Небольшое различие в интенсивности гамма-излучения над лунными «морями» и «материками», по мнению академика А. П. Виноградова, может получить объяснение, приводящее к важным выводам. А именно: средняя интенсивность гамма-излучения естественных радиоактивных элементов над лунными «морями» соответствует базальтам, над «материками» – ультраосновным породам (каменным метеоритам); если полагать, что Луна формировалась аналогично Земле, как тело с поверхностным слоем типа каменных метеоритов, и в результате радиогенного разогрева из ее недр выплавились «моря», то лунные «моря» соответствуют земной коре. Однако на Земле аналогичный процесс протекал гораздо энергичнее; базальты и граниты, слагающие земную кору, покрывают мощным слоем всю поверхность Земли и, в отличие от лунных «материков», на Земле ультраосновные породы не выходят на поверхность планеты, а располагаются в ее недрах, под земной корой.
Для определения химического состава лунного грунта на аппаратах типа «Сервейер» применялся альфа-анализатор, использующий поток альфа-частиц от лунных пород при облучении их нейтронами.
В приведенной ниже таблице даны сводные результаты анализа химического состава лунного грунта, полученные с помощью автоматических станций «Сервейер-5» и «Сервейер-7» (совершивших посадку соответственно в Море Спокойствия и в районе кратера Тихо).
Химический состав поверхностных лунных пород «морей» и «материков» весьма сходен, однако в горной области зарегистрировано «Сервейером-7» заметно меньшее содержание железа.
Большой интерес представляют химические анализы образцов лунного грунта, доставленных из различных районов Луны в земные лаборатории пилотируемыми кораблями «Аполлон» и автоматическими научными станциями «Луна-16» и «Луна-20», а также химический анализ грунта, выполненный «Луноходом-1» непосредственно на Луне.
Оказалось, что в наружных лунных породах содержится значительное количество таких редких на Земле элементов, как хром, титан, цирконий; сравнительно мало легкоплавких элементов – свинца, висмута, натрия, калия, в ничтожном количестве имеются золото и серебро. Кислород составляет около половины весового состава грунта Луны; вода обнаружена в очень незначительном количестве лишь в двух образцах (доставленных экипажем «Аполлона-11»).
Содержание металлов (находящих широкое промышленное применение), например, в месте посадки корабля «Аполлон-11», следующее (в весовых процентах): железа – 12 – 16, титана – 4,2 – 7,5, алюминия – 4,1 – 6,9. магния – 3,9 – 5,7; концентрация радиоактивных элементов составляет: урана – 0,6-10-6 граммов на грамм, тория – 2,5-10-6 граммов на грамм, изотопа калия К40 (в пересчете по относительному содержанию в земных породах) – 2,4-10-7 граммов на грамм.
Обнаружено несколько новых минералов, не имеющихся на Земле; один из них (arnalcolite) содержит повышенное количество железа, магния, титана; другой имеет урана больше, чем земные минералы, и более высокий процент содержания железа, титана, циркония и кремния.
Возраст образцов лунного грунта оказался весьма значительным: у самого древнего образца он достигает 4,6 миллиарда лет (на Земле пока что обнаружены породы, возраст которых не превышает 4,5 миллиарда лет).
Химический состав наружных слоев лунных пород, доставленных из трех различных районов Луны, характеризуется нижеследующей таблицей (содержание окислов дано в весовых процентах).