ยานอพอลโลนำดินตัวอย่างบนพื้นผิวดวงจันทร์เพียงจำนวน 6 ตัวอย่างกลับสู่โลก เพื่อใช้ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของดวงจันทร์ให้ละเอียดมากขึ้น เครื่องวัดรังสีแกมมาและเครื่องวัดเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนต์ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบของดวงจันทร์ การทดลองนี้เป็นภารกิจของทั้งยานอพอลโล 15 และยานอพอลโล 16 โดยเครื่องวัดรังสีแกมมาถูกติดตั้งกับขาตั้งสูงจากพื้นผิว 7.6 เมตร มองเห็นจากภายนอกมีลักษณะกล้องถ่ายภาพแบบเมตริกซ์http://heroicrelics.org/info/csm/apollo-subsatellite/apollo-15-sim-bay-equip-instl.jpg ธาตุบางชนิด เช่น ยูเรเนียม และทอเรียม ซึ่งเป็นธารตุกัมมันตรังสีที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ ปลดปล่อยรังสีแกมมาก็เป็นหนึ่งในรังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุดังกล่าวด้วย การชนกันหรือการบอมบาร์ด (bombardment) ระหว่างพื้นผิวดวงจันทร์กับรังสีแกมมาจากอวกาศ ทำให้ธาตุบางชนิดไม่เสถียรและปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมา เครื่องวัดรังสีแกมมาที่มากับยานอพอลโลใช้ตรวจวัดรังสีตามวงโคจรของดวงจันทร์ เพื่อสร้างแผนที่สัดส่วนธาตุ (abundance) ของทอเรียม เหล็ก และไทเทเนียมบนพื้นผิวดวงจันทร์ สัดส่วนของธาตุดังกล่าวหาได้จากความเข้มรังสีแกมมาที่วัดได้ ความเข้มรังสีแกมมาของธาตุแปรผันตรงกับสัดส่วนของธาตุนั้น เครื่องวัดเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนต์จะทำงานได้เฉพาะในเวลากลางวัน ในขณะที่รังสีแกมมาสามารถทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืน ด้วยเหตุนี้เครื่องวัดรังสีแกมมาที่ติดตั้งบนยานอพอลโล 15 และยานอพอลโล 16 สามารถสร้างแผนที่แสดงสัดส่วนธาตุครอบคลุมรอบพื้นผิวดวงจันทร์ได้ถึง 20% ของพื้นผิวดวงจันทร์ แผนที่ถูกที่สร้างขึ้นแสดงสัดส่วนธาตุเหล็ก และไทเทียมที่กระจายบริเวณพื้นผิวดวงจันทร์ที่ถูกสำรวจ เพื่อศึกษาให้ละเอียดยิ่งขึ้น เครื่องวัดรังสีแกมมานี้ถูกนำกลับมาตรวจหาต้นกำเนิดรังสีแกมมาทางอวกาศอีกด้วย จากการทดลองพบสัดส่วนของธาตุเหล็กสูงบริเวณพื้นที่ราบและกว้างใหญ่บนดวงจันทร์ (mare regions) และจะมีปริมาณน้อยลงในบริเวณอื่น ทอเรียมและไทเทเนียมเองก็พบมากในบริเวณดังกล่าว แต่สัดส่วนไม่คงที่ขึ้นกับบริเวณที่สำรวจ รายละเอียดของผลการตรวจวัดและความสัมพันธ์กับองค์ประกอบของหินบนดวงจันทร์ สามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้1. สัดส่วนของธาตุเหล็กที่วัดได้จากเครื่องวัดรังสีแกมมา (Apollo Gamma-Ray Spectrometer Iron