月の地質
月の景観の最も際だった特徴は、明るい領域と暗い領域の対比である。明るい領域は、terrae(「地球」を意味するラテン語のterraの複数形)と呼ばれる月の高地であり、暗い部分はmaria(「海」を意味するラテン語のmareの複数形)と呼ばれる月の海である。ヨハネス・ケプラーが17世紀にこれらの用語を導入した。高地は斜長岩質であり、海は玄武岩質である。海はしばしば低地であるが、低地は常に海で覆われている訳ではない。高地は海よりも古く、そのためクレーターの数がより多い。
アポロ11号によって初めて地球に持ち帰られた月の石は、玄武岩であった。ミッションの着陸地点は静かの海であったが、高地から飛んできた数mmの岩も拾われた。これらは主に斜長岩であった。月面上での斜長岩の発見により、月の大部分が一度融け、マグマの海の分別晶出で地殻が形成されたという大胆な仮説が提唱された。
ジャイアント・インパクトの自然な帰結として、月に再降着した物質は高温であったはずである。現在のモデルでは、月の大部分は、月形成後に融け、マグマの海を成した。このマグマの海は約500kmの深さにもなり、マグマの結晶化によって組成の異なる地殻とマントルからなる分化天体となったと考えられている。
マグマの海の結晶化が進むと、カンラン石や輝石等の鉱物が沈んでマントルを形成する。結晶化の4分の3が終了すると、斜長石(灰長石)の晶出が始まる。斜長石の結晶はその低い密度のために浮かびあがり、斜長岩からなる浮揚地殻を形成する。不適合元素(液相に分配されやすい元素)は、結晶化の進行に伴って次第にマグマの中に濃縮し、地殻とマントルの間に挟まれた場所にKREEPの割合の多いマグマが形成される。月の高地が斜長石に富むこととKREEPリッチな物質の存在は、この説を支持する証拠である。
月で火山活動が行われていた証拠は、地球の観測者からは月の海という形で見られる。これらは、玄武岩質の溶岩で覆われた場所で、月の表側の約3分の1を占めるアルベドの低い領域である。一方、月の裏側では、海は数%しか占めていない。溶岩流のパターンや溶岩洞が崩れた跡が見られたため、アポロ計画によって確かめられる以前から、月の海は溶岩で満たされた平原であると信じられていた。
月の海を構成する玄武岩の年齢は、放射年代測定とクレーター年代学によって決定される。放射年代測定による最も古いものは約42億年前のもので、クレーター年代学による最も若いものは、約10億年前のものである。海の大部分は、30億年から35億年前に形成されたと考えられている。最も若い溶岩は嵐の大洋の内部で噴出したものであり、最も古い溶岩は月の裏側のものである。月の海は明らかに周囲の高地よりも若く、衝突クレーターの数が少ない。
月の海の大部分は、月の表側で衝突盆地の中で噴火が起こったか溶岩が流れ込んできたものである。衝突盆地は、海の形成より約5億年も古いため、天体の衝突と火山活動の間には因果関係はないと考えられる。さらに、月で最も広い嵐の大洋は、衝突盆地との関係は見出されていない。