A Lua no sistema solar

A Lua é o único satélite natural da Terra e o quinto maior do Sistema Solar. Ela é o maior satélite em relação ao tamanho do corpo primário, possuindo 27% do diâmetro e 60% da densidade da Terra, o que representa 1/81 da sua massa. Entre os satélites cuja densidade é conhecida, a Lua é o segundo mais denso, atrás de Io. Acredita-se que a formação da Lua tenha ocorrido há cerca de 4,51 bilhões de anos, relativamente pouco tempo após a formação da Terra. Embora várias hipóteses sobre sua origem tenham sido propostas no passado, a explicação mais aceita atualmente é a de que a Lua se formou a partir dos detritos de um impacto gigantesco entre a Terra e um corpo do tamanho de Marte.

A Lua encontra-se em rotação sincronizada com a Terra, mostrando sempre a mesma face visível, marcada por mares vulcânicos escuros, montanhas cristalinas e crateras de impacto. É o segundo objeto mais brilhante no céu, após o Sol, embora sua superfície seja, na verdade, escura, com refletância um pouco acima da do asfalto. Sua proeminência no céu e seu ciclo regular de fases tornaram a Lua uma importante referência cultural desde a antiguidade, influenciando a linguagem, calendários, arte e mitologia. A gravidade da Lua é responsável pelas marés oceânicas e pelo aumento do dia sideral da Terra. Sua distância orbital, cerca de trinta vezes o diâmetro da Terra, faz com que o satélite pareça ter o mesmo tamanho do Sol, permitindo que o cubra completamente durante um eclipse solar total.

A Lua é o único corpo celeste além da Terra onde os seres humanos já pisaram. O Programa Luna, da União Soviética, foi o primeiro a alcançar a Lua com sondas não tripuladas em 1959. O Programa Apollo, dos Estados Unidos, possibilitou as únicas missões tripuladas ao satélite, com a primeira viagem tripulada em 1968 pela Apollo 8 e seis alunagens entre 1969 e 1972, sendo a primeira a Apollo 11. Essas missões coletaram mais de 380 quilogramas de rochas lunares, que têm sido usadas para estudar a origem, história geológica e estrutura interna da Lua. Após a missão Apollo 17, em 1972, a Lua foi visitada apenas por naves espaciais não tripuladas, como as sondas do programa soviético Lunokhod. Desde 2004, Japão, China, Índia, Estados Unidos e a Agência Espacial Europeia enviaram sondas espaciais ao satélite natural, contribuindo para confirmar a descoberta de água gelada em crateras lunares permanentemente escuras nos polos, vinculadas ao regolito lunar. Futuras missões tripuladas para a Lua estão planejadas, através de esforços governamentais e financiamento privado, mantendo a Lua, conforme acordado no Tratado do Espaço Exterior, livre para exploração pacífica por todas as nações.

A Lua é um corpo diferenciado, com crosta, manto e núcleo distintos em termos geoquímicos. Possui um núcleo interno sólido e rico em ferro com 240 km de raio, e um núcleo externo fluido composto essencialmente por ferro fundido, com um raio de aproximadamente 300 km. O núcleo é envolto por uma camada parcialmente fundida com raio de cerca de 500 km. Acredita-se que essa estrutura se tenha desenvolvido a partir da cristalização fracionada de um oceano de magma global, pouco após a formação da Lua, há cerca de 4,5 bilhões de anos. A cristalização desse oceano de magma teria criado um manto máfico através da precipitação e afundamento de minerais como olivina, piroxena e ortopiroxena. Após a cristalização de cerca de três quartos do oceano de magma, tornou-se possível a formação de plagioclases que permaneceram na superfície, formando a crosta. Os últimos líquidos a cristalizar permaneceram inicialmente entre a crosta e o manto, com elevada abundância de elementos incompatíveis e produtores de calor. O mapeamento geoquímico a partir da órbita revela que a crosta é composta principalmente por anortosito, enquanto as amostras de rocha lunar dos rios de lava que emergiram da fusão parcial do manto confirmam a composição máfica do manto, que é mais rico em ferro do que o da Terra. As análises geofísicas sugerem que a crosta tenha em média 50 km de espessura. A Lua é o segundo satélite mais denso do Sistema Solar, atrás apenas de Io. Contudo, seu núcleo interno é pequeno, com um raio de apenas 350 km ou menos, correspondendo a cerca de 20% de seu diâmetro, em contraste com os cerca de 50% da maioria dos outros corpos terrestres. Sua composição não está confirmada, mas provavelmente é de ferro metálico ligado a uma pequena quantidade de enxofre e níquel. A análise da rotação da Lua indica que seu núcleo está em estado de fusão, pelo menos parcialmente.

A topografia da Lua tem sido medida através de altimetria laser e análise estereoscópica. A característica topográfica mais proeminente é a Bacia do Polo Sul-Aitken, com cerca de 2.240 km de diâmetro, tornando-a a maior cratera lunar e a maior cratera conhecida do Sistema Solar. Com 13 km de profundidade, sua base é o ponto de menor altitude na Lua. Os pontos de maior altitude encontram-se imediatamente a nordeste, sugerindo que esta área pode ter sido formada pelo impacto oblíquo que deu origem à bacia. Outras bacias de impacto de grande dimensão, como os mares Imbrium, Serenitatis, Crisium, Smythii e Orientale, também possuem baixa altitude e orlas elevadas. A face oculta da Lua tem uma altitude média cerca de 1,9 km superior à face visível.