La Luna es el único satélite natural de la Tierra . Orbita a una distancia media de 384.400 km (238.900 mi), unas 30 veces el diámetro de la Tierra. Las fuerzas de marea entre la Tierra y la Luna han sincronizado el periodo orbital de la Luna ( mes lunar ) con su periodo de rotación ( día lunar ) en 29,5 días terrestres, lo que hace que el mismo lado de la Luna esté siempre de cara a la Tierra. La atracción gravitatoria de la Luna (y, en menor medida, la del Sol ) son los principales impulsores de las mareas de la Tierra .
En términos geofísicos , la Luna es un objeto de masa planetaria o planeta satélite . Su masa es el 1,2% de la de la Tierra y su diámetro es de 3474 km (2159 mi), aproximadamente una cuarta parte de la de la Tierra (casi tan ancho como los Estados Unidos de costa a costa ). Dentro del Sistema Solar , es el satélite más grande y masivo en relación con su planeta padre , la quinta luna más grande y masiva en general, y más grande y más masivo que todos los planetas enanos conocidos . [17] Su gravedad superficial es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra, aproximadamente la mitad de la de Marte y la segunda más alta entre todas las lunas del Sistema Solar, después de la luna Ío de Júpiter . El cuerpo de la Luna está diferenciado y es terrestre , sin hidrosfera , atmósfera o campo magnético significativos . Se formó hace 4510 millones de años, poco después de la formación de la Tierra , a partir de los escombros de un impacto gigante entre la Tierra y un cuerpo hipotético del tamaño de Marte llamado Theia .
La superficie lunar está cubierta de polvo lunar y marcada por montañas , cráteres de impacto , sus eyecciones , vetas similares a rayos , grietas y, principalmente en el lado cercano de la Luna, por mares oscuros ("mares"), que son llanuras de magma enfriado . Estos mares se formaron cuando la lava fundida fluyó hacia antiguas cuencas de impacto. La Luna está, excepto cuando pasa por la sombra de la Tierra durante un eclipse lunar , siempre iluminada por el Sol, pero desde la Tierra la iluminación visible cambia durante su órbita, produciendo las fases lunares . [18] La Luna es el objeto celeste más brillante en el cielo nocturno de la Tierra . Esto se debe principalmente a su gran diámetro angular , mientras que la reflectancia de la superficie lunar es comparable a la del asfalto . El tamaño aparente es casi el mismo que el del Sol, lo que le permite cubrirlo por completo durante un eclipse solar total . Desde la Tierra, aproximadamente el 59% de la superficie lunar es visible a lo largo del tiempo debido a los cambios cíclicos en la perspectiva ( libración ), lo que hace que partes del lado lejano de la Luna sean visibles.
La Luna ha sido una importante fuente de inspiración y conocimiento para los humanos, habiendo sido crucial para la cosmografía , la mitología, la religión , el arte, el cronometraje , las ciencias naturales y los vuelos espaciales . En 1959, los primeros objetos hechos por el hombre que abandonaron la Tierra y alcanzaron otro cuerpo llegaron a la Luna, con el sobrevuelo de la Luna 1 de la Unión Soviética y el impacto intencional de la Luna 2. En 1966, la Luna se convirtió en el primer cuerpo extraterrestre con un aterrizaje suave por parte de la Luna 9 y una inserción orbital por parte de la Luna 10. El 20 de julio de 1969, los humanos aterrizaron por primera vez en la Luna y en cualquier cuerpo extraterrestre, en el Mare Tranquillitatis con el módulo de aterrizaje Eagle de la misión Apolo 11 de los Estados Unidos . Se enviaron cinco tripulaciones más entre entonces y 1972, cada una con dos hombres que aterrizaron en la superficie. La estadía más larga fue de 75 horas por parte de la tripulación del Apolo 17 . Desde entonces, la exploración de la Luna ha continuado de forma robótica y se están planificando misiones tripuladas que regresarán a principios de la década de 2020.
El nombre propio inglés habitual para el satélite natural de la Tierra es simplemente Luna , con M mayúscula. [19] [20] El sustantivo luna se deriva del inglés antiguo mōna , que (como todos sus cognados germánicos ) proviene del protogermánico *mēnōn , [21] que a su vez proviene del protoindoeuropeo *mēnsis 'mes' [22] (del anterior *mēnōt , genitivo *mēneses ) que puede estar relacionado con el verbo 'medida' (del tiempo). [23]
Ocasionalmente, el nombre Luna / ˈ l uː n ə / se utiliza en escritos científicos [24] y especialmente en ciencia ficción para distinguir la luna de la Tierra de otras, mientras que en poesía "Luna" se ha utilizado para denotar la personificación de la Luna. [25] Cynthia / ˈ s ɪ n θ i ə / es otro nombre poético, aunque raro, para la Luna personificada como diosa, [26] mientras que Selene / s ə ˈ l iː n iː / (literalmente 'Luna') es la diosa griega de la Luna.
El adjetivo inglés perteneciente a la Luna es lunar , derivado de la palabra latina para la Luna, lūna . Selenian / s ə l iː n i ə n / [27] es un adjetivo utilizado para describir la Luna como un mundo, en lugar de como un objeto celeste, [28] pero su uso es raro. Se deriva de σελήνη selēnē , la palabra griega para la Luna, y su cognado selenic era originalmente un sinónimo raro [29] pero ahora casi siempre se refiere al elemento químico selenio . [30] El nombre del elemento selenio y el prefijo seleno- (como en selenografía , el estudio de las características físicas de la Luna) provienen de esta palabra griega. [31] [32]
La diosa griega del desierto y la caza, Artemisa , equiparada a la romana Diana , uno de cuyos símbolos era la Luna y que a menudo era considerada como la diosa de la Luna, también era llamada Cynthia , por su legendario lugar de nacimiento en el monte Cynthus . [33] Estos nombres –Luna, Cynthia y Selene– se reflejan en términos técnicos para las órbitas lunares como apolune , pericynthion y selenocéntrica .
El símbolo astronómico de la Luna es una luna creciente/decreciente..svg/1280px-Moon_crescent_symbol_(bold).svg.png){kind=small}
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, por ejemplo en M ☾ 'masa lunar' (también M L ).
Los períodos geológicos lunares reciben su nombre según sus características, desde la mayoría de los cráteres de impacto fuera del mar oscuro , hasta los cráteres del mar y posteriores, y finalmente los cráteres jóvenes, todavía brillantes y por lo tanto fácilmente visibles con sistemas de rayos como Copérnico o Tycho .
La datación isotópica de muestras lunares sugiere que la Luna se formó alrededor de 50 millones de años después del origen del Sistema Solar . [36] [37] Históricamente, se han propuesto varios mecanismos de formación, [38] pero ninguno explica satisfactoriamente las características del sistema Tierra-Luna. Una fisión de la Luna de la corteza terrestre a través de la fuerza centrífuga [39] requeriría una velocidad de rotación inicial demasiado grande de la Tierra. [40] La captura gravitacional de una Luna preformada [41] depende de una atmósfera de la Tierra inviablemente extendida para disipar la energía de la Luna que pasa. [40] Una coformación de la Tierra y la Luna juntas en el disco de acreción primordial no explica el agotamiento de los metales en la Luna. [40] Ninguna de estas hipótesis puede explicar el alto momento angular del sistema Tierra-Luna. [42]
La teoría predominante es que el sistema Tierra-Luna se formó después de un impacto gigante de un cuerpo del tamaño de Marte (llamado Theia ) con la proto-Tierra . El impacto oblicuo arrojó material a la órbita alrededor de la Tierra y el material se acrecentó y formó la Luna [43] [44] justo más allá del límite de Roche de la Tierra de ~2,56 R 🜨 . [45]
Se cree que los impactos gigantes fueron comunes en el Sistema Solar primitivo. Las simulaciones por computadora de impactos gigantes han producido resultados que son consistentes con la masa del núcleo lunar y el momento angular del sistema Tierra-Luna. Estas simulaciones muestran que la mayor parte de la Luna se derivó del impactador, en lugar de la proto-Tierra. [46] Sin embargo, los modelos de 2007 y posteriores sugieren que una fracción mayor de la Luna se derivó de la proto-Tierra. [47] [48] [49] [50] Otros cuerpos del Sistema Solar interior, como Marte y Vesta, tienen, según los meteoritos de ellos, composiciones isotópicas de oxígeno y tungsteno muy diferentes en comparación con la Tierra. Sin embargo, la Tierra y la Luna tienen composiciones isotópicas casi idénticas. La ecualización isotópica del sistema Tierra-Luna podría explicarse por la mezcla posterior al impacto del material vaporizado que formó los dos, [51] aunque esto es objeto de debate. [52]
El impacto habría liberado suficiente energía para licuar tanto el material eyectado como la corteza terrestre, formando un océano de magma. El material eyectado licuado podría haberse vuelto a acrecentar en el sistema Tierra-Luna. [53] [54] La Luna recién formada habría tenido su propio océano de magma ; se estima que su profundidad oscila entre unos 500 km (300 millas) y 1.737 km (1.079 millas). [53]
Si bien la teoría del impacto gigante explica muchas líneas de evidencia, algunas preguntas aún están sin resolver, la mayoría de las cuales involucran la composición de la Luna. [55] Los modelos que muestran que la Luna adquiere una cantidad significativa de la prototierra son más difíciles de conciliar con los datos geoquímicos de los isótopos de circonio, oxígeno, silicio y otros elementos. [56] Un estudio publicado en 2022, que utilizó simulaciones de alta resolución (hasta10 8 partículas), se descubrió que los impactos gigantes pueden colocar inmediatamente un satélite con una masa y un contenido de hierro similares a los de la Luna en una órbita muy alejada del límite de Roche de la Tierra . Incluso los satélites que pasan inicialmente dentro del límite de Roche pueden sobrevivir de manera confiable y predecible, al ser despojados parcialmente y luego empujados a órbitas más amplias y estables. [57]
El 1 de noviembre de 2023, los científicos informaron que, según simulaciones por computadora, dentro de la Tierra podrían estar restos de un protoplaneta , llamado Theia , sobrante de una colisión con la Tierra en la antigüedad, que también formó la Luna. [58] [59]
La Luna recién formada se asentó en una órbita mucho más cercana a la de la Tierra que la actual. Por lo tanto, cada cuerpo parecía mucho más grande en el cielo del otro, los eclipses eran más frecuentes y los efectos de las mareas eran más fuertes. [60] Debido a la aceleración de las mareas , la órbita de la Luna alrededor de la Tierra se ha vuelto significativamente más grande, con un período más largo. [61]
Después de su formación, la Luna se ha enfriado y la mayor parte de su atmósfera ha sido despojada. [62] Desde entonces, la superficie lunar ha sido moldeada por grandes eventos de impacto y muchos pequeños, formando un paisaje con cráteres de todas las edades.
