“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 questo satellite, l’unico, della Terra. La Luna è un corpo celeste che non ha atmosfera, e ha una massa di circa 80 volte minore della Terra; con essa la Luna instaura una reciproca attrazione gravitazionale e forma un sistema planetario doppio in movimento (il sistema Terra-Luna).
Guardando la superficie lunare, è possibile individuare delle strutture che ne caratterizzano il paesaggio:
- mari: ampie pianure lunari individuabili per il colore scuro, ricoperte di una miscela di polveri sottili e detriti (regolite), che occupano circa un quinto della superficie lunare.
- altopiani: aree più chiare che occupano la maggior parte del territorio lunare, caratterizzate dalla presenza di rocce molto antiche (diversi miliardi di anni).
- rilievi: vere e proprie montagne, la cui altitudine, non essendovi un parametro di riferimento - sulla Terra è il livello del mare - non è facilmente confrontabile con i rilievi terrestri. Si può parlare quindi non tanto di altezza rispetto a un livello di riferimento quanto di elevazione rispetto a una “base”, e in questo senso vi sono sulla luna monti di altezza intorno ai 6000 metri.
- crateri: molto numerosi e dalle forme più varie, sono la più nota caratteristica della superficie lunare. Sulla loro origine gli astronomi hanno discusso per secoli: chi propendeva per l’origine vulcanica, chi per l’effetto dell’impatto di meteoriti. Le informazioni provenienti dai viaggi spaziali – ricordiamo che sulla Luna il primo “allunaggio” umano è del 20 luglio 1969, il sesto e ultimo, a tutt’oggi, dell’ 11 dicembre 1972 - hanno messo d’accordo la maggior parte degli astronomi sul fatto che la maggior parte dei crateri abbiano origine meteoritica, ma che ve ne sia anche di vulcanici, il che denuncia una probabile attività vulcanica, oramai esauritasi.
L’attività vulcanica ora non c’è più e anche quella sismica è considerevolmente inferiore a quella della Terra. Basandosi sulla pur modesta attività sismica, si è arrivati comunque a ritenere che al suo interno la Luna presenta una struttura simile alla Terra, a gusci concentrici: una crosta più esterna con uno spessore di circa 60 km, un mantello, con spessore ben più ampio (più di 1000 km) e un nucleo, in profondità, la cui densità è inferiore a quello terrestre.
Esistono diverse ipotesi su come la Luna si possa essere originata:
L’ipotesi della fissione, ovvero del distaccamento di materiale terrestre fuso durante la formazione della Terra. Un po’ di materia magmatica incandescente che ruota su se stessa a velocità incalcolabili si stacca per effetto della attrazione gravitazionale del Sole e da quel materiale fuso si forma, per raffreddamento, la Luna.
L’ipotesi della cattura, ovvero che la Luna, da corpo celeste autonomo formatosi in una regione lontana dal Sistema Solare, sia stata catturata dall’attrazione gravitazionale della Terra formando, così, il sistema Terra-Luna.
L’ipotesi dell’accrezione, cioè che la Luna si sia formata per un’aggregazione di particelle che ruotavano intorno all’orbita terrestre.
L’ipotesi dell’impatto, per la quale la Luna si sarebbe originata in seguito a un forte impatto di un corpo celeste con la Terra che avrebbe generato una grandissima quantità di frammenti. Alcuni si sarebbero fusi con il mantello terrestre, altri invece, liberati dall’impatto, si sarebbero compattati secondo il meccanismo dell’accrezione. Questa ipotesi sembra essere quella oggi maggiormente accreditata.