และเห็นหลุมอุกกาบาตจำนวนมากมายกระจัดกระจายอยู่ทั่วผิวหน้าของดวงจันทร์
การค้นคว้าด้านดาราศาสตร์อีกใน 400 ปีต่อมาทำให้เรารู้ว่า ดวงจันทร์มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 3,475 กิโลเมตร คือยาวประมาณหนึ่งในสี่ของโลก มีน้ำหนักคิดเป็น 1.25% ของโลก และโคจรอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางโดยเฉลี่ย 384,400 กิโลเมตร ด้วยความเร็ว 3,683 กิโลเมตร/ชั่วโมง และจากการที่มันโคจรรอบโลกและหมุนรอบตัวเองในเวลา 27.32166 ชั่วโมงที่เท่ากันนี้เอง มันจึงหันหน้าเข้าหาโลกแต่เพียงด้านเดียว คนบนโลกจึงเห็นพื้นที่ผิวของดวงจันทร์เพียง 59% เท่านั้นเอง
ข้อมูลจากยานอวกาศ ที่เราส่งไปโคจรรอบดวงจันทร์และลงบนดวงจันทร์แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของดวงจันทร์ประกอบด้วยออกซิเจน ซิลิกอน และอะลูมิเนียมเป็นส่วนใหญ่ ดวงจันทร์มีความหนาแน่นโดยเฉลี่ยประมาณ 3.344 เท่าของน้ำ และอุณหภูมิที่ผิวจะอยู่ในช่วง -163 องศาเซลเซียส ในเวลากลางคืนกับ +117 องศาเซลเซียส ในเวลากลางวัน และเรายังรู้อีกว่าผิวของดวงจันทร์วันเพ็ญนั้นมีความสว่างน้อยกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 5 แสนเท่า
ข้อมูลที่ทำให้ทุกคนประหลาดใจคือ ถึงแม้ดวงจันทร์จะเป็นดาวบริวารของโลกก็ตาม แต่มันก็มิได้มีโครงสร้างที่เหมือนโลกเลย เพราะในขณะที่โลกมีแกนกลางที่ทำด้วยเหล็ก ดาวเคราะห์อื่นๆ เช่น ดาวพุธ ดาวศุกร์ และดาวอังคาร ซึ่งโคจรไม่ไกล้ไม่ไกลโลกนัก ต่างก็มีแกนที่ทำด้วยเหล็ก ดวงจันทร์ทั้งดวงกลับแทบไม่มีเหล็กในตัวของมันเลย สาเหตุการที่ดวงจันทร์มีความ "แตกต่าง" เช่นนี้ นักดาราศาสตร์ปัจจุบันหลายคนเชื่อว่า ดวงจันทร์คงถือกำเนิดโดยการหลุดออกมาจากโลก เมื่อโลกถูกดาวอีกดวงหนึ่งซึ่งมีน้ำหนักพอๆ กับดาวอังคารพุ่งชน การถูกชนเฉียดๆ นี้ ทำให้เนื้อโลกส่วนนอก (ที่ไม่ใช่แกนหลุดไปจับตัวรวมกันเป็นดวงจันทร์ และนั่นก็คือเหตุผลว่า เหตุใดดวงจันทร์จึงเกือบไม่มีเหล็กเลย
ประวัติศาสตร์การสำรวจดวงจันทร์ได้จารึกว่า หลังจากที่นักบินอวกาศชุดแรกได้เหยียบบนดวงจันทร์เมื่อ 26 ปีก่อนนี้ สหรัฐอเมริกาได้ส่งยานอวกาศ Clementine ไปเยือนดวงจันทร์
เพียงครั้งเดียว ในขณะที่ดาวเคราะห์อื่นๆ เช่น อังคาร ศุกร์ พุธ พลูโต ยูเรนัส เนปจูน เสาร์ และ พฤหัสบดี ต่างได้รับการสำรวจดวงละหลายครั้ง
โครงการ Clementine ซึ่งใช้เงินงบประมาณ 75 ล้านเหรียญได้รายงานข้อมูลใหม่ๆ เกี่ยวกับกับดวงจันทร์มาให้เรารู้ว่า ดวงจันทร์มีบรรยากาศ แต่บรรยากาศ ที่ว่านี้มีความหนาถึง 14,000 กิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์คาดว่า
บรรยากาศนี้เกิดเมื่อแสงอาทิตย์หรือรังสีคอสมิกตกกระทบผิวดวงจันทร์แล้วทำให้อะตอมของธาตุต่างๆ ที่ผิวหลุดออกมา
Clementine ยังรายงานอีกว่า ภูเขาที่สูงที่สุดและหุบเหวที่ต่ำที่สุด นั้นมีระดับความสูงต่ำต่างกันถึง 16 กิโลเมตร นอกจากนี้ดวงจันทร์ยังมีหลุมอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดของสุริยจักรวาลชื่อ South Pole-Aitken ที่ขั้วใต้ของมัน ซึ่งหลุมนี้ลึก 12 กิโลเมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางที่ยาวถึง 1,500 กิโลเมตร และเพราะขอบหลุมสูงมากเช่นนี้ มีผลทำให้ก้นหลุมไม่ได้รับแสงอาทิตย์เลย และความตื่นเต้นก็บังเกิดเมื่อ Clementine รายงานอีกว่า ได้เห็นทะเลสาบน้ำแข็งในหลุมอุกกาบาตนี้
นักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อเรื่องนี้ให้เหตุผลการมีน้ำแข็งว่า เกิดจากดาวหางซึ่งประกอบด้วยก้อนน้ำแข็งผสมกับหินและดิน เวลาพุ่งชนดวงจันทร์ได้ฝังตัวในหลุมอุกกาบาตและเมื่อท้องหลุมไม่เคยถูกแสงอาทิตย์รบกวนเลย น้ำแข็งจึงยังคงสภาพการเป็นน้ำแข็งตลอดไป
แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์อีกหลายท่านที่ไม่เห็นด้วยกับความคิดนี้ โดยให้เห็นเหตุผลว่าที่สิ่งที่ Clementine "เห็น" นั้นอาจจะเป็นวัสดุทีมี คุณสมบัติในการสะท้อนคลื่นได้ดีคล้ายน้ำแข็งแต่หาใช่น้ำแข็งไม่
หากน้ำแข็งบนดวงจันทร์มีจริง ผลกระทบจะเกิดอย่างกว้างไกล เพราะน้ำแข็งจะเป็นแหล่งให้ออกซิเจนแก่มนุษย์อวกาศ
ในการดำรงชีวิต และน้ำแข็งบนดวงจันทร์ หากได้รับความร้อนจะกลายเป็นน้ำที่สามารถนำไปใช้ในการเพาะปลูกพืช
และเลี้ยงสัตว์บนดวงจันทร์ได้
แต่อย่างไรก็ตามเมื่อเร็วๆ นี้ D. Campbell แห่งมหาวิทยาลัย Cornell ในสหรัฐเมริกาได้ใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่หอดูดาว Arecibo ใน Puerto Rico วิเคราะห์ผิวของหลุมอุกกาบาตที่ Clementine อ้างว่ามีน้ำแข็งอยู่ กล้องโทรทรรศน์วิทยุนี้ มีความสามารถในการวิเคราะห์ได้ดีกว่า Clementine ถึง 1,000 เท่า และได้รายงานผลว่า ไม่เห็นมีน้ำแข็ง แต่ประการใด ถึงกระนั้นนักวิทยาศาสตร์กลุ่มที่เชื่อว่ามีน้ำแข็งก็ยังไม่ย่อท้อ โดยได้แย้งว่าในหลุมอุกกาบาตนั้น ยังมีแอ่งลึกอยู่อีกหลายแอ่งที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo เจาะเข้าไปไม่ถึง
เพื่อยุติข้อโต้แย้งทั้งหลายทั้งปวง NASA จึงได้ตัดสินใจส่งยาน Lunar Prospector ไปเยือนดวงจันทร์อีกเมื่อวันที่ 5 มกราคม พ.ศ.2541 ยานจะใช้เวลานาน 18 เดือนในการสำรวจดวงจันทร์และมีจุดมุ่งหมายคือตรวจหาร่องรอยของน้ำบนดวงจันทร์ โดย Lunar Prospector จะวัดความเร็วของอนุภาคนิวตรอนที่หลุดออกมาจากผิวดวงจันทร์เวลาผิวถูกรังสีคอสมิกพลังงานสูงตกกระทบ ถ้าพื้นผิวของดวงจันทร์มีน้ำแข็งปกคลุม อนุภาคนิวตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาจะมีความเร็วช้ากว่าปกติ
Lunar Prospector ยังมีอุปกรณ์ตรวจจับรังสีแกมมาที่จะเล็ดลอดออกมาเวลาสารกัมมันตรังสีเช่น thorium และ uranium สลายตัวอีกด้วย การวัดความยาวคลื่นของรังสีแกมมาจะทำให้เรารู้ปริมาณของ thorium และยูเรเนียมบนดวงจันทร์ว่า ดวงจันทร์ถือกำเนิดมาเมื่อใดและอย่างไร
บทบาทอีกหน้าที่หนึ่งที่ Lunar Prospector ต้องทำคือสำรวจสภาพสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มน้อยบนดวงจันทร์ ข้อมูลสนามแม่เหล็กจะทำให้เรารู้ว่าโครงสร้างภายในของดวงจันทร์
หาก Lunar Prospector ทำงานทุกชิ้นสำเร็จอย่างมิขาดตกบกพร่อง นั่นก็เป็นนิมิตรหมายที่ดีสำหรับ NASA ว่า ในอนาคตการคัดเลือก กิจกรรมสำรวจที่ NASA จะอนุมัติ ทุกโครงการต้อง ผ่านเกณฑ์ 3 เกณฑ์ คือ มีคุณภาพ มีราคาถูก และลุล่วงเร็ว ดังเช่นโครงการ Lunar Prospector นี้ เพราะใช้เงินเพียง 63 ล้านดอลลาร์ และใช้เวลาในการเตรียมการเพียง 22 เดือน เท่านั้นเอง