La Luna estuvo volcánicamente activa hasta hace 1.200 millones de años, cuando se formaron los prominentes mares lunares . La mayoría de los basaltos de los mares entraron en erupción durante el período Ímbrico , hace entre 3.300 y 3.700 millones de años, aunque algunos son tan jóvenes como de 1.200 millones de años [63] y otros tan viejos como de 4.200 millones de años. [64] Existen diferentes explicaciones para la erupción de los basaltos de los mares, en particular su aparición desigual que aparece principalmente en el lado cercano. Las causas de la distribución de las tierras altas lunares en el lado lejano tampoco se comprenden bien. Las mediciones topológicas muestran que la corteza del lado cercano es más delgada que la del lado lejano. Un escenario posible entonces es que los grandes impactos en el lado cercano pueden haber facilitado que la lava fluyera hacia la superficie. [65]
La Luna es un elipsoide ligeramente escaleno debido al estiramiento de las mareas, con su eje largo desplazado 30° respecto de la Tierra, debido a anomalías gravitacionales de cuencas de impacto. Su forma es más alargada de lo que las fuerzas de marea actuales pueden explicar. Este "bulto fósil" indica que la Luna se solidificó cuando orbitaba a la mitad de su distancia actual a la Tierra, y que ahora hace demasiado frío para que su forma restablezca el equilibrio hidrostático a su distancia orbital actual. [66]
La Luna es, por tamaño y masa, el quinto satélite natural más grande del Sistema Solar, categorizable como una de sus lunas de masa planetaria , lo que la convierte en un planeta satélite según las definiciones geofísicas del término . [17] Es más pequeña que Mercurio y considerablemente más grande que el planeta enano más grande del Sistema Solar, Plutón . Mientras que la luna planetaria menor Caronte del sistema Plutón-Caronte es más grande en relación con Plutón, [f] [67] la Luna es el satélite natural más grande del Sistema Solar en relación con sus planetas primarios . [g]
El diámetro de la Luna es de unos 3.500 km, más de una cuarta parte del de la Tierra, y su superficie es comparable al ancho de Australia continental , [68] Europa o los Estados Unidos contiguos (que excluyen Alaska , etc.). [69] La superficie total de la Luna es de unos 38 millones de kilómetros cuadrados, comparable a América del Norte y del Sur juntas, [70] y la masa continental americana combinada tiene un área (excluyendo todas las islas) de 37,7 millones de kilómetros cuadrados. [71]
La masa de la Luna es 1/81 de la de la Tierra, [72] siendo la segunda más densa entre las lunas planetarias y teniendo la segunda gravedad superficial más alta , después de Ío , en0,1654 g y una velocidad de escape de 2,38 km/s ( 8 600 km/h; 5 300 mph) .
La Luna es un cuerpo diferenciado que inicialmente estaba en equilibrio hidrostático pero que desde entonces se ha alejado de esta condición. [73] Tiene una corteza , un manto y un núcleo geoquímicamente distintos . La Luna tiene un núcleo interno sólido rico en hierro con un radio posiblemente tan pequeño como 240 kilómetros (150 mi) y un núcleo externo fluido principalmente hecho de hierro líquido con un radio de aproximadamente 300 kilómetros (190 mi). Alrededor del núcleo hay una capa límite parcialmente fundida con un radio de aproximadamente 500 kilómetros (310 mi). [74] [75] Se cree que esta estructura se desarrolló a través de la cristalización fraccionada de un océano de magma global poco después de la formación de la Luna hace 4.5 mil millones de años. [76]
La cristalización de este océano de magma habría creado un manto máfico a partir de la precipitación y hundimiento de los minerales olivino , clinopiroxeno y ortopiroxeno ; después de que aproximadamente tres cuartas partes del océano de magma hubieran cristalizado, los minerales de plagioclasa de menor densidad podrían formarse y flotar en una corteza en la parte superior. [77] Los líquidos finales que cristalizaron habrían estado inicialmente intercalados entre la corteza y el manto, con una gran abundancia de elementos incompatibles y productores de calor. [1] En consonancia con esta perspectiva, el mapeo geoquímico realizado desde la órbita sugiere una corteza principalmente de anortosita . [16] Las muestras de rocas lunares de las lavas de inundación que estallaron en la superficie a partir de la fusión parcial en el manto confirman la composición máfica del manto, que es más rico en hierro que el de la Tierra. [1] La corteza tiene en promedio unos 50 kilómetros (31 millas) de espesor. [1]
La Luna es el segundo satélite más denso del Sistema Solar, después de Ío . [78] Sin embargo, el núcleo interno de la Luna es pequeño, con un radio de unos 350 kilómetros (220 mi) o menos, [1] alrededor del 20% del radio de la Luna. Su composición no se entiende bien, pero probablemente sea hierro metálico aleado con una pequeña cantidad de azufre y níquel; análisis de la rotación variable en el tiempo de la Luna sugieren que está al menos parcialmente fundido. [79] Se estima que la presión en el núcleo lunar es de 5 GPa (49.000 atm). [80]
En promedio, la gravedad superficial de la Luna es1,62 m/s2 [ 4] (0,1654 gramos ;5,318 pies/s 2 ), aproximadamente la mitad de la gravedad superficial de Marte y aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra.
El campo gravitatorio de la Luna no es uniforme. Los detalles del campo gravitatorio se han medido mediante el seguimiento del efecto Doppler de las señales de radio emitidas por naves espaciales en órbita. Las principales características gravitacionales lunares son los mascons , grandes anomalías gravitacionales positivas asociadas con algunas de las cuencas de impacto gigantes, en parte causadas por los densos flujos de lava basáltica de los mares que llenan esas cuencas. [83] [84] Las anomalías influyen en gran medida en la órbita de las naves espaciales alrededor de la Luna. Hay algunos enigmas: los flujos de lava por sí solos no pueden explicar toda la firma gravitatoria, y existen algunos mascons que no están vinculados al vulcanismo de los mares. [85]
La Luna tiene un campo magnético externo de menos de 0,2 nanoteslas , [86] o menos de una cienmilésima parte del de la Tierra . La Luna no tiene un campo magnético dipolar global y solo tiene magnetización cortical probablemente adquirida temprano en su historia cuando una dinamo todavía estaba en funcionamiento. [87] [88] Temprano en su historia, hace 4 mil millones de años, su fuerza de campo magnético probablemente era cercana a la de la Tierra hoy. [86] Este campo de dinamo temprano aparentemente expiró hace aproximadamente mil millones de años, después de que el núcleo lunar se hubiera cristalizado. [86] Teóricamente, parte de la magnetización remanente puede originarse de campos magnéticos transitorios generados durante grandes impactos a través de la expansión de nubes de plasma. Estas nubes se generan durante grandes impactos en un campo magnético ambiental. Esto está respaldado por la ubicación de las magnetizaciones corticales más grandes situadas cerca de las antípodas de las cuencas de impacto gigantes. [89]
La Luna tiene una atmósfera tan tenue que es casi un vacío , con una masa total de menos de 10 toneladas (9,8 toneladas largas; 11 toneladas cortas). [94] La presión superficial de esta pequeña masa es de alrededor de 3 × 10 −15 atm (0,3 nPa ); varía con el día lunar. Sus fuentes incluyen desgasificación y pulverización catódica , un producto del bombardeo del suelo lunar por iones del viento solar. [16] [95] Los elementos que se han detectado incluyen sodio y potasio , producidos por pulverización catódica (también encontrados en las atmósferas de Mercurio e Ío ); helio-4 y neón [96] del viento solar; y argón-40 , radón-222 y polonio-210 , desgasificados después de su creación por desintegración radiactiva dentro de la corteza y el manto. [97] [98] No se entiende la ausencia de especies neutras (átomos o moléculas) como oxígeno , nitrógeno , carbono , hidrógeno y magnesio , que están presentes en el regolito . [97] Chandrayaan-1 ha detectado vapor de agua y ha descubierto que varía con la latitud, con un máximo a ~60–70 grados; posiblemente se genere a partir de la sublimación del hielo de agua en el regolito. [99] Estos gases vuelven al regolito debido a la gravedad de la Luna o se pierden en el espacio, ya sea por la presión de la radiación solar o, si están ionizados, al ser arrastrados por el campo magnético del viento solar. [97]
Los estudios de muestras de magma lunar extraídas por las misiones Apolo demuestran que la Luna tuvo una atmósfera relativamente espesa durante un período de 70 millones de años, entre 3.000 y 4.000 millones de años atrás. Esta atmósfera, formada por gases expulsados de las erupciones volcánicas lunares, tenía el doble de espesor que la del Marte actual . La antigua atmósfera lunar fue finalmente despojada por los vientos solares y disipada en el espacio. [62]
Alrededor de la Luna existe una nube de polvo lunar permanente, generada por pequeñas partículas de cometas. Se estima que 5 toneladas de partículas de cometas golpean la superficie de la Luna cada 24 horas, lo que resulta en la expulsión de partículas de polvo. El polvo permanece sobre la Luna aproximadamente 10 minutos, tardando 5 minutos en ascender y 5 minutos en caer. En promedio, hay 120 kilogramos de polvo presentes sobre la Luna, elevándose hasta 100 kilómetros sobre la superficie. Los recuentos de polvo realizados por el Experimento de Polvo Lunar (LDEX) de LADEE encontraron que los recuentos de partículas alcanzaron su punto máximo durante las lluvias de meteoros Gemínidas , Cuadrántidas , Táuridas del Norte y Centáuridas Ómicron , cuando la Tierra y la Luna pasan a través de restos de cometas. La nube de polvo lunar es asimétrica, siendo más densa cerca del límite entre el lado diurno y el lado nocturno de la Luna. [100] [101]
La radiación ionizante de los rayos cósmicos , el Sol y la radiación de neutrones resultante [103] producen niveles de radiación en promedio de 1,369 milisieverts por día durante el día lunar , [14] que es aproximadamente 2,6 veces más que en la Estación Espacial Internacional con 0,53 milisieverts por día a unos 400 km sobre la Tierra en órbita, 5-10 veces más que durante un vuelo transatlántico, 200 veces más que en la superficie de la Tierra. [104] Para una mayor comparación, la radiación en un vuelo a Marte es de aproximadamente 1,84 milisieverts por día y en Marte en promedio 0,64 milisieverts por día, con algunos lugares en Marte posiblemente teniendo niveles tan bajos como 0,342 milisieverts por día. [105] [106]
La inclinación axial de la Luna respecto a la eclíptica es de tan solo 1,5427°, [8] [107] mucho menor que los 23,44° de la Tierra. Debido a esta pequeña inclinación, la iluminación solar de la Luna varía mucho menos con las estaciones que en la Tierra y permite la existencia de algunos picos de luz eterna en el polo norte de la Luna , en el borde del cráter Peary .
