一般的科学家都认为月球的形成和地球有关，在宇宙大爆炸之后，形成了地球，但是当时的地球并不安静，经常受到陨石的撞击，其中一块和月球差不多大的陨石撞击地球，使地球上的一块和月球差不多大小的地面与地球分离，分离后因为万又引力的作用使那个地面走到了当今月球的位置，因而形成了月球。令人惊讶的是，有关月球的数据，包括她的轨迹等等参数都是让地球保持平衡的重要原因，简单的说如果没有月球的存在，地球是不会长久生存到现在的。
目前最广为接受的月球形成理论为：一颗火星大小的入侵星体撞上地球，其碎片与被轰出的地壳抛至太空中形成环绕地球的气体盘，一般相信月球就是从这气体盘中形成的，形成之初的距离比现在月球的位置要近许多，可能是 1/2 左右，但由于潮汐力而渐渐远去。所以月球形成之初大约距离地球 160,000～240,000 公里远。
月球的形成理论较受瞩目的的有三种：
一、撞击分离说，其理论为月球乃由地球遭受撞击后分离出去的。
二、地月同源说，其理论为地球与月球是太阳系形成过程同时由最初的星尘形成。
三、意外掳获说，其理论为月球是路经附近而被地球的重力所吸引过来的。长期以来，行星科学家都认为月球是在地球和其他行星撞击后形成的，但是对地球和月球岩石的研究表明，实际情况并不是这样。最新的研究分析了阿波罗号的宇航员带回来的月球岩石的成分，这个分析可能会解开月球形成之谜。
以前的假设认为，在地球刚刚形成的时候，曾被一颗火星大小的行星从侧面撞击。这颗行星被撞碎了，由此形成的大部分残骸，以及一部分来自地球的碎片，形成了一个围绕着地球的圆盘，这个圆盘最终结合在一起形成了月球。很多证据都支持这个假设——首先，那时的月球是热的，使轻元素和水沸腾蒸发，最后留下了我们今天看到的贫瘠的岩石月球;其次，月球有一个小核，这和它一部分来自撞击地球的行星，一部分来自地球外部的猜测是一致的;再次，地月系统旋转得很快，这和它是行星侧面撞击地球的猜测是一致的。
但是有一个证据和这个猜测不相符：月球岩石的成分。研究者发现，太阳系不同部分的岩石(以陨石的形式落在地球上)在成分上有微妙的差异。例如，在氧的各种同位素中，氧16是最主要的形式，其次是氧17和氧18。太阳系不同部分的陨石中含有的这些同位素的比例是不同的。所以，来自火星的岩石与来自小行星或地球的岩石，其中包含的氧17和氧16的比例截然不同。物体中的同位素比例是很稳定的，所以研究者可以利用这个比例来判断陨石来自于哪里。
这里有个问题：撞击假说预测，月球中70%到90%的物质来自于撞击地球的行星，所以它的同位素比例应该与地球不同。但是研究者在分析阿波罗号带会来的月球岩石时，没有发现月球和地球岩石的同位素比例有显著的差异。对氧、钛、钙、硅和钨的同位素比例分析也都没有发现显著的差异。
这个矛盾使行星科学家觉得很烦恼，所以他们最近几年又设想了几种不同的情景来解释月球的形成。其中一种假设说，地球和小行星撞击后，在形成的圆盘中，地球被撞击下来的碎片比小行星的残骸多得多;或者地球是被和它大小差不多的行星迎头撞上的，所以它们被撞击下来的物质完全混合在一起了。还有一种可能性是，快速旋转的地球可能是被比它小得多的天体撞击的，这个天体提供给月球的物质比地球少很多。我们很难实际展示，这样的撞击事件是如何形成今天的地月系统的。
研究者更希望能够维持最早的侧面撞击的假设，因为这个假设能够很好地解释很多东西。新的研究结果给他们带来了希望。月球岩石中氧17对氧16的比例比地球岩石高得多。最近，德国科隆大学的一组在Daniel Herwartz领导下的研究者升级了他们的质谱仪，并决定测试它是否能够解决地月系统的同位素问题。团队的成员Andreas Pack说，“我们的分析现在比其他实验室精确一个数量级。”
他们首先分析了以陨石形式来到地球的月球岩石，但是发现这些岩石在地球上会发生风化，从而导致分析结果不准确。所以他们分析了阿波罗11号、12号和16号从月球带回来的月球岩石样本。他们从每块岩石样本中都提取出氧元素，然后用质谱仪分析每种同位素所占的比例。分析结果显示，月球岩石样本中氧17对氧16的比例，比地球岩石高百万分之12。研究团队认为，这样的差异支持了“月球是原地球与其他天体碰撞形成的”的观点。加州理工学院的行星科学家David Stevenson说，“我们发现地球和月球岩石中氧同位素的比例不一致，这让我们松了一口气，因为如果月球和地球岩石中氧同位素的比例丝毫没有差异，那将是很难解释的。”
研究团队承认，岩石同位素的差异可能是其他原因造成的，比如地球在月球形成后，又被氧同位素比例比较低的物质撞击了。Stevenson说，“现在，既然我们发现了这种差异，就要做大量的研究来确认或推翻这个结果，并讨论这种差异意味着什么。”
