Ainda é uma questão em aberto mas pensa-se que teve a ver com a forma como a Lua se formou. O consenso é que um planetoide colidiu com a Terra nos seus primórdios e arrancou uma imensa quantidade de pedaços que depois se agregaram para formar a Lua. Desta forma, não é estranho que a Lua seja mais denso de um lado que do outro (estranho seria que fosse homogénea, por ser bem mais improvável).

Esta é mais fácil de explicar. Como a Lua está "tidal-locked" (presa pela maré) com a Terra, apresenta sempre a mesma face para nós. E a Terra serve de proteção a essa mesma face, pois a maioria dos meteoros que se dirigisse para a Lua para a atingir ou caem na Terra (sendo destruídos pela sua atmosfera, na sua maioria), ou são desviados pela gravidade desta para longe. É uma questão geométrica, acima de tudo. O outro lado da Lua está exposto ao espaço exterior e tudo o que vier para ai... não tem qualquer barreira no caminho.

O espaço exterior (a Lua é quase isso) é MUITO mais agressivo do que simplesmente a variação térmica! Pergunta aos astronautas. Os fatos deles protegem-nos de tanta coisa que é melhor só listar o mais relevante: radiação gama, raios X e ultravioleta do Sol (que, à distancia a que estamos, é mortífera, não sendo preciso mais que uns minutos de exposição!); raios cósmicos (protões, eletrões que vem do Sol com grandes velocidades - por isso são perigosos). É claro que isto afeta também a superfície da Lua e é, até, bem mais relevante do que as variações térmicas! Além disso, a Lua está constantemente a ser bombardeada por micro-meteoritos, pequenos mas com grandes velocidades. Por tudo isto, já deves imaginar a resposta: a bandeira está totalmente branca, sem cor. Vê, por exemplo: https://gizmodo.com/5930450/all-the-american-flags-on-the-moon-are-now-white