Características generales

Como se señaló anteriormente, el regolito lunar comprende fragmentos de roca en una distribución continua de tamaños de partícula. Incluye una fracción fina, de carácter sucio, que, por conveniencia, se llama tierra. El término, sin embargo, no implica una contribución biológica a su origen como lo hace en la Tierra.

Casi todas las rocas de la superficie lunar son ígneas, se formaron a partir del enfriamiento de la lava. (Por el contrario, las rocas más frecuentes expuestas en la superficie de la Tierra son sedimentarias, que requieren la acción del agua o el viento para su formación. Los dos tipos más comunes son los basaltos y los anortositos. Los basaltos lunares, relativamente ricos en hierro y muchos también en titanio, se encuentran en el maria. En las tierras altas, las rocas son en gran parte anortositas, que son relativamente ricas en aluminio, calcio y silicio. Algunas de las rocas, tanto en el río maría como en el altiplano, son brechas; es decir, están compuestas de fragmentos producidos por un impacto inicial y luego reaglomerados por impactos posteriores. Las composiciones físicas de las brechas lunares van desde fragmentos rotos y alterados por choque, llamados clastos, hasta una matriz de material completamente fundido por impacto que ha perdido su carácter mineral original. El historial de impactos repetidos de una roca en particular puede resultar en una brecha soldada en una masa fuerte y coherente o en una mezcla débil y desmenuzada en la que la matriz consiste en fragmentos mal agregados o metamorfoseados. El lecho de roca masivo, es decir, el lecho de roca no excavado por procesos naturales, está ausente de las muestras lunares recogidas hasta ahora.

Los suelos lunares se derivan de rocas lunares, pero tienen un carácter distintivo. Representan el resultado final del bombardeo micrometeoroide y de los ambientes térmicos, de partículas y de radiación de la Luna. En el pasado antiguo, la corriente de cuerpos impactantes, algunos de los cuales eran bastante grandes, volcaban—o «jardinizaban»—la superficie lunar a una profundidad que se desconoce, pero que puede haber sido de hasta decenas de kilómetros. A medida que disminuía la frecuencia de grandes impactos, la profundidad de jardinería se hizo más superficial. Se estima que el centímetro superior de la superficie en un sitio en particular tiene actualmente un 50 por ciento de probabilidades de ser girado cada millón de años, mientras que durante el mismo período el milímetro superior se voltea unas pocas docenas de veces y la décima de milímetro más externa se jardiniza cientos de veces. Un resultado de este proceso es la presencia en el suelo de una gran fracción de partículas vítreas que forman aglutinados, agregados de fragmentos de suelo lunar colocados en un cemento vítreo. La fracción aglutinada es una medida de la madurez del suelo, p. ej., de cuánto tiempo una muestra en particular ha estado expuesta a la lluvia continua de pequeños impactos.

Aunque las propiedades químicas y mineralógicas de las partículas del suelo muestran que se derivaron de rocas lunares nativas, también contienen pequeñas cantidades de hierro meteorítico y otros materiales de los cuerpos impactantes. Se espera que las sustancias volátiles de los cometas, como los compuestos de carbono y el agua, sean expulsadas principalmente por el calor generado por el impacto, pero las pequeñas cantidades de carbono que se encuentran en los suelos lunares pueden incluir átomos de origen cometario.

Un fascinante y científicamente propiedad importante de lunar suelos es la implantación de las partículas del viento solar. Sin obstáculos por efectos atmosféricos o electromagnéticos, los protones, electrones y átomos llegan a velocidades de cientos de kilómetros por segundo y son conducidos a las superficies más externas de los granos del suelo. Por lo tanto, los suelos lunares contienen una colección de material del Sol. Debido a su historia de jardinería, los suelos obtenidos de diferentes profundidades han estado expuestos al viento solar en la superficie en diferentes momentos y, por lo tanto, pueden revelar algunos aspectos del comportamiento solar antiguo. Además de su interés científico, este fenómeno de implantación puede tener implicaciones para la habitación humana a largo plazo de la Luna en el futuro, como se discute en la sección Recursos lunares a continuación.

Las propiedades químicas y minerales de las rocas y suelos lunares contienen pistas sobre la historia de la Luna, y el estudio de muestras lunares se ha convertido en un campo extenso de la ciencia. Hasta la fecha, los científicos han obtenido material lunar de tres fuentes: seis misiones de alunizaje Apolo de los Estados Unidos (1969-72), que en conjunto trajeron casi 382 kg (842 libras) de muestras; tres misiones de muestreo automatizado de la Luna soviética (1970-76), que devolvieron aproximadamente 300 gramos (0,66 libras) de material; y expediciones científicas a la Antártida, que han recolectado meteoritos en los campos de hielo desde 1969. Algunos de estos meteoritos son rocas que fueron expulsadas de la Luna por impactos, encontraron su camino a la Tierra, y se han confirmado como de origen lunar en comparación con las muestras devueltas por la nave espacial.

Los componentes minerales de una roca reflejan su composición química y su historia térmica. Rock texturas, es decir,, las formas y tamaños de los granos minerales y la naturaleza de sus interfaces, proporcionan pistas sobre las condiciones en las que la roca se enfrió y solidificó a partir de un derretimiento. Los minerales más comunes en las rocas lunares son silicatos (incluyendo piroxeno, olivino y feldespato) y óxidos (incluyendo ilmenita, espinela y un mineral descubierto en rocas recolectadas por astronautas del Apolo 11 y llamado armalcolita, una palabra hecha de las primeras letras de los apellidos de los astronautas: Armstrong, Aldrin y Collins). Las propiedades de los minerales lunares reflejan las muchas diferencias entre la historia de la Luna y la de la Tierra. Las rocas lunares parecen haberse formado en ausencia casi total de agua. Muchos componentes minerales menores en las rocas lunares reflejan la historia de la formación del manto y la corteza lunares (ver la sección Origen y evolución a continuación), y confirman la hipótesis de que la mayoría de las rocas que ahora se encuentran en la superficie lunar se formaron en condiciones reductoras, es decir, aquellas en las que el oxígeno era escaso.