Osnovni podaci 

Mjesec (slika 1) je jedini Zemljin satelit, tijelo prosječno samo 384,403 km udaljeno od Zemlje, pa je samim time o njemu najviše poznatih činjenica. Osim toga, Mjesec je zasad jedino nebesko tijelo na koje se spustila letjelica s ljudskom posadom.

Promjer Mjeseca je 3476 km, a masa 7,35 x 10²² kg odnosno 1/81 Zemljine mase. Gravitacija na površini je šest puta slabija nego gravitacija na Zemlji.

Period vrtnje Mjeseca oko svoje osi iznosi 27,3 dana, točno koliko i period rotacije oko Zemlje, tako da je sa Zemlje vidljiva uvijek ista polutka. Više o Mjesečevim fazama i rotaciji Mjeseca u članku Osnovno o Mjesecu.

Povijest istraživanja 

Prva sonda koja je poslala slike Mjeseca bila je ruska sonda Luna 1, koja je 4. siječnja 1959. godine proletjela pokraj njega na udaljenosti od 5995 km, otkrivši da Mjesec nema magnetsko polje.

Nakon nje, više od 50 letjelica iz Sovjetskog Saveza i SAD-a upućeno je na Mjesec. Luna 3 je poslala prve snimke daleke, nama skrivene, strane Mjeseca, a prva je koja je obavila uspješno slijetanje je Luna 9, 1966. godine.

Prvi ljudi na Mjesec su stigli američkom letjelicom Apollo 11, 21.07.1969. (slika 3). Njima u čast, tri manja kratera nazvana su Armstrong, Aldrin (slika 4) i Collins. Još pet letjelica s ljudskom posadom je uspješno sletjelo na Mjesec, sve iz serije Apollo (slika 5 i 6).

Serija letjelica Luna nastavila je istraživanje, a Luna 17 i 21 spustile su pokretne laboratorije Lunohod 1 i 2 koje su poslale brojne informacije o sastavu i morfologiji reljefa.

Od 1976. g. dolazi do zatišja u istraživanju Mjeseca, koje je prekinuto tek sredinom prošlog desetljeća. Novi val istraživanja započela je letjelica Clemetine 1994. godine detaljnim kartografiranjem površine, a nastavila iznimno uspješna misija Lunar Prospector (slika 7) četiri godine kasnije.

Podaci koje je poslao Lunar Prospector koriste se u izradi vrlo detalje karte sastava mjesečevog tla. Uz to je pronašao dokaze o postojanju vodenog leda u blizini polova, veličini i sastavu jezgre te magnetskim aktivnostima.

Europska sonda SMART 1 (slika 8) obavit će slična istraživanja sa mnogo preciznijim instrumentima i pokušati dati konačan odgovor na pitanje kako je nastao Mjesec.

Nastanak Mjeseca 

Starost Mjesečevih tala ustanovljena je radioaktivnom metodom i iznosi od 4,6 do 3,5 milijarde godina. Materijal iz kojeg je Mjesec nastao imao je manju gustoću nego materijal iz kojeg je nastala Zemlja.

Postoji mnogo teorija o nastanku Mjeseca, a trenutno najprihvaćenija tvrdi da je nastao iz kolizije planetoida veličine Marsa i mlade Zemlje. Ostaci planetoida ostali su u orbiti oko Zemlje zajedno sa dijelovima njene kore. S vremenom se taj prsten materijala okupio i formirao Mjesec.

Vanjski slojevi su bili tekući, da bi se postepeno stvorila kora skrućene stijene. Slijedećih pola milijarde godina, površinu Mjeseca bombardiraju asteroidi, koji otvaraju bazene, a potisnuti materijal tvori planinske prstenove.

Kora se hladi, a rastaljeni dio plašta probija se kroz raspukline do bazena i ispunjava ih. Hlađenjem magme nastaju mora. Lava u morima mlađa je milijardu do milijardu i pol godina od samog bazena.

Plašt se nastavlja hladiti, pa lava pri daljnjim udarcima više ne može prodrijeti na površinu. Postupno u prostoru među planetima preostaju sve sitnija tijela, pa kasnijim manjim udarima nastaju sve manji krateri.

Sastav tla i unutrašnjosti 

Najrasprostranjenije stijene su bazalt i anortozit s gabrom. Minerali od kojih se tlo sastoji su piroksen, plagioklas, ilmenit i olivin. Zbog pomanjkanja kisika i oksidacije, u usporedbi sa Zemljom, Mjesec ima mnogo manje vrsta minerala.

