les plus légères s'échappent plus facilement que les molécules les plus lourdes. On peut ainsi comprendre très simplement pourquoi la Terre a une atmosphère mais pas la Lune (effet de M), pourquoi l'atmosphère des planètes telluriques ne contient pour l'essentiel que des gaz lourds (effet de m), et pourquoi Mars a une atmosphère mais pas Mercure (effet de T). Il existe d'autres mécanismes d'échappement que l'échappement thermique. Par exemple, l'interaction du vent solaire avec les atmosphères peut conduire à un échappement encore plus important. C'est notamment le cas pour les planètes dépourvues de champ magnétique (comme Mars), puisque celui-ci « protège » les hautes atmosphères des particules du vent solaire.