“Siamo giunti alla convinzione che la superficie della Luna non e’ affatto liscia, uniforme e di sfericita’ esattissima […] ma, al contrario, diseguale, scabra, ripiena di cavità e di sporgenze, non altrimenti che la faccia stessa della Terra, la quale si differenzia qua per catene di monti, la’ per profondita’ di valli.” Così la Luna è descritta da Galileo Galilei nella sua opera rivoluzionaria, il Sidereus Nuncius. Galileo aveva colto alcuni degli aspetti che caratterizzano la Luna, unico satellite naturale della Terra. La superficie della Luna consiste essenzialmente di due tipi di terreno: uno, relativamente chiaro, che riflette il 15-18% della luce solare; l’altro, più scuro, che ha una riflettività del 7-8%. Le zone chiare, che coprono circa il 70% dell’emisfero visibile da Terra, sono in generale più elevate e vengono perciò chiamate altopiani. Le zone oscure, più levigate, sono dette mari. Esse si trovano quasi esclusivamente nell’emisfero rivolto verso la Terra, sicché, nel complesso, costituiscono poco più del 15% della superficie lunare.
La diversa riflettività degli altopiani e dei mari dipende dalla loro differente composizione chimica. Le rocce tipiche degli altopiani sono le anortositi, costituite principalmente da ossidi di silicio, alluminio, calcio e magnesio. I mari sono costituiti da basalti, simili ai loro analoghi terrestri, salvo il fatto di essere più poveri di elementi volatili e più ricchi di ferro, titanio e magnesio.La superficie lunare è costellata da crateri di ogni dimensione, sulla cui origine, in passato, sono state formulate due ipotesi: l’ipotesi vulcanica, secondo cui i crateri si sarebbero formati (come le caldere terrestri) in seguito allo sprofondamento di vulcani spenti; e l’ipotesi degli impatti, secondo cui essi sarebbero stati scavati da meteoriti. Le missioni spaziali hanno dimostrato che i crateri da impatto costituiscono l’enorme maggioranza dei crateri lunari; ciò è indicato dalle caratteristiche morfologiche di molti di essi: per es., dalla loro struttura a raggi e dalla presenza, intorno ai crateri maggiori, di crateri secondari più piccoli, scavati dai materiali espulsi nell’urto principale. I crateri aventi diametri maggiori di 300 km vengono più propriamente chiamati bacini.
L’intera superficie della Luna è ricoperta da uno spesso strato di pietre e polvere, chiamato regolite, derivata dalla frammentazione delle rocce originarie a opera delle meteoriti. Lo spessore del manto di regolite varia da una regione all’altra: nei mari esso è di 5-10 m, mentre negli altopiani può raggiungere i 100 m.La luna è praticamente sprovvista di atmosfera. Sulla superficie lunare vi è una fortissima escursione termica giornaliera. Ciò dipende da due fattori: dalla summenzionata mancanza di atmosfera e dala lunghezza del giorno e della notte che durano circa due settimane ciascuno. Nella fascia equatoriale, esplorata nelle missioni Apollo, la temperatura, durante il giorno, sale fino a ?110 °C mentre, durante la notte, scende a ??170 °C. Intorno ai poli, dove i raggi del Sole giungono sempre molto bassi sull’orizzonte, la temperatura è relativamente mite e costante. Cosa sappiamo sulla struttura interna della Luna? Essa è un corpo celeste internamente differenziato per cui, come la Terra, ha una crosta geochimicamente distinta, un mantello, la cui astenosfera è parzialmente fusa (di fatto le onde S rilevate dai sismografi non sono in grado di attraversarla), e un nucleo.
