大约45亿年前，太阳系形成后不久，原始地球与一颗名为忒伊亚的火星大小的天体相撞。这一被称为"大碰撞假说"的场景，如今是解释月球起源最被广泛接受的理论。在这次高速撞击（约10公里/秒）中，大量物质被抛射到地球轨道上。在潮汐力和引力聚集的作用下，这些物质形成了一个碎片盘，并在不到100年的时间内凝聚形成了我们的天然卫星。
粒子流体动力学模拟将倾斜撞击与月球的化学成分联系起来。地月系统的总角动量也是这一事件的直接结果。地球与月球上的氧同位素几乎完全相同，这表明它们具有共同的起源或物质的深度混合。此外，月球中铁含量相较于地球较低，表明它并非由一个拥有自身金属核的分异天体形成。
| 阶段 | 预计持续时间 | 主导物理机制 | 参考 |
|---|---|---|---|
| 地球-忒伊亚撞击 | < 1 天 | 约10公里/秒的斜向碰撞 | Canup & Asphaug (2001) |
| 碎片盘的形成 | 几个小时 | 蒸发 + 轨道抛射 | 沃德与卡梅伦（1976） |
| 月球的吸积过程 | 100年 | 引力重组 | Ida等人（1997） |
| 轨道稳定 | 10⁵ – 10⁶ 年 | 地月潮汐相互作用 | Touma & Wisdom (1994) |
来源：Canup R. & Asphaug E., *Nature*, 2001 – Ward W. & Cameron A.G.W., *Lunar Sci. Conf.*, 1976 – Ida S. 等, *Nature*, 1997 – Touma J. & Wisdom J., *AJ*, 1994。
尽管大碰撞假说解释了地月系统的许多轨道、化学和力学特征，但它仍在不断完善中。包括多次撞击或不同高能撞击体在内的变体假说正在研究中。未来月球任务，如阿尔忒弥斯计划或日本SELENE-2任务，可能提供月球深层地壳同位素组成的更多数据，从而巩固或重新审视这一基础宇宙学场景。
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