La superficie está expuesta a diferencias drásticas de temperatura que van desde120 °C a−171 °C dependiendo de la irradiancia solar . Debido a la falta de atmósfera, las temperaturas de las diferentes áreas varían particularmente si están a la luz del sol o a la sombra, [108] haciendo que los detalles topográficos jueguen un papel decisivo en las temperaturas superficiales locales . [109] Partes de muchos cráteres, particularmente los fondos de muchos cráteres polares, [110] están permanentemente en sombra, estos " cráteres de oscuridad eterna " tienen temperaturas extremadamente bajas. El Lunar Reconnaissance Orbiter midió las temperaturas de verano más bajas en cráteres en el polo sur a 35 K (−238 °C; −397 °F) [111] y solo 26 K (−247 °C; −413 °F) cerca del solsticio de invierno en el cráter polar norte Hermite . Esta es la temperatura más fría en el Sistema Solar jamás medida por una nave espacial, más fría incluso que la superficie de Plutón . [109]
Sobre la corteza lunar se encuentra una capa superficial de color gris , altamente triturada (rota en partículas cada vez más pequeñas) y con muchos impactos , llamada regolito , formada por procesos de impacto. El regolito más fino, el suelo lunar de vidrio de dióxido de silicio , tiene una textura parecida a la nieve y un olor parecido a la pólvora usada . [112] El regolito de las superficies más antiguas es generalmente más grueso que el de las superficies más jóvenes: varía en grosor de 10 a 15 m (33 a 49 pies) en las tierras altas y de 4 a 5 m (13 a 16 pies) en los mares. [113] Debajo de la capa de regolito finamente triturado se encuentra el megaregolito , una capa de lecho rocoso altamente fracturado de muchos kilómetros de espesor. [114]
Se considera, por ejemplo, que estas condiciones extremas hacen improbable que las naves espaciales alberguen esporas bacterianas en la Luna durante más de una órbita lunar. [115]
La topografía de la Luna se ha medido con altimetría láser y análisis de imágenes estereoscópicas . [116] Su característica topográfica más extensa es la gigantesca cuenca del Polo Sur-Aitken del lado lejano , de unos 2240 km (1390 mi) de diámetro, el cráter más grande de la Luna y el segundo cráter de impacto confirmado más grande del Sistema Solar . [117] [118] Con 13 km (8,1 mi) de profundidad, su suelo es el punto más bajo de la superficie de la Luna. [117] [119] Las elevaciones más altas de la superficie de la Luna se encuentran directamente al noreste, que podría haberse engrosado por el impacto de formación oblicua de la cuenca del Polo Sur-Aitken. [120] Otras grandes cuencas de impacto como Imbrium , Serenitatis , Crisium , Smythii y Orientale poseen elevaciones regionalmente bajas y bordes elevados. [117] El lado lejano de la superficie lunar es en promedio unos 1,9 km (1,2 mi) más alto que el lado cercano. [1]
El descubrimiento de escarpes de fallas sugiere que la Luna se ha encogido unos 90 metros (300 pies) en los últimos mil millones de años. [121] Existen características de encogimiento similares en Mercurio . Mare Frigoris, una cuenca cerca del polo norte que durante mucho tiempo se creyó geológicamente muerta, se ha agrietado y desplazado. Dado que la Luna no tiene placas tectónicas, su actividad tectónica es lenta y se desarrollan grietas a medida que pierde calor. [122]
Los científicos han confirmado la presencia de una cueva en la Luna cerca del Mar de la Tranquilidad , no lejos del lugar de aterrizaje del Apolo 11 en 1969. La cueva, identificada como un punto de entrada a un tubo de lava colapsado, tiene aproximadamente 45 metros de ancho y hasta 80 m de largo. Este descubrimiento marca el primer punto de entrada confirmado a una cueva lunar. El análisis se basó en fotos tomadas en 2010 por el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA . La temperatura estable de la cueva de alrededor de 100 grados centígradosLa temperatura de 17 °C podría proporcionar un entorno acogedor para los futuros astronautas, protegiéndolos de las temperaturas extremas, la radiación solar y los micrometeoritos. Sin embargo, los desafíos incluyen la accesibilidad y los riesgos de avalanchas y derrumbes. Este descubrimiento ofrece potencial para futuras bases lunares o refugios de emergencia. [123]
Las principales características visibles desde la Tierra a simple vista son llanuras lunares oscuras y relativamente sin rasgos distintivos llamadas mares (singular mare ; en latín , "mares", ya que alguna vez se creyó que estaban llenos de agua) [124] que son vastos charcos solidificados de lava basáltica antigua . Aunque similares a los basaltos terrestres, los basaltos lunares tienen más hierro y ningún mineral alterado por el agua. [125] La mayoría de estos depósitos de lava erupcionaron o fluyeron hacia las depresiones asociadas con las cuencas de impacto , aunque la mayor extensión de inundación basáltica de la Luna, Oceanus Procellarum , no corresponde a una cuenca de impacto obvia. Los diferentes episodios de flujos de lava en mares a menudo se pueden reconocer por variaciones en el albedo de la superficie y márgenes de flujo distintos. [126]
A medida que se formaban los mares, el enfriamiento y la contracción de la lava basáltica crearon crestas arrugadas en algunas áreas. Estas crestas bajas y sinuosas pueden extenderse por cientos de kilómetros y, a menudo, delinean estructuras enterradas dentro del mar. Otro resultado de la formación de mares es la creación de depresiones concéntricas a lo largo de los bordes, conocidas como surcos arqueados . Estas características se producen a medida que los basaltos del mar se hunden hacia adentro por su propio peso, lo que hace que los bordes se fracturen y se separen.
Además de los mares visibles, la Luna tiene depósitos de mares cubiertos por material eyectado de impactos. Estos mares ocultos, llamados criptomares, probablemente sean más antiguos que los expuestos. [127] Por el contrario, la lava de los mares ha oscurecido muchas capas y charcas de material fundido por impacto. Los materiales fundidos por impacto se forman cuando las intensas presiones de choque de las colisiones vaporizan y derriten zonas alrededor del lugar del impacto. Donde aún están expuestos, los materiales fundidos por impacto se pueden distinguir de la lava de los mares por su distribución, albedo y textura. [128]
Los surcos sinuosos que se encuentran en los mares y sus alrededores son probablemente canales de lava extintos o tubos de lava colapsados . Por lo general, se originan en respiraderos volcánicos y serpentean y, a veces, se ramifican a medida que avanzan. Los ejemplos más grandes, como el valle de Schroter y Rima Hadley , son significativamente más largos, anchos y profundos que los canales de lava terrestres, y a veces presentan curvas y giros bruscos que, nuevamente, son poco comunes en la Tierra.
El vulcanismo de los mares ha alterado los cráteres de impacto de diversas maneras, incluyendo el relleno de los mismos en diversos grados, y la elevación y fractura de sus fondos a partir del levantamiento del material de los mares debajo de sus interiores. Ejemplos de tales cráteres incluyen Taruntius y Gassendi . Algunos cráteres, como Hyginus , son de origen completamente volcánico, formándose como calderas o fosas de colapso . Tales cráteres son relativamente raros y tienden a ser más pequeños (normalmente de unos pocos kilómetros de ancho), menos profundos y de forma más irregular que los cráteres de impacto. También carecen de los bordes volcados característicos de los cráteres de impacto.
Dentro de los mares del lado cercano se encuentran varias provincias geológicas que contienen volcanes en escudo y domos volcánicos . [129] También hay algunas regiones de depósitos piroclásticos , conos de escoria y domos no basálticos hechos de lava de viscosidad particularmente alta.
