一个大小约为火星的天体与古代地球斜向碰撞，在地球受到撞击的同时，撞击产生的巨大能量将大量的地壳和地幔物质熔化、蒸发、抛射。碎片在地球周围高速旋转，形成了一个甜甜圈形状的云。月球是由大量热物质相互吸引而形成的。

首先，一个简单的观察:今天，月球与地球的旋转方向相同。这是月球由碰撞时抛出的碎片形成的结果。据我们所知，月球轨道的方向和速度自形成以来没有太大的变化。撞击理论已经通过了第一道障碍!
就化学成分而言，同位素比值提供了强有力的证据。同位素比值是指一种元素(如氧可分为氧16、氧17和氧18)在一种物质中各同位素的比例。这些同位素形成稳定的化合物，不会发生变化，这使它们成为科学家追踪其起源的重要工具。
因此，在天体地质研究中，地层中的同位素比值是每一颗恒星的独特指纹，而太阳系中每一颗恒星的氧同位素比值都有较大差异。然而，在20世纪初，科学家们检查了阿波罗13号带回的月球岩石样本。其中，氧同位素的比例与地球的比例完全相同，这与一次重大撞击相一致。在其他星系中也观测到了类似的撞击事件。
现在，人们普遍认为月球物质来自古代地球，但随着观测证据的增加，关于月球物质如何形成的细节仍在不断修正。其中一个疑点是挥发性物质的存在。人们认为，在高温下的大碰撞会使大部分挥发性物质(如水和二氧化碳)蒸发掉，但在月球深处的原始岩石中发现的水样本，与地球地幔中的水有相同的氢同位素指纹，说明水可能是本地的，形成的撞击一直保留到今天，而不是来自外部陨石的一部分。
惰性气体如氦或氖的同位素指纹，我们一直无法在月球矿物中找到，外来的小行星和富含氢原子和氦原子的太阳风会轰击月球表面。要研究初级惰性气体，就必须排除外来污染的可能性。一旦形成，它们就会被更高的层层保护，免受宇宙射线和太阳风的高能辐射。这六块岩石很可能是由一次大型陨石撞击从月球的岩浆流中喷射出来，经过漫长的旅程来到地球的。