呈玻璃状的表面
“阿波罗”的宇航员们发现，月球表面有许多地方覆盖着一层玻璃状的物质。这表明，月球表面似乎被炽热的火球烧灼过。正如一位科学家所指出的：“月亮上铺着玻璃。”科学家分析证明，这层玻璃状物质并不是巨大的陨星撞击产生的，有些科学家相信，这是太阳的爆炸——某种微型新星诞生产生的后果。
“阿波罗”在探险过程中，废弃的火箭第三节推进器会突然轰地一下撞在月球表面。据美国航空航天局的文件记载，“每一次这样的响声，听起来仿佛是一个大铃铛撞击金属的声音。”当登月人员降落在一片黑暗的平原上时，他们发现要在月球表面钻孔十分困难。土壤样品经分析后发现，其中含有大量地球上稀有的金属钛（它被用于超音速喷气机和宇宙飞船）；另一些硬金属，如锆、铱、铍的含量也很丰富。科学家觉得迷惑不解，因为这些金属只有在摄氏2483度高温时，才会和周围的岩石融为一体。
月球有磁场吗
最初科学家的探测和研究表明月球几乎没有磁场，可是通过对月球岩石的分析却证明它有过强大的磁场。这一现象令科学家感到迷惑不解，研究人员称：“这里的岩石具有非常奇特的磁性，简直出乎我们的意料。”可是，如果月球曾经有过磁场，那么它就应该有个铁质的核心，但根据很多可靠的证据显示，月球不可能有这样一个核心；而且月亮也不可能从别的天体（诸如地球）获得磁场。因为如果它要获得磁场，就必须离地球很近，但一旦这样，它就会被地球引力撕得粉碎。
在月球表面的岩石样中，科学家还发现了纯铁颗粒。他们认为这些纯铁颗粒不是来自陨星。苏联和美国的科学家还发现了一个更加奇怪的现象：这些纯铁颗粒已经在月球上放了7年，却还没有生锈。而在人类所认知的科学世界里，不生锈的纯铁是绝不存在的。
显然，在月球上，生命的三大基本要素——空气、水和适宜的温度一样也不具备。所以，月球上根本不会有任何形态的生命存在，更不会有植物和动物。对于月球表面的环境，我们可以用一句话来概括：月球是一个无风、无水、无声响、无生命、冷热剧变的荒凉世界。
亲近还是疏远地球——月球未来的命运
月球，这个离地球最近的天体最终会以什么形式走向终结呢？科学家们猜测月球可能的结局之一是远离地球。
一个月变成47天
现在，月球和地球间的平均距离为385000千米。在过去的几十亿年中，地球和月球一直在“较劲”，不过每次都是转速较快的地球“拽着”行动迟缓的月球。月球于是开始“闹脾气”了，它正在以每年4厘米的速度远离地球，当然地球也不好受，月亮离它远了，它的自转速度也就减缓了。假设地球“继续”拽着月球转动，那么固执的月球也将会离地球越来越远，直到月球绕地球一周的时间达到47天，地球和月球的步伐才能够统一。如果真的是这样，“一个月”的概念将在人们脑海中被彻底改变；一个月不再是30天或者31天，而是47天。
粉身碎骨，残骸散落地球
按照恒星的演化过程，太阳正处于“壮年期”。随着太阳中心氢燃料的消耗，太阳将会变成表面温度很低但光度很大的红巨星。在红巨星阶段，太阳的光球层（人们用肉眼看见的太阳）会发生膨胀，其延伸的范围甚至可以抵达地球和月球，其产生的热辐射足以毁灭一切生命。
随着太阳转变为红巨星，地球和月球一旦接近太阳，其轨道就会被太阳散发出的能量破坏，月球将离地球越来越近，直到达到洛希极限（指一颗卫星在不被行星潮汐力瓦解的条件下能靠近行星的最短距离）。一旦超过洛希极限，月球自身聚合的引力就无法再抵抗地球的潮汐力，月球将会被地球的作用力“撕成碎片”，到时候，月球上所有的环形山和峡谷都将不复存在，人类留在月球上的足印和旗帜也将不复存在。“粉身碎骨”的月球会在地球赤道上空形成一个碎片环带。科学家预测这个环带将会非常“短命”，月球的碎片将会像下雨一样砸向地球的表面。
经历红巨星的阶段之后，太阳会继续演化成为只能靠辐射热量发光的白矮星，直至最后热能耗尽成为不会发光的黑矮星，地球也将随之陷入永远的黑暗。如果变成红巨星的太阳在到达地月系之前丧失五分之一能量，那么地球和月球就可以逃脱被焚毁的命运。