Casi todos los mares están en el lado cercano de la Luna, y cubren el 31% de la superficie del lado cercano [72] en comparación con el 2% del lado lejano. [130] Esto probablemente se debe a una concentración de elementos productores de calor debajo de la corteza en el lado cercano, lo que habría causado que el manto subyacente se calentara, se derritiera parcialmente, subiera a la superficie y entrara en erupción. [77] [131] [132] La mayoría de los mares basálticos de la Luna entraron en erupción durante el período Ímbrico , hace 3.300–3.700 millones de años, aunque algunos son tan jóvenes como 1.200 millones de años [63] y tan viejos como 4.200 millones de años. [64]
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En 2006, un estudio de Ina , una pequeña depresión en Lacus Felicitatis , encontró características irregulares, relativamente libres de polvo que, debido a la falta de erosión por escombros que caen, parecían tener solo 2 millones de años. [133] Los terremotos lunares y las liberaciones de gas indican una actividad lunar continua. [133] Se ha identificado evidencia de vulcanismo lunar reciente en 70 parches irregulares de mare , algunos de menos de 50 millones de años. Esto plantea la posibilidad de un manto lunar mucho más cálido de lo que se creía anteriormente, al menos en el lado cercano donde la corteza profunda es sustancialmente más cálida debido a la mayor concentración de elementos radiactivos. [134] [135] [136] [137] Se ha encontrado evidencia de vulcanismo basáltico de 2 a 10 millones de años dentro del cráter Lowell, [138] [139] dentro de la cuenca Orientale. Una combinación de un manto inicialmente más caliente y un enriquecimiento local de elementos productores de calor en el manto podría ser responsable de las actividades prolongadas en el lado lejano de la cuenca Oriental. [140] [141]
Las regiones de color más claro de la Luna se denominan terrae , o más comúnmente tierras altas , porque son más altas que la mayoría de los mares. Se ha datado radiométricamente que se formaron hace 4.400 millones de años y pueden representar acumulaciones de plagioclasa del océano de magma lunar. [64] [63] A diferencia de la Tierra, no se cree que se hayan formado montañas lunares importantes como resultado de eventos tectónicos. [142]
La concentración de mares en el lado cercano probablemente refleja la corteza sustancialmente más gruesa de las tierras altas del lado lejano, que puede haberse formado en un impacto de baja velocidad de una segunda luna de la Tierra unas pocas decenas de millones de años después de la formación de la Luna. [143] [144] Alternativamente, puede ser una consecuencia del calentamiento asimétrico de las mareas cuando la Luna estaba mucho más cerca de la Tierra. [145]
Un proceso geológico importante que ha afectado a la superficie de la Luna es la craterización por impacto , [146] con cráteres formados cuando asteroides y cometas chocan con la superficie lunar. Se estima que hay aproximadamente 300.000 cráteres de más de 1 km (0,6 mi) de ancho en el lado cercano de la Luna. [147] Los cráteres lunares exhiben una variedad de formas, dependiendo de su tamaño. En orden de diámetro creciente, los tipos básicos son cráteres simples con interiores lisos en forma de cuenco y bordes levantados, cráteres complejos con pisos planos, paredes en terrazas y picos centrales, cuencas de anillo de pico y cuencas de múltiples anillos con dos o más anillos concéntricos de picos. [148] La gran mayoría de los cráteres de impacto son circulares, pero algunos, como Cantor y Janssen , tienen contornos más poligonales, posiblemente guiados por fallas y juntas subyacentes. Otros, como el par Messier , Schiller y Daniell , son alargados. Tal elongación puede ser resultado de impactos altamente oblicuos, impactos de asteroides binarios , fragmentación de los impactadores antes del impacto en la superficie o impactos secundarios poco espaciados . [149]
La escala de tiempo geológica lunar se basa en los eventos de impacto más destacados, como las formaciones de múltiples anillos como Nectaris , Imbrium y Orientale , que tienen entre cientos y miles de kilómetros de diámetro y están asociadas con una amplia plataforma de depósitos de eyección que forman un horizonte estratigráfico regional . [150] La falta de atmósfera, clima y procesos geológicos recientes significa que muchos de estos cráteres están bien conservados. Aunque solo se han datado definitivamente unas pocas cuencas de múltiples anillos , son útiles para asignar edades relativas. Debido a que los cráteres de impacto se acumulan a un ritmo casi constante, se puede contar el número de cráteres por unidad de área para estimar la edad de la superficie. [150] Sin embargo, se debe tener cuidado con la técnica de conteo de cráteres debido a la posible presencia de cráteres secundarios . La eyección de los impactos puede crear cráteres secundarios que a menudo aparecen en grupos o cadenas, pero también pueden aparecer como formaciones aisladas a una distancia considerable del impacto. Estos pueden parecerse a cráteres primarios e incluso pueden dominar poblaciones de cráteres pequeños, por lo que su presencia no identificada puede distorsionar las estimaciones de edad. [151]
Las edades radiométricas de las rocas fundidas por impacto recogidas durante las misiones Apolo oscilan entre 3.800 y 4.100 millones de años: esto se ha utilizado para proponer un período de Bombardeo Pesado Tardío de mayores impactos. [152]
Las imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter en la década de 2010 muestran una tasa de producción de cráteres contemporánea significativamente mayor que la estimada previamente. Se cree que un proceso de craterización secundaria causado por eyecciones distales agita los dos centímetros superiores del regolito en una escala de tiempo de 81.000 años. [153] [154] Esta tasa es 100 veces más rápida que la tasa calculada a partir de modelos basados únicamente en impactos directos de micrometeoritos. [155]
Los remolinos lunares son características enigmáticas que se encuentran en toda la superficie de la Luna. Se caracterizan por un albedo alto, parecen ópticamente inmaduros (es decir, las características ópticas de un regolito relativamente joven ) y a menudo tienen una forma sinuosa. Su forma a menudo se acentúa por las regiones de bajo albedo que serpentean entre los remolinos brillantes. Están ubicados en lugares con campos magnéticos superficiales mejorados y muchos están ubicados en el punto antípoda de los principales impactos. Los remolinos bien conocidos incluyen la característica Reiner Gamma y Mare Ingenii . Se plantea la hipótesis de que son áreas que han sido parcialmente protegidas del viento solar , lo que resulta en una erosión espacial más lenta . [156]
El agua líquida no puede persistir en la superficie lunar. Cuando se expone a la radiación solar, el agua se descompone rápidamente a través de un proceso conocido como fotodisociación y se pierde en el espacio. Sin embargo, desde la década de 1960, los científicos han planteado la hipótesis de que el hielo de agua puede depositarse al impactar con cometas o posiblemente producirse por la reacción de rocas lunares ricas en oxígeno e hidrógeno del viento solar , dejando rastros de agua que posiblemente podrían persistir en cráteres fríos y permanentemente sombreados en ambos polos de la Luna. [157] [158] Las simulaciones por computadora sugieren que hasta 14.000 km2 ( 5.400 millas cuadradas) de la superficie pueden estar en sombra permanente. [110] La presencia de cantidades utilizables de agua en la Luna es un factor importante para hacer que la habitabilidad lunar sea un plan rentable; la alternativa de transportar agua desde la Tierra sería prohibitivamente cara. [159]
En los años siguientes, se ha descubierto la existencia de señales de agua en la superficie lunar. [160] En 1994, el experimento de radar biestático ubicado en la nave espacial Clementine indicó la existencia de pequeñas bolsas de agua congelada cerca de la superficie. Sin embargo, posteriores observaciones de radar realizadas en Arecibo sugieren que estos hallazgos pueden ser rocas expulsadas de cráteres de impacto jóvenes. [161] En 1998, el espectrómetro de neutrones de la nave espacial Lunar Prospector mostró que hay altas concentraciones de hidrógeno presentes en el primer metro de profundidad en el regolito cerca de las regiones polares. [162] Las perlas de lava volcánica, traídas a la Tierra a bordo del Apolo 15, mostraron pequeñas cantidades de agua en su interior. [163]
La sonda espacial Chandrayaan-1 de 2008 confirmó desde entonces la existencia de hielo de agua superficial, utilizando el Moon Mineralogy Mapper a bordo . El espectrómetro observó líneas de absorción comunes al hidroxilo , en la luz solar reflejada, lo que proporcionó evidencia de grandes cantidades de hielo de agua, en la superficie lunar. La nave espacial mostró que las concentraciones posiblemente puedan ser tan altas como 1000 ppm . [164] Usando los espectros de reflectancia del mapeador, la iluminación indirecta de áreas en sombra confirmó hielo de agua dentro de los 20° de latitud de ambos polos en 2018. [165] En 2009, LCROSS envió un impactador de 2300 kg (5100 lb) a un cráter polar permanentemente sombreado y detectó al menos 100 kg (220 lb) de agua en una columna de material expulsado. [166] [167] Otro examen de los datos de LCROSS mostró que la cantidad de agua detectada estaba más cerca de 155 ± 12 kg (342 ± 26 lb). [168]
En mayo de 2011, se informó de la presencia de 615–1410 ppm de agua en inclusiones fundidas en la muestra lunar 74220, [169] el famoso "suelo de vidrio naranja" con alto contenido de titanio de origen volcánico recogido durante la misión Apolo 17 en 1972. Las inclusiones se formaron durante erupciones explosivas en la Luna hace aproximadamente 3.700 millones de años. Esta concentración es comparable a la del magma en el manto superior de la Tierra . Aunque tiene un interés selenológico considerable, este hallazgo no significa que el agua esté fácilmente disponible, ya que la muestra se originó a muchos kilómetros por debajo de la superficie, y las inclusiones son tan difíciles de acceder que se necesitaron 39 años para encontrarlas con un instrumento de microsonda de iones de última generación.
El análisis de los hallazgos del Moon Mineralogy Mapper (M3) reveló en agosto de 2018 por primera vez "evidencia definitiva" de hielo de agua en la superficie lunar. [170] [171] Los datos revelaron las distintivas firmas reflectantes del hielo de agua, a diferencia del polvo y otras sustancias reflectantes. [172] Los depósitos de hielo se encontraron en los polos Norte y Sur, aunque es más abundante en el Sur, donde el agua está atrapada en cráteres y grietas permanentemente sombreados, lo que le permite persistir como hielo en la superficie ya que están protegidos del sol. [170] [172]
En octubre de 2020, los astrónomos informaron haber detectado agua molecular en la superficie iluminada por el sol de la Luna mediante varias naves espaciales independientes, incluido el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA). [173] [174] [175] [176]
La Tierra y la Luna forman el sistema de satélites Tierra-Luna con un centro de masas compartido, o baricentro . Este baricentro se encuentra a 1.700 km (1.100 mi) (aproximadamente una cuarta parte del radio de la Tierra) por debajo de la superficie terrestre.
La órbita de la Luna es ligeramente elíptica, con una excentricidad orbital de 0,055. [1] El semieje mayor de la órbita lunar geocéntrica, llamado distancia lunar , es de aproximadamente 400.000 km (250.000 millas o 1,28 segundos luz), comparable a dar 9,5 vueltas alrededor de la Tierra . [177]
La Luna realiza una órbita completa alrededor de la Tierra con respecto a las estrellas fijas, su período sideral , aproximadamente una vez cada 27,3 días. [h] Sin embargo, debido a que el sistema Tierra-Luna se mueve al mismo tiempo en su órbita alrededor del Sol, tarda un poco más, 29,5 días, [i] [72] en regresar a la misma fase lunar , completando un ciclo completo, como se ve desde la Tierra. Este período sinódico o mes sinódico se conoce comúnmente como el mes lunar y es igual a la duración del día solar en la Luna. [178]
Debido al bloqueo de mareas , la Luna tiene una resonancia de giro-órbita de 1:1 . Esta relación rotación - órbita hace que los períodos orbitales de la Luna alrededor de la Tierra sean iguales a sus períodos de rotación correspondientes . Esta es la razón por la que solo un lado de la Luna, su llamado lado cercano , es visible desde la Tierra. Dicho esto, si bien el movimiento de la Luna está en resonancia, aún no está exento de matices como la libración , lo que resulta en perspectivas ligeramente cambiantes, lo que hace que con el tiempo y la ubicación en la Tierra aproximadamente el 59% de la superficie de la Luna sea visible desde la Tierra. [179]
A diferencia de la mayoría de los satélites de otros planetas, el plano orbital de la Luna está más cerca del plano de la eclíptica que del plano ecuatorial del planeta . La órbita de la Luna se ve sutilmente perturbada por el Sol y la Tierra de muchas formas pequeñas, complejas e interactivas. Por ejemplo, el plano de la órbita de la Luna rota gradualmente una vez cada 18,61 años, [180] lo que afecta a otros aspectos del movimiento lunar. Estos efectos secundarios se describen matemáticamente mediante las leyes de Cassini . [181]
La atracción gravitatoria que ejercen la Tierra y la Luna (así como el Sol) entre sí se manifiesta en una atracción ligeramente mayor en los lados más cercanos entre sí, lo que da lugar a fuerzas de marea . Las mareas oceánicas son el resultado más común de esto, pero las fuerzas de marea también afectan considerablemente a otros mecanismos de la Tierra, así como de la Luna y su sistema.
