Атмосфера могла или лечь на поверхность планеты, или улететь от планеты. Первое невозможно, из-за хаотического довольно быстрого движения молекул (точнее нужны температуры близкие к абсолютному нулю. А вот улететь могли. Есть так называемая скорость убегания (вторая космическая скорость) - когда тело имеет эту скорость, оно может убежать от планеты. Оно целиком определяется гравитацией. У Земли эта скорость примерно 11,2 км/сек, а вот у Луны 2,4 км/сек.
Средние скорости газов велики у водорода, к примеру, 1,8 км/сек, у воздуха в среднем, примерно 0,5 км/сек. Но это средние скорости. Всегда есть молекулы, скорости которых превышают среднюю даже в разы. Обмен энергиями при столкновениях, высокие температуры Луны и тд, привело к тому, что постепенно, начиная с верхних слоев, воздух улетучился. Сначала более легкие газы, потом тяжелые.
Отсутствие магнитного поля, действие солнечного ветра еще пичины отсутствия атмосферы. Но уже достаточно.
Если раньше атмосфера на Луне и могла быть более плотной, то только потому, что внутри Луны протекали активные процессы, сопровождающиеся бОльшим чем сейчас выделением газов. Потом Луна остыла, процессы прекратились и атмосфера практически исчезла.