研究团队说，这个分析结果表明，月球的物质大约一半来自地球，一半来自撞击地球的另一个天体。而且，氧同位素比例高说明，撞击地球的天体主要是由顽辉球陨石构成的。落在地球的陨石绝大部分是球粒陨石，只有2%是顽辉球陨石。Stevenson说，“我们对顽辉球陨石的重要性很感兴趣，但是现在我们仍然需要猜测撞击到地球的到底是什么天体，因为它们已经不见了。
月球的起源莫衷一是： 对月球的起源，大致有四大派，但仍未定论。
分裂说
这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年，著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出，月球本来是地球的 一部分，后来由于地球转速太快，把地球上一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是现在的太平洋。这一观点很快就受到了一些人的反对。他们认为，以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说，如果月球是地球抛出去的，那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，发现二者相差非常远。
俘获说
这种假设认为，月球本来只是太阳系中的一颗小行星，有一次，因为运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。但也有人指出，像月球这样大的星球，地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。
同源说
这一假设认为，地球和月球都是太阳系中浮动的星云，经过旋转和吸积，同时形成星体。在吸积过程中，地球比月球相应要快一点，成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，人们发现月球要比地球古老得多。有人认为，月球年龄至少应在53亿年左右。
碰撞说
这一假设认为，太阳系演化早期，在星际空间曾形成大量的“星子”，先形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体星子，星子通过互相碰撞、吸积而长合并形成一个原始地球。这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态，使地轴倾斜，而且还使那个小的天体被撞击破裂，硅酸盐壳和幔受热蒸发，膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质，主要有碰撞体的幔组成，也有少部分地球上的物质，比例大致为0.85：0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核，因受膨胀飞离的气体所阻而减速，大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃，并没有完全脱离地球的引力控制，通过相互吸积而结合起来，形成全部熔融的月球，或者是先形成几个分离的小月球，在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。
空心的太空船月球
一九七〇年，俄国科学家柴巴可夫（Alexander Scherbakov）和米凯威新（MihKai Vasin）提出一个令人震惊的“太空船月球”理论，来解释月球起源。他们认为月球事实上不是地球的自然卫星，而是一颗经过某种智慧生物改造的星体，加以挖掘改造成太空船，其内部载有许多该文明的资料，月球是被有意的置放在地球上空，因此所有的月球神秘发现，全是至今仍生活在月球内部的高等生物的杰作。 当然这个说法被科学界嗤之以鼻，因为科学界还没有找到高等智慧的外星人。但是，不容否认的，确是有许多资料显示月球应该是“空心”的。 最令科学家不解的是，登月太空人放置在月球表面的不少仪器，其中有“月震仪”，专用来测量月球的地壳震动状况，结果，发现震波只是从震央向月球表层四周扩散出去，而没有向月球内部扩散的波，这个事实显示月球内部是空心的，只有一层月壳而已！因为，若是实心的月球，震波也应该朝内部扩散才对，怎么只在月表扩散呢？
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