La corteza sólida lunar experimenta mareas de alrededor de 10 cm (4 pulgadas) de amplitud durante 27 días, con tres componentes: una fija debido a la Tierra, porque están en rotación sincrónica , una marea variable debido a la excentricidad e inclinación orbital, y un pequeño componente variable del Sol. [182] El componente variable inducido por la Tierra surge del cambio de distancia y libración , un resultado de la excentricidad orbital e inclinación de la Luna (si la órbita de la Luna fuera perfectamente circular y no inclinada, solo habría mareas solares). [182] Según investigaciones recientes, los científicos sugieren que la influencia de la Luna en la Tierra puede contribuir a mantener el campo magnético de la Tierra . [183]
Los efectos acumulativos de la tensión acumulada por estas fuerzas de marea producen sismos lunares . Los sismos lunares son mucho menos comunes y más débiles que los terremotos, aunque los sismos lunares pueden durar hasta una hora (considerablemente más que los sismos terrestres) debido a la dispersión de las vibraciones sísmicas en la corteza superior seca y fragmentada. La existencia de sismos lunares fue un descubrimiento inesperado a partir de los sismómetros colocados en la Luna por los astronautas del Apolo entre 1969 y 1972. [184]
El efecto más conocido de las fuerzas de marea son los niveles elevados del mar, llamados mareas oceánicas. [185] Si bien la Luna ejerce la mayor parte de las fuerzas de marea, el Sol también ejerce fuerzas de marea y, por lo tanto, contribuye a las mareas hasta en un 40% de la fuerza de marea de la Luna; produciendo en interacción las mareas vivas y muertas . [185]
Las mareas son dos protuberancias en los océanos de la Tierra, una en el lado que mira hacia la Luna y la otra en el lado opuesto. A medida que la Tierra gira sobre su eje, una de las protuberancias oceánicas (marea alta) se mantiene en su lugar "debajo" de la Luna, mientras que otra marea similar está en el lado opuesto. Como resultado, hay dos mareas altas y dos mareas bajas en aproximadamente 24 horas. [185] Dado que la Luna está orbitando la Tierra en la misma dirección de rotación de la Tierra, las mareas altas ocurren aproximadamente cada 12 horas y 25 minutos; los 25 minutos se deben al tiempo que tarda la Luna en orbitar la Tierra.
Si la Tierra fuera un mundo acuático (sin continentes) produciría una marea de sólo un metro, y esa marea sería muy predecible, pero las mareas oceánicas se modifican en gran medida por otros efectos:
Como resultado, el momento en que se producen las mareas en la mayoría de los puntos de la Tierra es producto de observaciones que se explican, dicho sea de paso, mediante la teoría.
Los retrasos en los picos de marea, tanto de las mareas oceánicas como de las mareas de cuerpo sólido, provocan un par de torsión en oposición a la rotación de la Tierra. Esto "drena" el momento angular y la energía cinética rotacional de la rotación de la Tierra, lo que ralentiza la rotación de la Tierra. [185] [182] Ese momento angular, perdido en la Tierra, se transfiere a la Luna en un proceso conocido como aceleración de marea , que eleva la Luna a una órbita más alta mientras reduce la velocidad orbital alrededor de la Tierra.
Por lo tanto, la distancia entre la Tierra y la Luna está aumentando, y la rotación de la Tierra se está desacelerando en reacción. [182] Las mediciones de los reflectores láser dejados durante las misiones Apolo ( experimentos de medición de distancia lunar ) han descubierto que la distancia de la Luna aumenta 38 mm (1,5 pulgadas) por año (aproximadamente la velocidad a la que crecen las uñas humanas). [187] [188] [189] Los relojes atómicos muestran que el día de la Tierra se alarga unos 17 microsegundos cada año, [190] [191] [192] aumentando lentamente la velocidad a la que el UTC se ajusta por segundos intercalares .
Este arrastre de marea hace que la rotación de la Tierra y el período orbital de la Luna coincidan muy lentamente. Esta coincidencia da como resultado primero un bloqueo de marea del cuerpo más ligero del sistema orbital, como ya sucede con la Luna. Teóricamente, en 50 mil millones de años, [193] la rotación de la Tierra se habrá ralentizado hasta el punto de coincidir con el período orbital de la Luna, lo que hará que la Tierra siempre presente el mismo lado a la Luna. Sin embargo, el Sol se convertirá en un gigante rojo , muy probablemente envolviendo el sistema Tierra-Luna mucho antes de eso. [194] [195]
Si el sistema Tierra-Luna no es engullido por el Sol agrandado, el arrastre de la atmósfera solar puede hacer que la órbita de la Luna se descomponga. Una vez que la órbita de la Luna se acerque a una distancia de 18.470 km (11.480 mi), cruzará el límite de Roche de la Tierra , lo que significa que la interacción de las mareas con la Tierra rompería la Luna, convirtiéndola en un sistema de anillos . La mayoría de los anillos en órbita comenzarán a desintegrarse y los escombros impactarán contra la Tierra. Por lo tanto, incluso si el Sol no se traga a la Tierra, el planeta puede quedarse sin luna. [196]
La altitud máxima de la Luna en su culminación varía según su fase lunar , o más correctamente su posición orbital, y la época del año, o más correctamente la posición del eje de la Tierra. La luna llena está más alta en el cielo durante el invierno y más baja durante el verano (para cada hemisferio respectivamente), y su altitud cambia hacia la luna oscura o hacia el lado opuesto.
En los polos norte y sur, la Luna se encuentra 24 horas sobre el horizonte durante dos semanas cada mes tropical (aproximadamente 27,3 días), comparable al día polar del año tropical . El zooplancton del Ártico utiliza la luz de la Luna cuando el Sol se encuentra por debajo del horizonte durante meses seguidos. [197]
La orientación aparente de la Luna depende de su posición en el cielo y del hemisferio de la Tierra desde el que se la observa. En el hemisferio norte aparece al revés en comparación con la vista desde el hemisferio sur . [198] A veces, los "cuernos" de una luna creciente parecen apuntar más hacia arriba que hacia los lados. Este fenómeno se llama luna húmeda y ocurre con mayor frecuencia en los trópicos . [199]
La distancia entre la Luna y la Tierra varía de unos 356.400 km (221.500 mi) ( perigeo ) a 406.700 km (252.700 mi) (apogeo), lo que hace que la distancia de la Luna y el tamaño aparente fluctúen hasta un 14%. [200] [201] En promedio, el diámetro angular de la Luna es de unos 0,52°, aproximadamente el mismo tamaño aparente que el Sol (véase § Eclipses). Además, un efecto puramente psicológico, conocido como la ilusión lunar , hace que la Luna parezca más grande cuando está cerca del horizonte. [202]
A pesar del bloqueo de marea de la Luna, el efecto de la libración hace que aproximadamente el 59% de la superficie de la Luna sea visible desde la Tierra en el transcurso de un mes. [179] [72]
La rotación sincrónica de la Luna en su órbita alrededor de la Tierra, bloqueada por las mareas, hace que siempre mantenga casi la misma cara vuelta hacia el planeta. El lado de la Luna que mira hacia la Tierra se llama el lado cercano y el opuesto, el lado lejano . El lado lejano a menudo se llama incorrectamente el "lado oscuro", pero de hecho se ilumina con tanta frecuencia como el lado cercano: una vez cada 29,5 días terrestres. Durante la luna oscura y la luna nueva , el lado cercano está oscuro. [203]
La Luna originalmente rotaba a un ritmo más rápido, pero al principio de su historia su rotación se desaceleró y quedó bloqueada por las mareas en esta orientación como resultado de los efectos de fricción asociados con las deformaciones de marea causadas por la Tierra. [204] Con el tiempo, la energía de rotación de la Luna sobre su eje se disipó en forma de calor, hasta que no hubo rotación de la Luna con respecto a la Tierra. En 2016, los científicos planetarios que utilizaron datos recopilados en la misión Lunar Prospector de la NASA de 1998-99 , encontraron dos áreas ricas en hidrógeno (muy probablemente antiguo hielo de agua) en lados opuestos de la Luna. Se especula que estas áreas eran los polos de la Luna hace miles de millones de años antes de que se bloqueara por las mareas con la Tierra. [205]
La mitad de la superficie de la Luna siempre está iluminada por el Sol (excepto durante un eclipse lunar ). La Tierra también refleja luz sobre la Luna, que a veces se observa como luz terrestre cuando se refleja de vuelta hacia la Tierra desde áreas del lado cercano de la Luna que no están iluminadas por el Sol.
Como la inclinación axial de la Luna con respecto a la eclíptica es de 1,5427°, en cada año dracónico (346,62 días) el Sol se mueve desde estar 1,5427° al norte del ecuador lunar a estar 1,5427° al sur de él y luego regresa, al igual que en la Tierra el Sol se mueve desde el Trópico de Cáncer al Trópico de Capricornio y viceversa una vez cada año trópico . Por lo tanto, los polos de la Luna están a oscuras durante medio año dracónico (o con solo una parte del Sol visible) y luego iluminados durante medio año dracónico. La cantidad de luz solar que cae sobre las áreas horizontales cerca de los polos depende del ángulo de altitud del Sol. Pero estas "estaciones" tienen poco efecto en las áreas más ecuatoriales.
Con las diferentes posiciones de la Luna, diferentes áreas de la misma son iluminadas por el Sol. Esta iluminación de diferentes áreas lunares, vistas desde la Tierra, produce las diferentes fases lunares durante el mes sinódico . La fase es igual al área de la esfera lunar visible que es iluminada por el Sol. Esta área o grado de iluminación viene dada por , donde es la elongación (es decir, el ángulo entre la Luna, el observador en la Tierra y el Sol).
