Щороку Місяць віддаляється на 38 мм (1,5 дюйма) від Землі — приблизно з тією ж швидкістю, з якою ростуть людські нігті. Це звучить занадто повільно, щоб мати значення, але помножене на геологічний час це переформатувало обидва світи, розтягуючи земний день годину за годиною, а сам Місяць повільно дрейфує з досяжності.
Це також місце екстремумів, як тільки ви подивитеся за межі знайомого виду зі Землі: постійно затінений кратер холоднішому за поверхню Плутона, магнітне поле, що майже повністю зникло, та потоки лави, які вибухали набагато нещодавно, ніж пропонували б мертву, вкриту кратерами поверхню Місяця.
Місяць також найкраще задокументований світ, який у нас є. Зразки, повернені трьома різними космічними програмами, плюс орбітали, що все ще літають сьогодні, постійно змінюють картину того, як він утворився та що він все ще тихо робить під цією сірою поверхнею.
Довгий прощай
Цей дрейф на 38 мм на рік є симптомом приливного тертя між Землею та Місяцем, і ефект працює обома способами. Тяжіння Місяця поступово сповільнює обертання Землі: поточні оцінки говорять, що це приливне гальмування разом з Сонцем допомогло видовжити земний день від близько 6 годин до поточних 24 годин протягом приблизно 4,5 мільярда років.
Уповільнення було неоднорідним, але тенденція ясна. 3,2 мільярда років тому, під час еону Архею, земний сонячний день становив лише близько 13 годин — трохи більше половини від сьогодні. Кожна з цих додаткових годин походила з того самого джерела: Місяця, тихо крадучи земне обертання та перетворюючи його в орбітальну відстань.
Народився в косій зіткненні, досліджений трьома космічними програмами
Історія Місяця, ймовірно, починається зіткненням, яке лише видається м'яким зі зворотного погляду. В гіпотезі гігантського удару, планетезималь розміром з Марс, известна як Тейя — один з популяції подібних тіл, які мають існувати в Сонячній системі 4,5 мільярда років тому — вдарилася молоду Землю під малим кутом близько 45 градусів. Симуляції припускають, що імпактор прискорився з менше 4 км/с, поки було далеко до більше 9,3 км/с (5,8 миль/с) у момент зіткнення, кидаючи достатньо уламків на орбіту, щоб врешті-решт сформувати Місяць.
Тисячоліттями пізніше люди пішли відновлювати шматки цього зіткнення під назвою з власною історією походження. Менеджер NASA Абе Сілверстейн назвав програму Аполлон на честь грецького бога одного вечора на початку 1960-х років, розмірковуючи, що «Аполлон, який їде на своїй колісниці через Сонце, був доречний до великого масштабу запропонованої програми».
Три космічні програми врешті-решт привезли шматки Місяця додому, у дуже різних масштабах. Пілотовані посадки Аполлона повернули 382 кг (842 lb) місячної гірської породи та грунту між 1969 та 1972 роками; три робототехнічні радянські місії Луна повернули порівняно скромних 301 грам (10,6 унцій); і в 2020 році робот Чанге-5 Китаю повернув 1731 г (61,1 унції) — більше ніж у п'ять разів весь радянський здобич в одній місії.
Найхолодніше місце, коли-небудь виміряне людством
Не кожен екстремум на Місяці походить від ударів чи приливів. У постійно затіненому кратері поблизу північного полюса під назвою Гермит орбітальний апарат Lunar Reconnaissance виміряв температуру всього 26 К (−247 °C) поблизу зимового сонцестояння. Це найхолодніша температура, коли-небудь виміряна де-небудь в Сонячній системі космічним апаратом — навіть холоднішою за поверхню Плутона.
Ландшафт рекордних екстремумів
Далека сторона Місяця приховує його найдраматичнішу шрам. Басейн Південний полюс–Айткен вимірює приблизно 2240 км (1390 миль) поперек, роблячи його найбільшим кратером на Місяці та другим найбільшим підтвердженим кратером удару де-небудь в Сонячній системі. Його дно лежить на 13 км (8,1 миль) нижче ободу, досягаючи глибини −9,178 км — найнижча точка на лунній поверхні.
