מערכת הירח - מבנה פנימי

הירח מורכב ממספר שכבות נפרדות: קרום, מעטפת וליבה. הסברה היא שמבנה זה נוצר בעקבות תהליך של שקיעת מינרלים באוקיינוס המאגמה, זמן קצר לאחר יצירתו לפני 4.54 מיליארד שנה. האנרגיה שנדרשה להתכה של החלק החיצוני של הירח מיוחסת לרוב לאירוע של פגיעת ענק (השערת ההתנגשות הענקית) שלפי המשוער היה אחראי ליצירת מערכת הארץ-ירח. התגבשות של אוקיינוס מאגמה זה גרם למעטפת מאפי ולקרום עשיר בפלגיוקלז.

 

מיפוי גאוכימי רומז כי הקרום בעל הרכב אנורתוציטי בעיקרו, ועובדה זו תואמת את היפותזת אוקיינוס המאגמה. מבחינת יסודות, הקרום מורכב בעיקר מחמצן, סיליקון, מגנזיום, ברזל, סידן ואלומיניום. על סמך שיטות גאופיזיות, נאמד עוביו של הקרום בכ-50 ק"מ.

 

היתוך חלקי במעטפת של הירח גרם להתפרצויות של בזלת הימות על פני הירח. ניתוח בזלת זו מצביע על כך שהמעטפת מורכבת בעיקר מהמינרלים אוליבין, אורתופירוקסן וקלינופירוקסן ושהמעטפת עשירה יותר בברזל מאשר זו של כדור הארץ. חלק מהבזלת בירח מכילה שפע גדול של טיטניום (שמופיע במינרל אילמניט), דבר המצביע על הטרוגניות רבה בהרכב המעטפת. נמצא כי רעידות אדמה בירח מתרחשות עמוק במעטפת, כ-1000 ק"מ מתחת לפני השטח. זה מתרחש במחזוריות חודשית וקשור ללחצי גאות ושפל הנגרמים מהמסלול האקסצנטרי של הירח.

 

צפיפותו הממוצעת של הירח היא 3,346.4 ק"ג/מטר מעוקב, עובדה ההופכת אותו לירח השני בצפיפותו במערכת השמש לאחר איו. אף על פי כן, קיימות ראיות שונות לכך שליבת הירח היא קטנה והרדיוס שלה או כ-350 ק"מ או פחות מכך. זה מהווה רק כ-20% מגודלו של הירח, וזאת בניגוד לרוב הגופיים הארציים האחרים שבהם הליבה מגיעה לכ-50% מגודל הגוף. הרכבה של ליבת הלבנה אינו ידוע היטב, אולם מקובל לשער שהליבה מורכבת מברזל מתכתי יחד עם כמויות קטנות של גופרית וניקל. ניתוח תנועת הסיבוב משתנת הזמן של הלבנה מרמז על כך שהליבה לפחות בחלקה מותכת‏.