¿Por qué la Luna siempre muestra la misma cara?

Es una simple cuestión de mecánica celeste. La Luna y la Tierra son dos cuerpos con una masa determinada, a una distancia aproximadamente constante. Así, se puede calcular la atracción que un cuerpo ejerce sobre el otro. Pero ojo, que hay una peculiaridad: Mientras todos recordamos los problemas de física del colegio, en los que la masa está concentrada en un punto, en la realidad esto no es así, pues la masa está distribuida en un volumen...

Esto tiene como resultado la formación de mareas. En la Tierra las mareas afectan a las masas oceánicas, como todos sabemos, pero también a la roca. Sí, estás leyendo bien, también a la roca. La corteza terrestre, y de hecho la de cualquier satélite o planeta, también se deforma para adaptarse al campo gravitatorio en el que se encuentra cuando hay uno o más objetos orbitando entre sí. En la Luna ocurre lo mismo, y la situatión de equilibrio, pasado un tiempo, es que haya un acoplamiento mareal, por el cual la cara que vemos siempre es la misma. Es decir, que la marea "rocosa" de la Luna siempre está en el mismo sitio.

Para que se de este fenómeno tienen que darse ciertas condiciones de distancia y masas en los planetas y satélites involucrados, y de hecho es algo bastante común en nuestro Sistema Solar. De hecho, Mercurio está acoplado marealmente con el Sol, y en una relación de resonancia de 2/3, dos de sus días son como tres años mercurianos. Plutón y su satélite, Caronte, está doblemente sincronizados, y ambos se dan la misma cara de continuo. De hecho, todos los planetas con satélites tienen siempre alguno que les da la misma cara.

Puedes ver una lista de satélites acoplados marealmente y la explicación más detallada en Wikipedia (¡cómo no!): http://es.wikipedia.org/wiki/Acoplamiento_de_marea