Giả thuyết va chạm lớn — Theia và sự ra đời của Mặt Trăng

Giả thuyết va chạm lớn (giant-impact hypothesis) được William Hartmann và Donald Davis đề xuất năm 1975, và độc lập bởi Alastair Cameron và William Ward năm 1976. Theo đó, khoảng 4,5 tỷ năm trước, vài chục triệu năm sau khi Hệ Mặt Trời hình thành, một thiên thể cỡ Sao Hỏa đã va chệch vào Trái Đất. Phần lớn lõi sắt của nó chìm vào lõi Trái Đất; đá từ lớp vỏ và manti của cả hai văng ra thành một vành đai quanh Trái Đất, rồi tụ lại thành Mặt Trăng.

Thiên thể ấy được đặt tên Theia (nhà địa hóa học Alex Halliday dùng tên này từ năm 2000), theo tên nữ thần Titan trong thần thoại Hy Lạp, mẹ của Selene — nữ thần Mặt Trăng.

Bằng chứng ủng hộ: Mặt Trăng có lõi sắt rất nhỏ, nghèo các chất dễ bay hơi; mẫu đá do các chuyến Apollo mang về cho thấy bề mặt Mặt Trăng từng nóng chảy thành "đại dương magma". Điểm khó: thành phần đồng vị (ô-xi, titan…) của đá Mặt Trăng gần như giống hệt đá Trái Đất — trong khi nếu Mặt Trăng chủ yếu làm từ Theia thì lẽ ra phải khác. Nhiều mô hình mới (va chạm mạnh hơn, trộn lẫn kỹ hơn) ra đời để giải câu đố này.

Một số chi tiết vẫn là giả thuyết: Theia có thể hình thành ở điểm Lagrange L4 hoặc L5 trên chính quỹ đạo Trái Đất (Belbruno & Gott, 2005); mô phỏng năm 2022 của nhóm Durham cho rằng Mặt Trăng có thể tụ lại chỉ trong vài giờ; năm 2023, một nghiên cứu trên Nature (Yuan và cộng sự) đề xuất hai khối đá khổng lồ ở đáy manti dưới châu Phi và Thái Bình Dương (các vùng LLSVP) có thể là tàn tích của Theia. Các ý này còn đang được tranh luận.