大碰撞理論是解釋月球形成原因和過程的假說(shuō)。這個(gè)假說(shuō)認(rèn)為，大約45億年前，地球與火星大小的天體相撞，剩下的碎片形成了月球。這個(gè)撞擊地球的天體叫做忒伊亞，是希臘泰坦神話中月亮神塞勒涅的母親的名字。

大碰撞虛像圖

大碰撞理論是目前最流行的科學(xué)假說(shuō)，支持的證據(jù)包括:地球自轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)方向一致，月球曾經(jīng)有過熔融表面，月球的鐵芯較小，密度低于地球，其他行星系統(tǒng)類似碰撞獲得的證據(jù)，太陽(yáng)系形成的主流理論。最后，月球和地球巖石的穩(wěn)定同位素比例相同，這意味著相同的起源。

雖然是目前最好的月球形成假說(shuō)，但大碰撞理論仍存在一些缺陷。理論上，大碰撞產(chǎn)生的高溫會(huì)形成全球性的巖漿海，然而沒有證據(jù)證明重物質(zhì)沉入地幔。目前還沒有一個(gè)模型可以完美的解釋從大碰撞到月球形成的過程。其他問題包括月球何時(shí)開始失去其揮發(fā)性物質(zhì)，以及為什么也發(fā)生過碰撞的金星沒有衛(wèi)星。

1898年，喬治·達(dá)爾文提出月球和地球曾經(jīng)是一體的。他認(rèn)為月球是通過離心力與熔融的地球分離的。這種說(shuō)法成為當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的主流。另外，經(jīng)過牛頓的力學(xué)計(jì)算，達(dá)爾文得出結(jié)論，過去月球的軌道比現(xiàn)在更靠近地球，隨著時(shí)間的推移，月球逐漸遠(yuǎn)離地球。這一現(xiàn)象已被美國(guó)和蘇聯(lián)通過月球激光測(cè)距實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。然而，達(dá)爾文無(wú)法解釋為什么月亮總是以同樣的面孔面對(duì)地球。1946年，哈佛大學(xué)的雷金納德·奧爾德沃斯·達(dá)利(Reginald Aldworth Dali)調(diào)整了達(dá)爾文的假設(shè)，即月球的形成是由撞擊而不是離心力引起的。但在1974年之前，達(dá)利的解釋被忽略了，直到1975年威廉·肯尼斯·哈特曼博士和唐納德·道斯博士在伊卡盧思發(fā)表論文，這種想法才被重新注意到。他們認(rèn)為，在行星形成末期，形成了幾顆衛(wèi)星大小的恒星，其中一顆與地球相撞，在碰撞過程中噴出了大量的塵埃，但缺乏波動(dòng)性的塵埃形成了未來(lái)的月球。這個(gè)理論可以解釋月球獨(dú)特的地質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

加拿大和美國(guó)的天文學(xué)家阿拉斯泰爾G.W卡梅隆和威廉·r·沃德也提出了類似的假說(shuō)，認(rèn)為火星大小的天體與地球相切碰撞形成月球。在這個(gè)假設(shè)中，碰撞導(dǎo)致天體外的大多數(shù)硅酸鹽被蒸發(fā)。但是金屬的核心不會(huì)汽化，所以由于碰撞而汽化送入地球軌道的物質(zhì)幾乎都是硅酸鹽，未來(lái)月球形成時(shí)會(huì)缺鐵。此外，更多的揮發(fā)性物質(zhì)可能在碰撞后離開太陽(yáng)系，而硅酸鹽則傾向于聚集成天體。

泰婭是以古希臘泰坦神話中的泰坦女神泰婭命名的，她是塞勒涅的母親。這個(gè)名字最早是由英國(guó)地球化學(xué)家亞歷克斯·n·哈利德在2000年提出的，并被科學(xué)界所接受。根據(jù)目前的行星形成理論，忒伊亞是一顆存在于45億年前的原行星，大小與火星相似。在地球形成的過程中，它與幾十顆原行星相撞，忒伊亞和地球在月球上的“大碰撞”只是其中之一。

天文學(xué)家認(rèn)為，大碰撞發(fā)生在大約44億到44.5億年前，大約在太陽(yáng)系形成后3000萬(wàn)到5000萬(wàn)年。用天文學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，撞擊的速度很慢，當(dāng)?shù)厍驇缀跬耆纬蓵r(shí)，忒伊亞以斜角撞擊地球?！昂笞矒簟钡挠?jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明，撞擊角約為45°，初速度小于4 km/s，Teia的鐵芯沉入早期地核，同時(shí)它們的地幔相互混合。然而，地球的很大一部分和忒伊亞的地幔被拋入了環(huán)繞地球的軌道。這些物質(zhì)很快融合形成了月球。一些物質(zhì)進(jìn)入圍繞太陽(yáng)的軌道，穩(wěn)定地停留在它們的開普勒軌道上，因此地月系統(tǒng)很可能在以后撞擊它們。

計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果估計(jì)，Teia大約20%的物質(zhì)將成為地球周圍的碎片，這些碎片的一半將合并形成月球。地球從這次撞擊中獲得了巨大的角動(dòng)量和質(zhì)量。不考慮撞擊前地球的自轉(zhuǎn)速度和傾角，撞擊后的地球一天只有五個(gè)小時(shí)，地球赤道和月球軌道共面。

關(guān)于月球起源的其他假說(shuō)包括:月球是由離心力從熔融的地球表面剝離出來(lái)的；月球來(lái)自其他地方，然后被地球引力場(chǎng)捕獲。或者地球和月球在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)由同一吸積盤形成。這些假說(shuō)都不能解釋地月系統(tǒng)的高角動(dòng)量。當(dāng)前的地球自轉(zhuǎn)周期是初始自轉(zhuǎn)受其他因素影響的結(jié)果，包括潮汐力和忒伊亞碰撞假說(shuō)。