La superficie

Le caratteristiche morfologiche fondamentali della Luna vennero osservate per la prima volta nel 1609 da Galileo. Esse possono, in prima approssimazione, essere suddivise in tre categorie: i mari, gli altopiani e i crateri. I mari rappresentano le regioni più recenti della Luna e sono costituiti da basalti simili a quelli costituenti il fondo dei bacini oceanici della Terra. Essi rappresentano il frutto di gigantesche eruzioni che hanno ricoperto estese regioni della superficie lunare e solidificando hanno dato luogo a quelle superfici scure della Luna visibili anche ad occhio nudo.

L'esplorazione di dettaglio del suolo lunare ha evidenziato la loro superficie, che risulta butterata da numerosissimi crateri di dimensioni molto ridotte, a testimonianza che le meteoriti relativamente piccole abbondano ancora nello spazio interplanetario.

L'analisi delle traiettorie dei veicoli posti in orbita attorno al satellite ha mostrato come questi subiscano delle perturbazioni associate ad anomalie positive del campo gravitazionale lunare, in corrispondenza dei mari lunari ad andamento circolare quali i Mari lmbrium Orientale, Serenitatis, Humorum, Nectaris e Crisium. Questo fatto porta a concludere che sotto i mari giacciono concentrazioni di materiale ad elevata densità, i cosiddetti Mascons (dall'inglese mass concentrations), La cui origine é tuttora controversa anche se più ritengono che questo tipo di anomalie sia di origine isostatica e sia strettamente collegato alla genesi vulcanica dei mari stessi. Resta però da spiegare come mai in altri bacini, quali il Tranquillitatis e l'Oceanus Procellarum, manchino queste anomalie.

Gli altopiani sono invece le regioni più antiche della Luna e sono costituiti dalle rocce formatesi per il raffreddamento e la differenziazione della massa fusa, che in origine doveva costituire la parte superficiale della Luna. Da punto di vista cronologico la loro età è superiore ai 3,5 miliardi di anni. Sono caratterizzati dalla presenza di grandi catene montuose indicate con nomi analoghi a quelli terrestri quali Alpi, Appennini, Caucaso ecc.

Alcune delle vette di queste catene raggiungono quote considerevoli, come i 7 500 m de monti Doerfel, nella zona del polo sud lunare e i 5 500 degli Appennini, che si trovano a lato meridionale del Mare lmbrium. Esistono anche alcune cime isolate, quali ad esempio monti Piton e Pico. Gli elementi però di maggiore spicco nella frastagliata morfologia lunare sono i crateri grandi e piccoli, che ne incidono la superficie e le cui dimensioni variano dai 900 km circa del Mare Orientalis a valori imposti dal limite di risoluzione degli obiettivi utilizzati dagli astronauti nelle riprese fotografiche del suolo lunare. Diverse ne tempo e nel contenuto sono state le teorie sull'origine di questi crateri, ma attualmente esse vengono raggruppate seguendo due filoni principali e cioè la formazione in seguito ad attività vulcanica oppure in seguito ad impatti di tipo meteoritico.

L'analisi dei reperti lunari ha dimostrato che fenomeni da impatto sono un denominatore comune per tutta la superficie lunare, dove crateri più recenti hanno obliterato almeno in parte le pareti dei più antichi.

Il fondo dei crateri più vecchi appare talvolta liscio e colmato probabilmente da materiale lavico. Crateri più recenti presentano pareti meglio definite, con versanti a pendenza abbastanza uniforme, in alcuni casi degradanti come a terrazze. Al loro interno compaiono talvolta picchi centrali isolati, soprattutto nei crateri con un diametro superiore ai 40 km.

Oltre però alla natura meteoritica di molti crateri della Luna, la storia geologica della Luna stessa affida un ruolo cospicuo all'attività vulcanica. lì problema di distinguere un cratere di impatto da uno di origine vulcanica è molto complesso, in quanto le apparenze possono essere molto simili e talvolta i due tipi possono comparire associati in modo non sistematico in zone contigue o addirittura nella stessa area. Un ulteriore elemento di complicazione è associato al fatto che gli impatti possono rappresentare il punto di partenza di un periodo di attività vulcanica. Anche se le prove di questa attività vulcanica possono essere rinvenute quasi ovunque sulla Luna, esiste un profondo disaccordo su alcuni eventi specifici e solo il programma Apollo ha contribuito almeno in parte a risolvere alcuni di questi problemi. In particolare, i monti di Rumker, nella parte settentrionale dell'Oceanus Procellarum, sono ritenuti oggi un altopiano dovuto alla sovrapposizione di successive colate laviche. Possibili colate appaiono poi sugli orli interni ed esterni di alcuni crateri, a volte associate, come nel caso del cratere di Keplero, a possibili coltri di materiale piroclastico.

Un ulteriore gruppo di caratteristiche vulcaniche è associato alla presenza di meandri e valli sinuose sulla superficie lunare; alcuni scienziati ritengono che siano strutture prodotte dallo scorrere della lava stessa oppure, nel caso di andamenti più marcatamente a zig-zag, che siano connessi con fratture da raffreddamento dei prodotti magmatici.