El brillo y el tamaño aparente de la Luna también cambian debido a su órbita elíptica alrededor de la Tierra . En el perigeo (el punto más cercano), dado que la Luna está hasta un 14 % más cerca de la Tierra que en el apogeo (el punto más distante), subtiende un ángulo sólido que es hasta un 30 % mayor. En consecuencia, dada la misma fase, el brillo de la Luna también varía hasta en un 30 % entre el apogeo y el perigeo. [206] Una luna llena (o nueva) en tal posición se llama superluna . [200] [201] [207]
Ha habido una controversia histórica sobre si las características observadas en la superficie de la Luna cambian con el tiempo. Hoy en día, se cree que muchas de estas afirmaciones son ilusorias, resultado de la observación en diferentes condiciones de iluminación, una mala visibilidad astronómica o dibujos inadecuados. Sin embargo, la desgasificación ocurre ocasionalmente y podría ser responsable de un porcentaje menor de los fenómenos lunares transitorios informados . Recientemente, se ha sugerido que una región de aproximadamente 3 km (1,9 mi) de diámetro de la superficie lunar fue modificada por un evento de liberación de gas hace aproximadamente un millón de años. [208] [209]
La Luna tiene un albedo excepcionalmente bajo , lo que le da una reflectancia ligeramente más brillante que la del asfalto desgastado . A pesar de esto, es el objeto más brillante en el cielo después del Sol . [72] [j] Esto se debe en parte al aumento de brillo de la oleada de oposición ; la Luna en cuarto creciente es solo una décima parte tan brillante, en lugar de la mitad, como en luna llena . [210] Además, la constancia del color en el sistema visual recalibra las relaciones entre los colores de un objeto y su entorno, y debido a que el cielo circundante es comparativamente oscuro, la Luna iluminada por el sol se percibe como un objeto brillante. Los bordes de la luna llena parecen tan brillantes como el centro, sin oscurecimiento de los limbos , debido a las propiedades reflectantes del suelo lunar , que retrorrefleja la luz más hacia el Sol que en otras direcciones. El color de la Luna depende de la luz que refleja la Luna, que a su vez depende de la superficie de la Luna y sus características, teniendo por ejemplo grandes regiones más oscuras. En general, la superficie lunar refleja una luz gris teñida de marrón. [211]
A veces, la Luna puede verse roja o azul. Puede verse roja durante un eclipse lunar , debido a que el espectro rojo de la luz del Sol se refracta sobre la Luna a través de la atmósfera de la Tierra. Debido a este color rojo, los eclipses lunares también se denominan a veces lunas de sangre . La Luna también puede verse roja cuando aparece en ángulos bajos y a través de una atmósfera espesa.
La Luna puede aparecer azul dependiendo de la presencia de ciertas partículas en el aire, [211] como partículas volcánicas, [212] en cuyo caso se puede llamar luna azul .
Debido a que las palabras "luna roja" y "luna azul" también pueden usarse para referirse a lunas llenas específicas del año, no siempre se refieren a la presencia de luz de luna roja o azul .
Los eclipses solo ocurren cuando el Sol, la Tierra y la Luna están todos en línea recta (denominado " sicigia "). Los eclipses solares ocurren en luna nueva , cuando la Luna está entre el Sol y la Tierra. Por el contrario, los eclipses lunares ocurren en luna llena, cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna. El tamaño aparente de la Luna es aproximadamente el mismo que el del Sol, y ambos se ven con casi medio grado de ancho. El Sol es mucho más grande que la Luna, pero es la distancia mucho mayor la que le da el mismo tamaño aparente que la Luna, mucho más cercana y mucho más pequeña desde la perspectiva de la Tierra. Las variaciones en el tamaño aparente, debido a las órbitas no circulares, también son casi las mismas, aunque ocurren en diferentes ciclos. Esto hace posible tanto los eclipses solares totales (con la Luna que aparece más grande que el Sol) como los anulares (con la Luna que aparece más pequeña que el Sol). [213] En un eclipse total, la Luna cubre completamente el disco del Sol y la corona solar se vuelve visible a simple vista .
Debido a que la distancia entre la Luna y la Tierra aumenta muy lentamente con el tiempo, [185] el diámetro angular de la Luna está disminuyendo. A medida que evoluciona hacia convertirse en una gigante roja , el tamaño del Sol y su diámetro aparente en el cielo aumentan lentamente. [k] La combinación de estos dos cambios significa que hace cientos de millones de años, la Luna siempre cubría completamente al Sol en los eclipses solares, y no era posible que se produjeran eclipses anulares. Del mismo modo, cientos de millones de años en el futuro, la Luna ya no cubrirá completamente al Sol y no se producirán eclipses solares totales. [214]
Como la órbita de la Luna alrededor de la Tierra está inclinada unos 5,145° (5° 9') respecto de la órbita de la Tierra alrededor del Sol , no se producen eclipses en cada luna llena o nueva. Para que se produzca un eclipse, la Luna debe estar cerca de la intersección de los dos planos orbitales. [215] La periodicidad y recurrencia de los eclipses del Sol causados por la Luna, y de la Luna causados por la Tierra, se describe mediante el saros , que tiene un período de aproximadamente 18 años. [216]
Debido a que la Luna bloquea continuamente la visión de un área circular del cielo de medio grado de ancho, [l] [217] el fenómeno relacionado de ocultación ocurre cuando una estrella brillante o un planeta pasa detrás de la Luna y queda ocultado: oculto a la vista. De esta manera, un eclipse solar es una ocultación del Sol. Debido a que la Luna está comparativamente cerca de la Tierra, las ocultaciones de estrellas individuales no son visibles en todas partes del planeta, ni al mismo tiempo. Debido a la precesión de la órbita lunar, cada año se ocultan diferentes estrellas. [218]
Algunos creen que las pinturas rupestres más antiguas de hasta 40.000 años AP de toros y formas geométricas, [219] o palos de conteo de 20-30.000 años de antigüedad se usaban para observar las fases de la Luna, llevando el tiempo usando el crecimiento y menguante de las fases de la Luna . [220] Una de las primeras representaciones posibles descubiertas de la Luna es una talla rupestre del 3000 a. C. Orthostat 47 en Knowth , Irlanda. [221] [222] Se encuentran deidades lunares como Nanna/Sin con crecientes desde el tercer milenio a. C. [223] Aunque la representación astronómica más antigua encontrada e identificada de la Luna es el disco celeste de Nebra de c. 1800-1600 a. C. [ 224] [225]
El antiguo filósofo griego Anaxágoras ( fallecido en el 428 a. C. ) razonó que el Sol y la Luna eran rocas esféricas gigantes y que la última reflejaba la luz de la primera. [229] [230] : 227 En otros lugares entre el siglo V a. C. y el siglo IV a. C. , los astrónomos babilónicos habían registrado el ciclo de 18 años de eclipses lunares de Saros , [231] y los astrónomos indios habían descrito la elongación mensual de la Luna. [232] El astrónomo chino Shi Shen ( fl. siglo IV a. C.) dio instrucciones para predecir eclipses solares y lunares. [230] : 411
En la descripción del universo de Aristóteles (384-322 a. C.) , la Luna marcaba el límite entre las esferas de los elementos mutables (tierra, agua, aire y fuego) y las estrellas imperecederas del éter , una filosofía influyente que dominaría durante siglos. [233] Arquímedes (287-212 a. C.) diseñó un planetario que podía calcular los movimientos de la Luna y otros objetos del Sistema Solar. [234] En el siglo II a. C. , Seleuco de Seleucia pensó correctamente que las mareas se debían a la atracción de la Luna y que su altura depende de la posición de la Luna en relación con el Sol . [235] En el mismo siglo, Aristarco calculó el tamaño y la distancia de la Luna a la Tierra, obteniendo un valor de aproximadamente veinte veces el radio de la Tierra para la distancia.
Los chinos de la dinastía Han creían que la Luna era energía equivalente al qi y su teoría de la "influencia radiante" reconocía que la luz de la Luna era simplemente un reflejo del Sol; Jing Fang (78-37 a. C.) notó la esfericidad de la Luna. [230] : 413–414 Ptolomeo (90–168 d. C.) mejoró mucho los números de Aristarco, calculando una distancia media de 59 veces el radio de la Tierra y un diámetro de 0,292 diámetros terrestres, cerca de los valores correctos de aproximadamente 60 y 0,273 respectivamente. [236] En el siglo II d. C., Luciano escribió la novela Una historia verdadera , en la que los héroes viajan a la Luna y conocen a sus habitantes. En 510 d. C., el astrónomo indio Aryabhata mencionó en su Aryabhatiya que la luz solar reflejada es la causa del brillo de la Luna. [237] [238] El astrónomo y físico Ibn al-Haytham (965–1039) descubrió que la luz del sol no se reflejaba en la Luna como un espejo, sino que la luz se emitía desde cada parte de la superficie iluminada de la Luna en todas las direcciones. [239] Shen Kuo (1031–1095) de la dinastía Song creó una alegoría que equiparaba el crecimiento y la disminución de la Luna a una bola redonda de plata reflectante que, cuando se rociaba con polvo blanco y se miraba de lado, parecía ser una media luna. [230] : 415–416 Durante la Edad Media , antes de la invención del telescopio, la Luna era cada vez más reconocida como una esfera, aunque muchos creían que era "perfectamente lisa". [240]
En 1609, Galileo Galilei utilizó un telescopio primitivo para hacer dibujos de la Luna para su libro Sidereus Nuncius y dedujo que no era lisa, sino que tenía montañas y cráteres. Thomas Harriot había hecho, pero no publicado, dibujos similares unos meses antes.
A esto le siguió el mapeo telescópico de la Luna: más tarde, en el siglo XVII, los esfuerzos de Giovanni Battista Riccioli y Francesco Maria Grimaldi condujeron al sistema de denominación de las características lunares que se usa hoy en día. El Mappa Selenographica de 1834-1836, más exacto, de Wilhelm Beer y Johann Heinrich von Mädler , y su libro asociado de 1837 Der Mond , el primer estudio trigonométricamente preciso de las características lunares, incluyeron las alturas de más de mil montañas e introdujeron el estudio de la Luna con las precisiones posibles en la geografía terrestre. [241] Los cráteres lunares, observados por primera vez por Galileo, se pensaba que eran volcánicos hasta la propuesta de Richard Proctor en la década de 1870 de que se formaron por colisiones. [72] Esta visión ganó apoyo en 1892 a partir de la experimentación del geólogo Grove Karl Gilbert , y de estudios comparativos desde 1920 hasta la década de 1940, [242] lo que llevó al desarrollo de la estratigrafía lunar , que en la década de 1950 se estaba convirtiendo en una rama nueva y creciente de la astrogeología . [72]
Después de la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron los primeros sistemas de lanzamiento y hacia finales de la década de 1950 alcanzaron capacidades que permitieron a la Unión Soviética y a los Estados Unidos lanzar naves espaciales al espacio. La Guerra Fría impulsó un desarrollo de sistemas de lanzamiento seguido de cerca por los dos estados, lo que dio lugar a la llamada Carrera Espacial y su fase posterior, la Carrera Lunar, acelerando los esfuerzos y el interés en la exploración de la Luna .