热量会融化月球吗
当“阿波罗15号”的宇航员们使用温度计测量月球的温度时，他们发现读数高得出奇。这表明，亚平宁平原附近的热流的确温度很高。一位科学家惊呼：“上帝啊，这片土地马上就要熔化了！月球的核心一定更热。”然而，令人不解的是，月心温度并不高。这些热量是从月球表面大量放射性物质发出的，可是这些放射性物质（铀、铊和钚）是从哪里来的？假如它们来自月心，那么它们怎么会来到月球表面？
1968年，围绕月球飞行的探测器首次显示，月球的表层下存在着“物质聚集结构”。当宇宙飞船飞越这些结构上空时，由于它们的巨大引力，飞船的飞行会稍稍低于规定的轨道，而当飞船离开这些结构上空时，它又会稍稍加速。这清楚地表明物质聚焦结构的存在，以及它们巨大的质量。科学家们认为，这些结构就像一只牛眼，由重元素构成，隐藏在月球表面“海”的下面。
太阳走后——看月亮爬上来
月亮的形状要经历一系列特定的、循序渐进的、重复性的变化过程。
月亮的“成长历程”
在地球上看，太阳刚刚落山之后，月亮就“迫不及待”地以月牙的形状出现在西边天空。在一个个夜晚的过度中，随着月亮逐渐向东移去，细细的月牙形渐渐地“胖”起来了。大约一个星期后，它变成了半圆状，并继续向更“胖”的趋势变化。这样又过了一个星期，它终于形成了一轮“满月”。再以后，它又开始变瘦、变小，一个星期后，它再次回到半圆状态（不过，这次是月亮的另一面变亮了）。接下来，又过了一个星期，最终在黎明到来之前，又变成了一个月牙状。再往后，月亮会在随后的几个夜晚消失，然后又会出现，再次重复上述的变化过程。
月亮从出生到逐渐长大，直至达到生命的最高峰，然后会慢慢衰老，最终走向死亡。月亮就像是一个生命机体，在一个月中度过一系列的生命阶段。甚至到今天，我们仍然将西边天空中出现的细细的月牙称为是“新月”，而将一个月终出现在东边天空中的细细的月牙称做“残月”，在这个过程的中间则称为“满月”。我们将月亮这一完整的变化周期确立为“一个月”。第一个日历就是在此基础上产生的。
每个月都有“新月亮”吗
月亮为什么会发生这些变化？是不是每个月都会有一个崭新的月亮“降生”呢？科学家们对此持怀疑态度。这一怀疑的基础来自他们对月亮在一个月里相对于太阳位置变化的研究。刚开始人们都会自然地想到，地球上的一切事物所遵循的自然规律是不同于天空中天体们所遵循的自然规律的。
在地球上，一切物体都朝下落；在天空中，一切天体都作圆周运动；在地球上，不停地发生着新生与衰竭的过程；在天空中，一切都似乎是永恒的、不变的；在地球上，物质是不发光的；在天空中，一切天体都在不停地闪烁。如果组成月亮的物质都像太阳、行星或恒星那样不停地发着光，那么月亮也会成为一个在天空中永恒不变的光球。既然月亮不是一个永远不变的光球，那么它在一个月里就会有成长和衰老的过程。如果月亮像地球一样暗，只能靠反射太阳光来使自己发光，那它上面不同部分所反射的太阳光，就取决于月亮相对于太阳在天空中的位置。
月亮与太阳转圈圈
如果月亮正好是处在地球和太阳中间，那么太阳光就会照在月亮背对着我们的一面。因此，我们从月亮上什么也看不见。当月亮以12倍于太阳的速度从西向东运动时，下一夜，它就会出现在太阳东边一点儿的位置上，于是我们就正好能看到月亮被照亮的西边缘处的一弯细细的月牙儿，它是以“新月”的形式出现的。随着月亮继续向东转，我们所能看到的部分就会越来越大，于是“新月”就逐渐变“胖”起来。当月亮在天空中转过1/4路程的时候，它的西边被照亮了（与太阳相比较），于是我们看到的是一个明亮的半月。接下来，它继续变化，直到月亮转到天空中与太阳相对的一面，这时，太阳光穿过地球的两侧，将月亮正对着我们的整个一面照亮了，因此我们所看到的就是一轮“满月”。