Mjesečeva kora debela je od 60 do 100 km, ispod nje leži 1000 km debeli sloj hladne, guste stijene. U središtu je malena ohlađena jezgra promjera između 440 km (ako prevladava Fe) i 1180 km(ako prevladava FeS2).

Vjerojatno je to razlog nepostojanja globalnog magnetskog polja Mjeseca. Na površini nema sjevernog i južnog pola. Lunar Prospector (slika 7) je međutim otkrio regije koje su formirale male magnetosferne sisteme.

Reljef 

Mjesec nema atmosfere ni tekuće vode, stoga ni erozija, ni sedimentiranja. Usprkos navedenom, ipak ima veoma razvedenu površinu.

Osnovna razdioba je na svjetlija kopna i tamnija mora. Kopna su za oko 1-2 km viša i na njima se nalazi više kratera nego na morima. Dijelovi mora nazivaju se i zaljevi, jezera, doline i ravnice.

Najveće more, Ocean Oluja (lat. Oceanus Procelarum), veliko je poput Sredozemnog mora. Sva ostala mora su kružnog oblika, od kojih je najveće More Kiša s promjerom većim od 1000 km. Obrubljeno je planinama nazvanim po planinskim lancima na Zemlji: Alpe, Kavkaz, Apenini, Karpati. Na zapadnom rubu vidljive strane Mjeseca nalazi se More Kriza (Mare Crisium), do njega More Vedrine (Mare Serenitatis), More Tišine (Mare Tranquilitatis) i More Plodnosti (Mare Fecunditatis).

U području kopna ističu se prstenasti reljefni oblici, uobičajeno nazivani kraterima. Najveći krateri imaju promjer do 300 km, sveukupno kratera većih od 1 km ima oko milijun.

Krateri su u stvari kružne ravnice obrubljene prstenom planina. Najveći su Clavius, Ptolemej, Grimaldi i Platon na vidljivoj strani, te Ciolkovski, Joliot i Lomonosov na daljoj strani Mjeseca. Neki od kratera imaju središnje uzvisine, poput Kopernika i Tycha. Sa izuzetkom nekoliko manjih kratera vulkanskog podrijetla, svi su nastali udarima meteora.

Voda na Mjesecu 

Još od početka svemirske ere znanstvenici su razmišljali o mogućnosti postojanja vode na Mjesecu. Tek u posljednjih desetak godina se intezivnije istražuje o toj temi.

Dnevna temperatura na Mjesecu je veća od 100°C tako da voda ne može opstati na njemu. Ipak, u blizini polova, postoje krateri u kojima vlada vječni mrak, dakle i uvjeti za vodeni led.

Voda bi na Mjesecu uvelike olakšala istraživanje svemira i drugih planeta Sunčeva Sustava. Mnogo je lakše poslati letjelicu prema, na primjer, Marsu, s Mjeseca nego sa Zemlje. Uzrok tome su šest puta manja gravitacija i manjak atmosfere.

Dakle, potrebna je stalna ljudska nastamba (habitat) na jedinom Zemljinom prirodnom satelitu. Najveći problem za stvaranje habitata je njegova ovisnost o pošiljkama sa Zemlje (hrana, voda, zrak) koje su jako skupe i neisplative.

Postojanje vode na Mjesecu višestruko bi smanjilo te troškove, s obzirom da bi zadovoljilo većinu potreba stanovnika habitata. Iz vode se elektrolizom mogu dobiti vodik (gorivo) i kisik (zrak), a osim toga omogućava uzgajanje biljaka (hrana). Dušik potreban u zraku trebao bi biti doveden samo jednom (ne troši se), a s vremenom bi se dobio ekološki sistem čovjek-biljke (čovjek udiše kisik, a izdiše CO2, a biljke koriste CO2 u proizvodnji hranjivih tvari i kisika).

Svemirska letjelica Clementine prva je poslala podatke o postojanju vodenog leda 1994. godine. Odaslala je snop radio valova prema vječno zasjenjenim područjima, a odbijeni signal je primila Deep Space Network (DSN) antena. Karakteristike tog signala pokazivale su da je snop udario u vodeni led.

Ipak, radio teleskop Arecibo je ponovio eksperiment. Ali usmjerivši snop prema osvjetljenim područjima i dobio iste rezultate. Uzrok je vjerojatno grubi teren.

Prvi pravi dokaz dobili smo tek 2001. godine kad je Lunar Prospector (slika 7) s dva svoja instrumenta pronašao vodu na oba pola. Obrada dobivenih podataka je još uvijek u tijeku, ali znanstvenici smatraju da se radi između 10 i 300 milijuna tona vode.