After the first spaceflight of Sputnik 1 in 1957 during International Geophysical Year the spacecraft of the Soviet Union's Luna program were the first to accomplish a number of goals. Following three unnamed failed missions in 1958,[243] the first human-made object Luna 1 escaped Earth's gravity and passed near the Moon in 1959. Later that year the first human-made object Luna 2 reached the Moon's surface by intentionally impacting. By the end of the year Luna 3 reached as the first human-made object the normally occluded far side of the Moon, taking the first photographs of it. The first spacecraft to perform a successful lunar soft landing was Luna 9 and the first vehicle to orbit the Moon was Luna 10, both in 1966.[72]
Following President John F. Kennedy's 1961 commitment to a crewed Moon landing before the end of the decade, the United States, under NASA leadership, launched a series of uncrewed probes to develop an understanding of the lunar surface in preparation for human missions: the Jet Propulsion Laboratory's Ranger program, the Lunar Orbiter program and the Surveyor program. The crewed Apollo program was developed in parallel; after a series of uncrewed and crewed tests of the Apollo spacecraft in Earth orbit, and spurred on by a potential Soviet lunar human landing, in 1968 Apollo 8 made the first human mission to lunar orbit (the first Earthlings, two tortoises, had circled the Moon three months earlier on the Soviet Union's Zond 5, followed by turtles on Zond 6).
The first time a person landed on the Moon and any extraterrestrial body was when Neil Armstrong, the commander of the American mission Apollo 11, set foot on the Moon at 02:56 UTC on July 21, 1969.[244] Considered the culmination of the Space Race,[245] an estimated 500 million people worldwide watched the transmission by the Apollo TV camera, the largest television audience for a live broadcast at that time.[246][247] While at the same time another mission, the robotic sample return mission Luna 15 by the Soviet Union had been in orbit around the Moon, becoming together with Apollo 11 the first ever case of two extraterrestrial missions being conducted at the same time.
The Apollo missions 11 to 17 (except Apollo 13, which aborted its planned lunar landing) removed 380.05 kilograms (837.87 lb) of lunar rock and soil in 2,196 separate samples.[248]Scientific instrument packages were installed on the lunar surface during all the Apollo landings. Long-lived instrument stations, including heat flow probes, seismometers, and magnetometers, were installed at the Apollo 12, 14, 15, 16, and 17 landing sites. Direct transmission of data to Earth concluded in late 1977 because of budgetary considerations,[249][250] but as the stations' lunar laser ranging corner-cube retroreflector arrays are passive instruments, they are still being used.[251]Apollo 17 in 1972 remains the last crewed mission to the Moon. Explorer 49 in 1973 was the last dedicated U.S. probe to the Moon until the 1990s.
The Soviet Union continued sending robotic missions to the Moon until 1976, deploying in 1970 with Luna 17 the first remote controlled rover Lunokhod 1 on an extraterrestrial surface, and collecting and returning 0.3 kg of rock and soil samples with three Luna sample return missions (Luna 16 in 1970, Luna 20 in 1972, and Luna 24 in 1976).[252]
A near lunar quietude of fourteen years followed the last Soviet mission to the Moon of 1976. Astronautics had shifted its focus towards the exploration of the inner (e.g. Venera program) and outer (e.g. Pioneer 10, 1972) Solar System planets, but also towards Earth orbit, developing and continuously operating, beside communication satellites, Earth observation satellites (e.g. Landsat program, 1972), space telescopes and particularly space stations (e.g. Salyut program, 1971).
The until 1979 negotiated Moon treaty, with its ratification in 1984 by its few signatories was about the only major activity regarding the Moon until 1990.
In 1990 Hiten-Hagoromo,[253] the first dedicated lunar mission since 1976, reached the Moon. Sent by Japan, it became the first mission that was not a Soviet Union or U.S. mission to the Moon.
In 1994, the U.S. dedicated a mission to fly a spacecraft (Clementine) to the Moon again for the first time since 1973. This mission obtained the first near-global topographic map of the Moon, and the first global multispectral images of the lunar surface.[254] In 1998, this was followed by the Lunar Prospector mission, whose instruments indicated the presence of excess hydrogen at the lunar poles, which is likely to have been caused by the presence of water ice in the upper few meters of the regolith within permanently shadowed craters.[255]
The next years saw a row of first missions to the Moon by a new group of states actively exploring the Moon. Between 2004 and 2006 the first spacecraft by the European Space Agency (ESA) (SMART-1) reached the Moon, recording the first detailed survey of chemical elements on the lunar surface.[256]The Chinese Lunar Exploration Program reached the Moon for the first time with the orbiter Chang'e 1 (2007–2009),[257] obtaining a full image map of the Moon.India reached, orbited and impacted the Moon in 2008 for the first time with its Chandrayaan-1 and Moon Impact Probe, becoming the fifth and sixth state to do so, creating a high-resolution chemical, mineralogical and photo-geological map of the lunar surface, and confirming the presence of water molecules in lunar soil.[258]
The U.S. launched the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) and the LCROSS impactor on June 18, 2009. LCROSS completed its mission by making a planned and widely observed impact in the crater Cabeus on October 9, 2009,[259] whereas LRO is currently in operation, obtaining precise lunar altimetry and high-resolution imagery.
China continued its lunar program in 2010 with Chang'e 2, mapping the surface at a higher resolution over an eight-month period, and in 2013 with Chang'e 3, a lunar lander along with a lunar rover named Yutu (Chinese: 玉兔; lit. 'Jade Rabbit'). This was the first lunar rover mission since Lunokhod 2 in 1973 and the first lunar soft landing since Luna 24 in 1976, making China the third country to achieve this.
In 2014 the first privately funded probe, the Manfred Memorial Moon Mission, reached the Moon.
Another Chinese rover mission, Chang'e 4, achieved the first landing on the Moon's far side in early 2019.[260]
Also in 2019, India successfully sent its second probe, Chandrayaan-2 to the Moon.
In 2020, China carried out its first robotic sample return mission (Chang'e 5), bringing back 1,731 grams of lunar material to Earth.[261]
The U.S. developed plans for returning to the Moon beginning in 2004,[262] and with the signing of the U.S.-led Artemis Accords in 2020, the Artemis program aims to return the astronauts to the Moon in the 2020s.[263] The Accords have been joined by a growing number of countries. The introduction of the Artemis Accords has fueled a renewed discussion about the international framework and cooperation of lunar activity, building on the Moon Treaty and the ESA-led Moon Village concept.[264][265][266]
2023 and 2024 India and Japan became the fourth and fifth country to soft land a spacecraft on the Moon, following the Soviet Union and United States in the 1960s, and China in the 2010s.[267] Notably, Japan's spacecraft, the Smart Lander for Investigating Moon, survived 3 lunar nights.[268] The IM-1 lander became the first commercially built lander to land on the Moon in 2024.[269]
China launched the Chang'e 6 on May 3, 2024, which conducted another lunar sample return from the far side of the Moon.[270] It also carried a chinese rover to conduct infrared spectroscopy of lunar surface.[271] Pakistan sent a lunar orbiter called ICUBE-Q along with Chang'e 6.[272]
Nova-C 2, iSpace Lander and Blue Ghost are all planned to launch to the Moon in 2024.
Beside the progressing Artemis program and supporting Commercial Lunar Payload Services, leading an international and commercial crewed opening up of the Moon and sending the first woman, person of color and non-US citizen to the Moon in the 2020s,[273] China is continuing its ambitious Chang'e program, having announced with Russia's struggling Luna-Glob program joint missions.[274][275] Both the Chinese and US lunar programs have the goal to establish in the 2030s a lunar base with their international partners, though the US and its partners will first establish an orbital Lunar Gateway station in the 2020s, from which Artemis missions will land the Human Landing System to set up temporary surface camps.
While the Apollo missions were explorational in nature, the Artemis program plans to establish a more permanent presence. To this end, NASA is partnering with industry leaders to establish key elements such as modern communication infrastructure. A 4G connectivity demonstration is to be launched aboard an Intuitive Machines Nova-C lander in 2024.[276] Another focus is on in situ resource utilization, which is a key part of the DARPA lunar programs. DARPA has requested that industry partners develop a 10–year lunar architecture plan to enable the beginning of a lunar economy.[277]
Humans last landed on the Moon during the Apollo Program, a series of crewed exploration missions carried out from 1969 to 1972. Lunar orbit has seen uninterrupted presence of orbiters since 2006, performing mainly lunar observation and providing relayed communication for robotic missions on the lunar surface.
Lunar orbits and orbits around Earth–Moon Lagrange points are used to establish a near-lunar infrastructure to enable increasing human activity in cislunar space as well as on the Moon's surface. Missions at the far side of the Moon or the lunar north and south polar regions need spacecraft with special orbits, such as the Queqiao and Queqiao-2 relay satellite or the planned first extraterrestrial space station, the Lunar Gateway.[278][279]
While the Moon has the lowest planetary protection target-categorization, its degradation as a pristine body and scientific place has been discussed.[281] If there is astronomy performed from the Moon, it will need to be free from any physical and radio pollution. While the Moon has no significant atmosphere, traffic and impacts on the Moon causes clouds of dust that can spread far and possibly contaminate the original state of the Moon and its special scientific content.[282] Scholar Alice Gorman asserts that, although the Moon is inhospitable, it is not dead, and that sustainable human activity would require treating the Moon's ecology as a co-participant.[283]
The so-called "Tardigrade affair" of the 2019 crashed Beresheet lander and its carrying of tardigrades has been discussed as an example for lacking measures and lacking international regulation for planetary protection.[284]
Space debris beyond Earth around the Moon has been considered as a future challenge with increasing numbers of missions to the Moon, particularly as a danger for such missions.[285][286] As such lunar waste management has been raised as an issue which future lunar missions, particularly on the surface, need to tackle.[287][288]
Human remains have been transported to the Moon, including by private companies such as Celestis and Elysium Space. Because the Moon has been sacred or significant to many cultures, the practice of space burials have attracted criticism from indigenous peoples leaders. For example, then–Navajo Nation president Albert Hale criticized NASA for sending the cremated ashes of scientist Eugene Shoemaker to the Moon in 1998.[289][290]
Beside the remains of human activity on the Moon, there have been some intended permanent installations like the Moon Museum art piece, Apollo 11 goodwill messages, six lunar plaques, the Fallen Astronaut memorial, and other artifacts.[280]
Longterm missions continuing to be active are some orbiters such as the 2009-launched Lunar Reconnaissance Orbiter surveilling the Moon for future missions, as well as some Landers such as the 2013-launched Chang'e 3 with its Lunar Ultraviolet Telescope still operational.[291]Five retroreflectors have been installed on the Moon since the 1970s and since used for accurate measurements of the physical librations through laser ranging to the Moon.
There are several missions by different agencies and companies planned to establish a longterm human presence on the Moon, with the Lunar Gateway as the currently most advanced project as part of the Artemis program.