在以后，月亮又逐渐追上太阳，我们所看到的被照亮的部分开始渐渐缩小。一个星期后，只剩下东半部分仍然还是亮的，再以后又逐渐变成了月牙儿。这时月亮又超过了太阳，接下来又重复上述变化过程。如果仔细考虑一下上述变化过程，就会最终得到一个结论：月亮和地球一样，自己是不能发光的，只能靠反射太阳光来使自身发光。
月球总用同一面对着地球，因为它的自转周期与绕地球的公转周期相同。用一个简单的演示就可验证这一点。在室内，可以用一张桌子等物体代表地球，在室外则可以用一棵树或一块石头等代表地球，而我们自己则代表月球。如果我们总是面对桌子、树或石头移动自己的位置，在绕桌子、树或石头转一圈之后，自己的身体也正好转动了360度，即转了一圈。
不规则球形——月球为何长成这样
早在18世纪末，法国数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯就注意到，形状不规则的月球自转时会发生“颤抖”。
被“挤过”的球
月球不是规则球形，而是极直径略小于月球赤道（以下简称“赤道”）直径的天体。仔细观察月球形状，我们会发现它好像被人用拇指和食指捏住两极“挤”过一样。其实这一现象并不稀奇，因为在久远的月球形成初期，月球自转产生的离心力可能使岩浆尚未冷却的月球赤道地区“鼓”出一块。
早在20世纪六七十年代，太空探测器也发现，处于月球与地球地心连线上的月球半径被拉长，也就是说，如果沿赤道把月球分成两半，截面不是正圆，而是像橄榄球一样的椭圆，“球尖”指向地球。但迄今无人能就月球当前形状的成因给出完全令人信服的解释。
月球的两面性
一般认为，45亿年前，一个火星大小的天体撞击地球，产生的部分碎片形成了月球。但这也仅限于推测月球形状。另一个谜团是，月球面对地球的一面在物质构成及外貌方面与背对地球一面的差异很大。前者地壳比另一面地壳薄许多，并拥有由玄武岩构成的广阔平原，这些平原被称为月海，这是很久以前月球表面火山喷发的结果。背对地球的一面地壳厚很多，有更多陨石坑，几乎没有月海。可以说在一定程度上，月海中密度较高的玄武岩使月球的质量中心不在几何中心，偏离了约1.6千米，但是其迁移的发生过程却并不清楚。
渐行渐远，圆形变不规则
法国人拉普拉斯在18世纪末发现月球形状不规则。然而，他没有看到的是，月球正在逐渐远离地球。月球每年远离地球约3.8厘米。现在的月球自转和公转周期相同，所以它的一面总是朝向地球。科学家估计，和现在约38万千米的距离不同，早期的月地距离可能只有约2.6万千米。由于天体运行轨道半径与天体转速有关，按照这一假设，1∶1的自转公转周期比可以解释当前月球形状不规则的现象。
还有一些科学家假设，月球形成初期的自转公转周期比为3∶2，也就是公转两周期间自转3周，这种情况至多持续了几亿年。最后因为潮汐力而自转降速，自转公转比稳定为现在的1∶1。计算结果表明，这段自转比公转快的时期可能提供足够的力，为月球形成目前的形状提供了条件。
肉眼看见弯弯的月亮
有时候，我们看到弯弯的明月挂在空中，能被我们看到的“弯弯的”地方就叫做月相。月相是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照明部分的称呼。当月球环绕地球旋转时，地球、月球、太阳之间的相对位置不断变化。因为月球本身不发光，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分。只有月球直接被太阳照射的部分才能反射太阳光，所以我们从不同的角度上看到月球被太阳直接照射的部分，就是月相的来源。月相不是由于地球遮住太阳所造成的（这是月食），而是由于我们只能看到月球上被太阳照到那一半的一部分的所造成的，其阴影部分是月球自己的阴暗面。
因月球靠反射阳光发亮，它与太阳相对位置不同（黄经差），便会呈现出各种形状，如满月、半月、月牙等。