Найвища точка Місяця знаходиться неподалік. Так зване селенське висання піднімається на 10,629 км (6,605 миль) над середньою поверхнею, і дослідники думають, що той же косий удар, який викопав басейн Південний полюс–Айткен, може мати потовщену кору тут, штовхаючи її вгору, а не вниз.
Місяць ушкоджений не лише своїм минулим — він все ще тихо змінює форму. Мережі прорізів розломів по поверхні припускають, що Місяць зменшився приблизно на 90 метрів (300 футів) протягом лише останнього мільярда років, оскільки його інтер'єр повільно охолоджується.
Два обличчя, два різні шкіри
Станьте на Землю і подивіться вгору, і майже все темне, що ви бачите, асиметрично. Майже вся місячна лава-площин, або марія, сидить на близькій стороні: вони покривають 31% поверхні близької сторони, порівняно з лише 2% прихованої далекої сторони.
Частина пояснення закопана під землею. Вимірювання NASA поміщають місячну кору приблизно на 25 миль (40 км) товщини на близькій стороні, але до близько 37 миль (60 км) товщини на далекій стороні — товстіший кришка, який би утруднив магмі пробитися та затопити поверхню лавою.
Навіть на близькій стороні шаблон розривається в одному місці. Більшість марійської лави текла в низькі басейни удару, але найбільша єдина розповсюдження базальту Місяця, Океанус Процелларум, не відповідає жодному очевидному басейну удару — нагадування, що лава не слідує лише карті старих ударів.
Неспокійний, тихий інтер'єр Місяця
Місяць не завжди був магнітно мертвий. В його найстарішу епоху, між приблизно 4,5 мільярда та 3,56 мільярда років, його магнітне поле досягло інтенсивності близько 100 мікротесла (1 Гаус) — близько до сили земного магнітного поля сьогодні.
Це поле майже повністю зникло. Сьогодні зовнішнє магнітне поле Місяця вимірює менше 0,2 нанотесла, або менше однієї сто тисячної земного — світ, який колись генерував поле, щоб суперничати з нашим, тепер навряд чи виявляється.
Місяць не повністю нерухомий. Місячні землетруси набагато менш часті та слабші за землетруси, але можуть тривати до години — набагато довше, ніж будь-який землетрус на Землі — оскільки сейсмічні коливання розсіюються через суху, фрагментовану верхню кору Місяця замість того, щоб швидко занепадати.
Лава, яка продовжувала вибухати набагато довше, ніж очікувалося
Сама лава хімічно незвична. Діоксид титану може складати аж 15% ваги морського базальту, порівняно з менше ніж 4% в більшості базальтів, знайдених на Землі — різниця, що вказує на дуже іншу хімічну історію всередину двох світів.
Ця лава також продовжувала текти нещодавно, ніж пропонувала б стара, вкрита кратерами поверхня Місяця. Оновлена аналіз зразків, зібраних місією Чанге-5 Китаю, показує, що деякі місячні базальти можуть бути молодими лише 2,03 мільярда років — докази того, що вулканічна діяльність на Місяці тривала набагато довше, ніж пропонує його сильно вкрита кратерами поверхня.
Вода в останньому місці, де її хтось очікував
Протягом десятиліть «сухо як Місяць» була розумною описом. Потім, у жовтні 2020 року, NASA Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) підтвердила вперше присутність води на сонячній поверхні Місяця — не сховано в постійно затіненому полярному кратері, а на території, бомбардованої прямим сонячним світлом.
Виявлення має значення як більш ніж тривіальність. Вода доступна за межами глибоко замерзлих полюсів, буде, в принципі, набагато легше для майбутніх місій для локалізації та використання, ніж льод, похований в постійній темряві.