Mặt Trăng có thể được hình thành từ những mảnh vụn sau vụ va chạm giữa Trái Đất và hành tinh Theia. Ảnh: European Space Agency.

Theia, một hành tinh nhỏ có kích thước xấp xỉ Hỏa tinh, đã va chạm với tiền-Trái-Đất trong sự kiện được gọi là “Giả thuyết Va chạm Lớn” (hay Va chạm Theia) về nguồn gốc hình thành Mặt Trăng. Giả thuyết này được ủng hộ rộng rãi dựa trên đặc điểm của các mẫu đá Mặt Trăng và chuyển động đặc biệt của hệ Trái Đất - Mặt Trăng.

Trước khi xảy ra vụ va chạm, Theia được cho là đã ở vị trí ổn định gần như trên cùng quỹ đạo với tiền-Trái-Đất. Tuy nhiên, một sự nhiễu loạn, có thể đến từ quá trình di chuyển của Mộc tinh hoặc ảnh hưởng từ Kim tinh, đã làm quỹ đạo Theia mất ổn định và khiến nó lao thẳng vào Trái Đất.

Giả thuyết Va chạm Lớn có một vài phiên bản khác nhau. Trong kịch bản đầu tiên, Theia va chạm lệch tâm với Trái Đất và bị phá hủy hoàn toàn sau đó. Trong kịch bản thứ hai, vụ va chạm xảy ra trực diện và cực kỳ dữ dội. Sự tương đồng về các đồng vị oxygen giữa Trái Đất và Mặt Trăng khiến kịch bản va chạm này trở nên hợp lý vì sự trộn lẫn vật chất năng lượng cao giữa hai tiền-hành-tinh có thể tạo ra đặc điểm tương tự. Ở kịch bản thứ ba, Theia va chạm sượt qua Trái Đất trong lần đầu tiên, không bị phá hủy, trước khi quay lại tung đòn kết thúc vài trăm ngàn năm sau đó.

Giả thuyết cuối cùng này giúp giải quyết được một số vấn đề còn bỏ ngỏ trong các kịch bản trước, nhất là về vận tốc va chạm. Nếu Theia lao đến quá nhanh, cả hai hành tinh có thể đã bị nghiền nát hoàn toàn; còn nếu quá chậm, chuyển động của cặp Trái Đất - Mặt Trăng hẳn phải khác biệt hoàn toàn so với hiện nay.

Việc hiểu rõ sự kiện này là điều vô cùng quan trọng vì nó tạo tiền đề cho phần còn lại của quá trình tiến hóa của Trái Đất. Vụ va chạm đã làm thay đổi độ nghiêng trục của Trái Đất, thiết lập góc nghiêng 23,5 độ, từ đó tạo ra chu kỳ của các mùa mà chúng ta quen thuộc.

Sau vụ va chạm, nhiệt độ của Trái Đất lại lần nữa tăng vọt. Bất kỳ lượng nước nào có thể từng tồn tại trên bề mặt vào thời điểm đó đều bị bốc hơi hoàn toàn. Tàn tích của Theia hòa vào Trái Đất và hai lõi hành tinh hợp nhất. Đá và bụi hóa hơi từ cả Theia và Trái Đất bị thổi bay vào quỹ đạo, tạo thành một vành đai mảnh vụn mà chỉ mất khoảng 100 năm hoặc có thể ít hơn để kết tụ và hình thành Mặt Trăng.

Ngay sau khi hình thành, Mặt Trăng hẳn trông khổng lồ trên bầu trời Trái Đất, vì nó quay quanh quỹ đạo chỉ cách chúng ta khoảng 25.000 km, gần hơn nhiều so với khoảng cách 383.000 km như ngày nay.