Верхняя часть Луны — кора, сложена анортозитами, базальтами и подстилающими их анортозитовыми габбро. Она имеет толщину около 65 км. Состав пород в материковых и морских районах Луны отличается коренным образом. На континентах кора однослойная, на морях имеет базальтовый слой толщиной 15 км, а вся остальная толща коры анортозитовая. Верхний слой коры, толщиной до 25 км, отличается очень малой электропроводностью и теплопроводностью, малыми величинами скоростей распространения сейсмических волн (100-300 м/с в верхнем стометровом слое), быстрым ростом этих скоростей с увеличением глубины коры (предположительно до 4 км/с на глубине 5 км) и слабым затуханием сейсмической энергии, что обусловливает наблюдаемое сверхдальнее распространение сейсмических волн и продолжительный «сейсмозон».

 

Предполагается, что нижняя кора имеет преимущественно норитовый состав, а верхняя кора более анортозитовая. Однако предположение о наличии вертикальной слоистости коры требует больше данных для обоснования. Морские породы представлены оливиновыми, глиноземистыми и титанистыми (до 12% содержания ТiO₂) базальтами с различным содержанием щелочей в каждой из этих групп.

В настоящий момент в породах Луны изучено более 50 минералов и около 40 еще недостаточно охарактеризованных минеральных фаз. Этот вопрос требует дополнительного изучения и более детальной диагностики.

 

Сейсмозондирование позволило выявить еще ряд слоев внешней оболочки Луны, названных по аналогии с Землей литосферой: верхняя мантия (до глубины 300 км), средняя мантия (до 600 км) и переходный слой (до 900 км). Горизонтальная неоднородность плотностей приводит к возникновению напряжений в породах, которые должны вызывать тектонические лунотрясения на глубинах от 25 до 300 км. Эти напряжения должны быть в десятки раз меньше горизонтальных сил, определяющих тектоническую активность литосферы Земли, поэтому тектонические лунотрясения очень слабы по сравнению с землетрясениями.

 

По резкому ослаблению энергии поперечных волн на глубинах более 900 км выявлена нижняя граница литосферы. Допускается, что вещество этой внутренней части Луны находится в расплавленном состоянии и что возможно имеется очень малое (менее 1% по массе) железное ядро или ядро из силикатных пород. Средний удельный вес Луны показывает, что она должна быть обеднена железом, поэтому ее ядро должно быть небольшим или его не существует вовсе. Решение этого вопроса поможет разобраться в моделях происхождения Луны. Знание количества сегрегированного металла на Луне поможет вычислить первоначальное количество сидерофильных элементов. Эту информацию можно использовать для решения вопроса, образовалась ли Луна из недифференцированной солнечной туманности или из дифференцированного вещества, такого как вещество мантии Земли. Геофизические данные о наличии и размерах лунного ядра пока очень неопределенные. Ранняя информация давала возможность предположить наличие у Луны обогащенного железом ядра с радиусом от 170 до 360 км. Однако при последующей оценке, вопрос об отсутствии или наличии металлического ядра с радиусом менее 500 км не получил никаких реальных сейсмических доказательств.

 

Ряд методов, для которых замеряется индуцированный дипольный момент Луны, дал возможность предположить наличие сильно проводящего ядра с радиусом более 400 км. Дополнительный ряд свидетельств о наличии у Луны центрального жидкого ядра был получен лазерными замерами параметров физической либрации. Для частных моделей совместного ламинарного и турбулентного движения коры и мантии были применены данные физической либрации, которые дали грубую оценку в 330 км для радиуса такого ядра. В целом некоторые геофизические данные свидетельствуют, однако, не безоговорочно, о наличии металлического ядра Луны с радиусом в диапазоне 330-450 км. Если допустить что в составе ядра преобладает железо, то ядро должно составлять 2-4% массы Луны.

 

Если Луна образовалась из материала земной мантии, которая уже содержала значительно меньше сидерофилов, то для сегрегации потребуется только 0,1-1% металла, отвечающего современным оценкам содержания сидерофильных элементов Луны. При этом радиус железного ядра с наибольшей вероятностью составит менее 285 км. Таким образом, лишь определение размеров ядра геофизическими способами поможет сделать выбор среди существующих гипотез происхождения Луны.