4,4 tỷ năm trước, trong lịch sử ban đầu của Trái Đất, một sự kiện va chạm chưa từng có đã xảy ra, trong đó Trái Đất khi đó đang hình thành đã va chạm với một nguyên hành tinh Theia, có kích thước tương đương sao Hỏa. Tác động này không chỉ thay đổi hoàn toàn số phận của Trái Đất mà còn dẫn đến sự ra đời của Mặt Trăng. Thuyết này được gọi là "giả thuyết va chạm lớn" và hiện là một trong những lời giải thích có sức thuyết phục nhất mà các nhà thiên văn học đưa ra về sự hình thành của mặt trăng.
Giả thuyết về tác động khổng lồ cho rằng vụ va chạm này là sự kiện quan trọng dẫn đến sự hình thành Mặt Trăng, khi Trái Đất va chạm với một hành tinh có đường kính bằng khoảng một nửa Theia, tạo ra các mảnh vỡ cuối cùng hình thành nên Mặt Trăng mà chúng ta thấy ngày nay.
Theo giả thuyết này, vụ va chạm giữa Theia và Trái Đất xảy ra cách đây khoảng 4,4 đến 4,5 tỷ năm, tức là khoảng 10 đến 20 triệu năm sau khi hệ mặt trời bắt đầu hình thành. Nghiên cứu cho thấy vụ va chạm xảy ra theo góc xiên và với tốc độ tương đối vừa phải, đủ để đẩy một lượng lớn vật chất vào không gian, sau đó dần dần ngưng tụ lại thành Mặt Trăng.
Một nghiên cứu năm 2016 cho thấy đá từ Mặt Trăng có tỷ lệ đồng vị ổn định gần như giống hệt với đá từ Trái Đất, càng củng cố thêm tính hợp lệ của giả thuyết va chạm lớn. Bằng chứng này cho thấy Mặt Trăng và Trái Đất có thể có chung nguồn gốc từ những ngày đầu, và do đó thành phần của Mặt Trăng khá giống với thành phần của Trái Đất.
"Những tảng đá và vật liệu kết hợp vào vụ va chạm khiến cho đặc điểm địa chất của Mặt Trăng tương tự như Trái Đất, đây là một hiện tượng thiên văn hấp dẫn."
Các nhà khoa học cũng suy đoán rằng tác động này có thể đã cung cấp cho hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng một mômen động lượng cao bất thường, điều này không phổ biến ở các hành tinh giống Trái Đất khác. Ngoài ra, phân tích cấu trúc bên trong của Mặt Trăng cho thấy nó có lõi sắt tương đối nhỏ, khiến nó ít đặc hơn Trái Đất. Tất cả những điều này chỉ ra năng lượng cao và các điều kiện cụ thể do sự kiện va chạm tạo ra, mang lại cho Mặt Trăng những đặc điểm độc đáo như vậy trong quá trình hình thành.
Mặc dù giả thuyết về tác động khổng lồ dường như giải thích được hầu hết các bằng chứng, nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi quan trọng chưa có lời giải đáp. Ví dụ, Mặt Trăng có hàm lượng các nguyên tố dễ bay hơi thấp, điều này khó có thể giải thích trong một vụ va chạm năng lượng cao. Ngoài ra, lý do tại sao sao Kim, một hành tinh cũng chịu tác động lớn, lại không có vệ tinh tương ứng cũng là một chủ đề nóng được mọi người thảo luận.
"Vụ va chạm lớn đã cung cấp năng lượng cần thiết để hình thành Mặt Trăng, nhưng chúng ta vẫn chưa hiểu đầy đủ sự kiện này ảnh hưởng như thế nào đến sự hình thành các hành tinh và mặt trăng của chúng."
Kể từ khi có học thuyết của George Darwin vào cuối thế kỷ 19, quá trình khám phá sự hình thành mặt trăng của con người đã trải qua nhiều bước tiến hóa. Darwin đã đưa ra giả thuyết rằng Mặt Trăng được tạo ra bởi lực ly tâm do sự quay của Trái Đất gây ra, nhưng theo thời gian, Luisana Alworth Daly đã thách thức quan điểm này và đề xuất lý thuyết rằng Mặt Trăng được tạo ra do một vụ va chạm. Năm 1974, giả thuyết này lại được đưa ra tại một cuộc họp đặc biệt và dần dần nhận được sự công nhận từ cộng đồng học thuật.
Tóm lại, bằng cách so sánh thành phần của Trái Đất và Mặt Trăng, mô phỏng các sự kiện va chạm và nghiên cứu các mẫu bề mặt Mặt Trăng, các nhà khoa học đã có thể tái tạo lại lịch sử vũ trụ cổ đại này. Mặc dù kết quả nghiên cứu hiện tại đã khá phong phú, nhưng vẫn còn những bước ngoặt lớn và bí ẩn chưa có lời giải đáp đang chờ chúng ta khám phá, và nguồn gốc thực sự của mặt trăng vẫn đáng để chúng ta suy nghĩ sâu sắc.
Ngoài ra, với việc quan sát các dấu hiệu va chạm tương tự ở các thiên hà khác và sự cải tiến liên tục của các mô hình tính toán, liệu chúng ta có khám phá thêm nhiều bí mật liên quan đến sự hình thành của Mặt Trăng trong tương lai không?