Abundancehttps://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/apollo_16/images/iron_lg.gif จากรูปข้างต้นแสดงปริมาณความเข้มข้นของธาตุเหล็กที่ตรวจวัดได้โดยเครื่องวัดรังสีแกมมาของยานอพอลโล บริเวณสีแดงแสดงถึงปริมาณสัดส่วนธาตุเหล็กที่สูงมาก บริเวณสีเหลืองและเขียวคือบริเวณที่พบธาตุเหล็กในระดับปานกลาง และสีฟ้าและม่วงแสดงถึงบริเวณที่มีธาตุเหล็กในปริมาณน้อย โดยธาตุเหล็กจะพบได้มากในบริเวณพื้นที่ราบและกว้างใหญ่ของดวงจันทร์2. สัดส่วนของทอเรียมที่วัดได้จากเครื่องวัดรังสีแกมมา (Apollo Gamma-ray Spectrometer Thorium Abundance)https://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/apollo_16/images/thorium_lg.gif จากรูปข้างต้น เช่นเดียวกับผลการตรวจวัดรังสีแกมมาของธาตุเหล็ก สีแดงคือบริเวณที่มีปริมาณทอเรียมสูง สีเหลืองและเขียวคือบริเวณที่มีปริมาณทอเรียมระดับปานกลาง และสีฟ้าและม่วงคือบริเวณที่มีปริมาณทอเรียมในระดับต่ำ โดยพื้นที่ราบทางตะวันตกของดวงจันทร์ (บริเวณพื้นที่ราบอิมเบรียม หรือ Mare Imbriu และมหาสมุทรโปรเซลลารัม หรือ Oceanus Procellarum) มีปริมาณธาตุทอเรียมที่สูงมากเมื่อเทียบกับบริเวณอื่น ในขณะที่พื้นที่ราบฝั่งตะวันออกของดวงจันทร์มีปริมาณทอเรียมที่ต่ำกว่า และปริมาณที่พบน้อยที่สุดคือบริเวณพื้นผิวดวงจันทร์ที่ห่างไกล (lunar farside) ตัวอย่างดินที่เก็บได้ในพื้นที่ฝั่งตะวันออกโดยยานอพอลโล 12, 14 และ 15 พบธาตุโพแทสเซียม, แรร์เอิร์ธ และฟอสฟอรัสในปริมาณมาก โดยธาตุทอเรียมคือหนึ่งในธาตุแรร์เอิร์ธที่พบ ในทางกลับกันตัวอย่างที่เก็บได้ในฝั่งตะวันออกพบในปริมาณน้อยมาก3. สัดส่วนของไทเทเนียมที่วัดได้จากเครื่องวัดรังสีแกมมา (Apollo Gamma-ray Spectrometer Titanium Abundance)https://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/apollo_16/images/titanium_lg.gif จากรูปข้างต้น เช่นเดียวกับผลการตรวจวัดรังสีแกมมาของธาตุเหล็กและทอเรียม สีแดงคือบริเวณที่มีปริมาณไทเทเนียมสูง สีเหลืองและเขียวคือบริเวณที่มีปริมาณไทเทเนียมระดับปานกลาง และสีฟ้าและม่วงคือบริเวณที่มีปริมาณไทเทเนียมในระดับต่ำ ไทเทเนียมบนพื้นผิวดวงจันทร์ส่วนใหญ่ปรากฏณ์ในแร่อิลเมไนต์ (mineral ilmenite) พบในปริมาณน้อยมากในบริเวณที่ราบสูงของดวงจันทร์ แต่จะพบได้มากในบริเวณที่พื้นที่ราบบางแห่ง ได้แก่ พื้นที่ราบเซเรนิเททิส (Mare Serenitatis) และพื้นที่ราบแทรนคิวลิเททิส (Mare Tranquillitatis) ในตัวอย่างดินที่นำกลับมายังโลก บริเวณที่มีไทเทเนียมในปริมาณที่สูงที่สุดมาจากบริเวณพื้นที่ราบข้างต้น และรองลงมาคือบริเวณมหาสมุทรโพรเซลเลรัมที่มาข้อมูล: lpi.usra.edu