The Moon is recognized as an excellent site for telescopes.[292] It is relatively nearby; certain craters near the poles are permanently dark and cold and especially useful for infrared telescopes; and radio telescopes on the far side would be shielded from the radio chatter of Earth.[293] The lunar soil, although it poses a problem for any moving parts of telescopes, can be mixed with carbon nanotubes and epoxies and employed in the construction of mirrors up to 50 meters in diameter.[294] A lunar zenith telescope can be made cheaply with an ionic liquid.[295]
In April 1972, the Apollo 16 mission recorded various astronomical photos and spectra in ultraviolet with the Far Ultraviolet Camera/Spectrograph.[296]
The Moon has been also a site of Earth observation, particularly culturally as in the 1968 photograph called Earthrise, taken by Bill Anders of Apollo 8. The Earth appears in the Moon's sky with an apparent size of 1° 48′ to 2°,[297] three to four times the size of the Moon or Sun in Earth's sky, or about the apparent width of two little fingers at an arm's length away.
The only instances of humans living on the Moon have taken place in an Apollo Lunar Module for several days at a time (for example, during the Apollo 17 mission).[298] One challenge to astronauts during their stay on the surface is that lunar dust sticks to their suits and is carried into their quarters. Astronauts could taste and smell the dust, which smells like gunpowder and was called the "Apollo aroma".[299] This fine lunar dust can cause health issues.[299]
In 2019, at least one plant seed sprouted in an experiment on the Chang'e 4 lander. It was carried from Earth along with other small life in its Lunar Micro Ecosystem.[300]
Although Luna landers scattered pennants of the Soviet Union on the Moon, and U.S. flags were symbolically planted at their landing sites by the Apollo astronauts, no nation claims ownership of any part of the Moon's surface.[301] Likewise no private ownership of parts of the Moon, or as a whole, is considered credible.[302][303][304]
The 1967 Outer Space Treaty defines the Moon and all outer space as the "province of all mankind".[301] It restricts the use of the Moon to peaceful purposes, explicitly banning military installations and weapons of mass destruction.[305] A majority of countries are parties of this treaty.[306]The 1979 Moon Agreement was created to elaborate, and restrict the exploitation of the Moon's resources by any single nation, leaving it to a yet unspecified international regulatory regime.[307] As of January 2020, it has been signed and ratified by 18 nations,[308] none of which have human spaceflight capabilities.
Since 2020, countries have joined the U.S. in their Artemis Accords, which are challenging the treaty. The U.S. has furthermore emphasized in a presidential executive order ("Encouraging International Support for the Recovery and Use of Space Resources.") that "the United States does not view outer space as a 'global commons'" and calls the Moon Agreement "a failed attempt at constraining free enterprise."[309][310]
With Australia signing and ratifying both the Moon Treaty in 1986 as well as the Artemis Accords in 2020, there has been a discussion if they can be harmonized.[265] In this light an Implementation Agreement for the Moon Treaty has been advocated for, as a way to compensate for the shortcomings of the Moon Treaty and to harmonize it with other laws and agreements such as the Artemis Accords, allowing it to be more widely accepted.[264][266]
In the face of such increasing commercial and national interest, particularly prospecting territories, U.S. lawmakers have introduced in late 2020 specific regulation for the conservation of historic landing sites[311] and interest groups have argued for making such sites World Heritage Sites[312] and zones of scientific value protected zones, all of which add to the legal availability and territorialization of the Moon.[284]
In 2021, the Declaration of the Rights of the Moon[313] was created by a group of "lawyers, space archaeologists and concerned citizens", drawing on precedents in the Rights of Nature movement and the concept of legal personality for non-human entities in space.[314][315]
Increasing human activity at the Moon has raised the need for coordination to safeguard international and commercial lunar activity. Issues from cooperation to mere coordination, through for example the development of a shared Lunar time, have been raised.
In particular the establishment of an international or United Nations regulatory regime for lunar human activity has been called for by the Moon Treaty and suggested through an Implementation Agreement,[264][266] but remains contentious. Current lunar programs are multilateral, with the US-led Artemis program and the China-led International Lunar Research Station. For broader international cooperation and coordination the International Lunar Exploration Working Group (ILEWG), the Moon Village Association (MVA) and more generally the International Space Exploration Coordination Group (ISECG) has been established.
Since pre-historic times people have taken note of the Moon's phases and its waxing and waning cycle, and used it to keep record of time. Tally sticks, notched bones dating as far back as 20–30,000 years ago, are believed by some to mark the phases of the Moon.[220][318][319] The counting of the days between the Moon's phases gave eventually rise to generalized time periods of lunar cycles as months, and possibly of its phases as weeks.[320]
The words for the month in a range of different languages carry this relation between the period of the month and the Moon etymologically. The English month as well as moon, and its cognates in other Indo-European languages (e.g. the Latin mensis and Ancient Greek μείς (meis) or μήν (mēn), meaning "month")[321][322][323][324] stem from the Proto-Indo-European (PIE) root of moon, *méh1nōt, derived from the PIE verbal root *meh1-, "to measure", "indicat[ing] a functional conception of the Moon, i.e. marker of the month" (cf. the English words measure and menstrual).[325][326][327] To give another example from a different language family, the Chinese language uses the same word (月) for moon as well as for month, which furthermore can be found in the symbols for the word week (星期).
This lunar timekeeping gave rise to the historically dominant, but varied, lunisolar calendars. The 7th-century Islamic calendar is an example of a purely lunar calendar, where months are traditionally determined by the visual sighting of the hilal, or earliest crescent moon, over the horizon.[328]
Of particular significance has been the occasion of full moon, highlighted and celebrated in a range of calendars and cultures, an example being the Buddhist Vesak. The full moon around the southern or northern autumnal equinox is often called the harvest moon and is celebrated with festivities such as the Harvest Moon Festival of the Chinese lunar calendar, its second most important celebration after the Chinese lunisolar Lunar New Year.[329]
Furthermore, association of time with the Moon can also be found in religion, such as the ancient Egyptian temporal and lunar deity Khonsu.
Since prehistoric times humans have depicted and later described their perception of the Moon and its importance for them and their cosmologies. It has been characterized and associated in many different ways, from having a spirit or being a deity, and an aspect thereof or an aspect in astrology.
For the representation of the Moon, especially its lunar phases, the crescent (🌙) has been a recurring symbol in a range of cultures since at least 3,000 BCE or possibly earlier with bull horns dating to the earliest cave paintings at 40,000 BP.[225][219] In writing systems such as Chinese the crescent has developed into the symbol 月, the word for Moon, and in ancient Egyptian it was the symbol 𓇹, meaning Moon and spelled like the ancient Egyptian lunar deity Iah,[331] which the other ancient Egyptian lunar deities Khonsu and Thoth were associated with.
Iconographically the crescent was used in Mesopotamia as the primary symbol of Nanna/Sîn,[223] the ancient Sumerian lunar deity,[332][223] who was the father of Inanna/Ishtar, the goddess of the planet Venus (symbolized as the eight pointed Star of Ishtar),[332][223] and Utu/Shamash, the god of the Sun (symbolized as a disc, optionally with eight rays),[332][223] all three often depicted next to each other. Nanna/Sîn is, like some other lunar deities, for example Iah and Khonsu of ancient Egypt, Mene/Selene of ancient Greece and Luna of ancient Rome, depicted as a horned deity, featuring crescent shaped headgears or crowns.[333][334]
The particular arrangement of the crescent with a star known as the star and crescent (☪️) goes back to the Bronze Age, representing either the Sun and Moon, or the Moon and the planet Venus, in combination. It came to represent the selene goddess Artemis, and via the patronage of Hecate, which as triple deity under the epithet trimorphos/trivia included aspects of Artemis/Diana, came to be used as a symbol of Byzantium, with Virgin Mary (Queen of Heaven) later taking her place, becoming depicted in Marian veneration on a crescent and adorned with stars. Since then the heraldric use of the star and crescent proliferated, Byzantium's symbolism possibly influencing the development of the Ottoman flag, specifically the combination of the Turkish crescent with a star,[335] and becoming a popular symbol for Islam (as the hilal of the Islamic calendar) and for a range of nations.[336]
The features of the Moon, the contrasting brighter highlands and darker maria, have been seen by different cultures forming abstract shapes. Such shapes are among others the Man in the Moon (e.g. Coyolxāuhqui) or the Moon Rabbit (e.g. the Chinese Tu'er Ye or in Indigenous American mythologies the aspect of the Mayan Moon goddess, from which possibly Awilix is derived, or of Metztli/Tēcciztēcatl).[330]
Occasionally some lunar deities have been also depicted driving a chariot across the sky, such as the Hindu Chandra/Soma, the Greek Artemis, which is associated with Selene, or Luna, Selene's ancient Roman equivalent.
Color and material wise the Moon has been associated in Western alchemy with silver, while gold is associated with the Sun.[337]
Through a miracle, the so-called splitting of the Moon (Arabic: انشقاق القمر) in Islam, association with the Moon applies also to Muhammad.[338]
The perception of the Moon in modern times has been informed by telescope enabled modern astronomy and later by spaceflight enabled actual human activity at the Moon, particularly the culturally impactful lunar landings. These new insights inspired cultural references, connecting romantic reflections about the Moon[340] and speculative fiction such as science-fiction dealing with the Moon.[339][341]
Contemporarily the Moon has been seen as a place for economic expansion into space, with missions prospecting for lunar resources. This has been accompanied with renewed public and critical reflection on humanity's cultural and legal relation to the celestial body, especially regarding colonialism,[284] as in the 1970 poem "Whitey on the Moon". In this light the Moon's nature has been invoked,[313] particularly for lunar conservation[286] and as a common.[342][307][315]
In 2021 20 July, the date of the first crewed Moon landing, became the annual International Moon Day.[343]
The lunar effect is a purported unproven correlation between specific stages of the roughly 29.5-day lunar cycle and behavior and physiological changes in living beings on Earth, including humans. The Moon has long been associated with insanity and irrationality; the words lunacy and lunatic are derived from the Latin name for the Moon, Luna. Philosophers Aristotle and Pliny the Elder argued that the full moon induced insanity in susceptible individuals, believing that the brain, which is mostly water, must be affected by the Moon and its power over the tides, but the Moon's gravity is too slight to affect any single person.[344] Even today, people who believe in a lunar effect claim that admissions to psychiatric hospitals, traffic accidents, homicides or suicides increase during a full moon, but dozens of studies invalidate these claims.[344][345][346][347][348]
We measured an average total absorbed dose rate in silicon of 13.2 ± 1 μGy/hour ... LND measured an average dose equivalent of 1369 μSv/day on the surface of the Moon
... may cause the moon to have a blue tinge since the red light has been scattered out.
One comprises what we have called "Saros Cycle Texts", which give the months of eclipse possibilities arranged in consistent cycles of 223 months (or 18 years).
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