הירח הוא משוכב, כלומר בעל קרום, מעטפת וליבה. הקרום עשיר בסיליקון, ברזל, סידן, אלומיניום, מגנזיום וחמצן. [במאמר מוסגר- בעתיד כאשר יבנו מושבות על הירח, התוכניות הן שהחמצן יופק מסלעי הירח]. המעטפת עשירה במינרלים סיליקטים שונים המכילים בעיקר מגנזיום וברזל. הליבה היא עדיין חידה שפתרונה לא ברור. כיום מעריכים שהיא קטנה יחסית (הרדיוס פחות מ350 ק"מ) ומורכבת ברובה מברזל.
ניתן לציין 4 תיאוריות מדעיות עיקריות (בלי להיכנס לאמונות דתיות):
(1). (The Fission Theory) הירח במקורו היה חלק מכדור הארץ והוא נפרד ממנו בעקבות הכוח הצנטריפוגלי של הסיבוב. אלו התומכים בהשערה זו מציינים את אגן האוקיאנוס הפסיפי כמקור הסביר ביותר לחומר הירח. השערה זאת אינה זוכה לתימוכין רבים, בעיקר לנוכח העובדה שכדי שהיפרדות כזאת תקרה מהירות הסיבוב של כדור הארץ צריכה להיות גבוהה בהרבה.
(2). (The Capture Theory) הירח נוצר במקום אחר ונלכד בכוח המשיכה של כדור הארץ כאסטרואיד תועה. גם השערה זו אינה זוכה לפופולאריות רבה.
(3). (The Condensation Theory) הירח וכדור הארץ נוצרו במקביל מאותה דיסקת חומר שקרסה בזמן היווצרות מערכת השמש. השערה זו אינה מתיישבת עם המומנט הזוויתי הגבוה של המערכת ארץ-ירח.
(4). (The Colliding Planetesimals Theory) הירח הוא פיסת חומר שהתנתקה מכדור הארץ עקב פגיעת גוף שמימי ענק לפניי כארבעה וחצי מיליארד שנים.
(5). (The Ejected Ring Theory) תיאוריה דומה לקודמת רק שכאן הפגיעה גרמה לחומר להיזרק מכדור הארץ, חומר זה קרס בסופו של דבר לירח.
תמונה נלקחה מויקיפדיה
כיום מניחים שתיאוריה 4 או 5 נכונות. ההבדל בין 2 התיאוריות האחרונות היא שעל פי תיאוריה 4 הרכב הירח חייב להיות דומה מאוד להרכב כדור הארץ בעוד שעל פי תיאוריה 5 ייתכן הרכב שונה (כי החומר שנזרק מכדור הארץ התערבב עם חומר חוץ ארצי שהיה קיים בחלל סביב כדור הארץ). מחקרים אחרונים הראו שיש הבדל בהרכבי הירח וכדור הארץ ולכן הנטייה כיום היא לתמוך בתיאוריה 5.