Na pierwszy rzut oka Ziemia i Księżyc nie wydają się bardzo podobne; jedna jest pełna wody i życia, druga sterylna, pozbawiona powietrza skała. Mają jednak wiele wspólnych substancji chemicznych. Księżyc obfituje w materiały podobne do piasku, które można znaleźć również na Ziemi. Wiele pierwiastków tworzących skorupę i płaszcz Ziemi jest również widocznych na Księżycu w podobnych proporcjach. Ostatnio misje kosmiczne ujawniły zapasy lodu na Księżycu, długo ukryte pod jego powierzchnią.
Wspólne elementy
Pierwiastki występujące w największej obfitości na Ziemi to tlen, krzem, glin, żelazo i wapń; te substancje również stanowią większość księżyca. Chociaż Księżyc jest światem pozbawionym powietrza, zawiera duże ilości tlenu w postaci stałych związków chemicznych. Jednak wiele pierwiastków po prawej stronie układu okresowego pierwiastków, takich jak ołów, rtęć i cyna, jest rzadkością na Księżycu.
Bogactwo wody
Związki chemiczne o niskiej temperaturze wrzenia nie utrzymują się długo na Księżycu, ponieważ kombinacja temperatur, które uderzają 127 stopni Celsjusza (260 stopni Fahrenheita) i warunki próżni oznaczają, że takie substancje szybko odparowują do przestrzeń. Było więc wielkim zaskoczeniem, gdy sondy kosmiczne odkryły wodę w postaci lodu na Księżycu w 1998 roku, a później w 2009 roku. Kieszenie zamarzniętej wody przetrwały miliardy lat, zakopane pod powierzchnią i ukryte w cieniu w pobliżu biegunów. Naukowcy szacują, że księżyc zawiera kilkaset milionów ton wody, co odpowiada średniej wielkości jeziorze.
Dwutlenek krzemu
Na ziemi, dwutlenek krzemu przybiera wiele form jako minerały, w tym piasek, kwarc i naturalne materiały szkliste. Księżyc ma również obfitość tego związku; chociaż nie ma wiatru ani ciekłej wody, aby zmienić skały w piasek, miliony uderzeń meteorów sprawiły, że księżycowy krajobraz pokrył się piaszczystym pyłem; zielone szklane paciorki, również z tego związku, są wynikiem stopienia dwutlenku krzemu przez ciepło uderzeń meteorów.
Tlenek glinu
Aluminium jest pierwiastkiem występującym w obfitości na Ziemi i Księżycu, choć nie w czystej postaci metalicznej; korund, rubin i szafir to ziemskie minerały wykonane z aluminium i tlenu z domieszką innych pierwiastków, takich jak tytan. Według Washington University większość aluminium księżycowego znajduje się w minerale zwanym plagioklazem. Niektóre z tych plagioklazów trafiły na Ziemię jako meteoryty, strącone z Księżyca przez szczególnie silne uderzenia meteorytów.