Satelitul natural relativ mare al Pământului, Luna, este unic. În timpul programului Apollo, roci de pe suprafața Lunii au fost aduse pe Pământ. Datarea radiometrică a acestor roci a arătat că Luna are o vechime de 4527 ± 10 milioane de ani, cu aproximativ 30-55 milioane de ani mai tânără decât alte corpuri din sistemul solar. Noi dovezi sugerează că Luna s-a format chiar mai târziu, la 4,48 ± 0,02 Ga, adică la 70-110 Ma după apariția sistemului solar. O altă caracteristică notabilă este densitatea relativ scăzută a Lunii, ceea ce trebuie să însemne că nu are un nucleu metalic mare, așa cum au alte corpuri terestre din sistemul solar. Luna are o compoziție aparentă care seamănă foarte mult cu mantaua și crusta Pământului împreună, fără nucleul Pământului. Acest lucru a condus la ipoteza impactului gigantic: ideea că Luna s-a format în timpul unui impact gigantic al proto-Pământului cu o altă protoplanetă.
Se crede că elementul de impact, numit uneori Theia, a fost puțin mai mic decât planeta Marte. Theia a intrat în coliziune cu Pământul la aproximativ 4,533 Ga. Modelele arată că, atunci când un impactor de această dimensiune a lovit proto-Pământul la un unghi mic și cu o viteză relativ mică (8-20 km/s sau 5,0-12,4 mi/s), o mare parte din materialul din mantalele (și protococoșile) proto-Pământului și ale impactului a fost ejectat în spațiu, unde o mare parte a rămas pe orbita Pământului. Acest material avea să formeze în cele din urmă Luna.
Cu toate acestea, miezul metalic al elementului de impact s-ar fi scufundat în mantaua Pământului și ar fi fuzionat cu nucleul Pământului, sărăcind Luna de material metalic. Ipoteza impactului gigantic explică astfel compoziția anormală a Lunii. Ejecta pe orbita Pământului ar fi putut să se condenseze într-un singur corp în câteva săptămâni. Sub influența propriei gravitații, materialul ejectat a devenit un corp mai sferic: Luna.
Vârstele radiometrice arată că Pământul exista deja cu cel puțin 10 milioane de ani înainte de impact, timp suficient pentru a permite diferențierea mantalei și a nucleului primitiv al Pământului. Apoi, când a avut loc impactul, doar materialul din mantaua a fost expulzat, lăsând neatins nucleul Pământului format din elemente grele.
Consecințe
Impactul a avut câteva consecințe importante pentru tânărul Pământ. Acesta a eliberat o cantitate enormă de energie, făcând ca atât Pământul, cât și Luna să fie complet topite. Imediat după impact, mantaua Pământului era în convecție viguroasă, iar suprafața era un mare ocean de magmă. Prima atmosferă a planetei trebuie să fi fost complet spulberată de cantitatea enormă de energie eliberată. Se crede, de asemenea, că impactul a schimbat axa Pământului pentru a produce o înclinare axială mare de 23,5°, care este responsabilă pentru anotimpurile Pământului (un model simplu și ideal al originii planetelor ar avea înclinații axiale de 0°, fără anotimpuri recunoscute). De asemenea, este posibil să fi accelerat rotația Pământului.
