Stosunkowo duży naturalny satelita Ziemi, Księżyc, jest wyjątkowy. Podczas programu Apollo na Ziemię przywieziono skały z powierzchni Księżyca. Datowanie radiometryczne tych skał wykazało, że Księżyc ma 4527 ± 10 milionów lat, czyli jest o około 30 do 55 milionów lat młodszy niż inne ciała w Układzie Słonecznym. Nowe dowody sugerują, że Księżyc uformował się jeszcze później, 4,48±0,02 Ga, czyli 70-110 mln lat po powstaniu Układu Słonecznego. Inną godną uwagi cechą jest stosunkowo niska gęstość Księżyca, co musi oznaczać, że nie posiada on dużego metalicznego jądra, które posiadają inne ciała lądowe w Układzie Słonecznym. Księżyc ma skład zbliżony do płaszcza i skorupy ziemskiej, bez jądra Ziemi. Doprowadziło to do powstania hipotezy gigantycznego zderzenia: idei, że Księżyc powstał podczas gigantycznego zderzenia protoziemi z inną protoplanetą.
Uważa się, że impaktor, czasami nazywany Theia, był nieco mniejszy od planety Mars. Theia zderzyła się z Ziemią około 4,533 Ga. Modele ujawniają, że gdy impaktor tej wielkości uderzył w protoziemię pod niskim kątem i ze stosunkowo niewielką prędkością (8-20 km/s lub 5,0-12,4 mi/s), wiele materiału z płaszcza (i protoskorupy) protoziemi i impaktora zostało wyrzuconych w przestrzeń kosmiczną, gdzie duża jego część pozostała na orbicie wokół Ziemi. Materiał ten ostatecznie uformowałby Księżyc.
Jednak metaliczne rdzenie impaktora przebiłyby się przez płaszcz Ziemi i połączyły z jądrem Ziemi, pozbawiając Księżyc metalicznego materiału. Hipoteza gigantycznego zderzenia wyjaśnia więc nietypowy skład Księżyca. Ejecta na orbicie wokół Ziemi mogły w ciągu kilku tygodni skondensować się w jedno ciało. Pod wpływem własnej grawitacji wyrzucony materiał stał się bardziej kulistym ciałem - Księżycem.
Wieki radiometryczne wskazują, że Ziemia istniała już co najmniej 10 milionów lat przed zderzeniem, czyli wystarczająco dużo czasu, aby umożliwić zróżnicowanie prymitywnego płaszcza i jądra Ziemi. Następnie, gdy nastąpiło uderzenie, tylko materiał z płaszcza został wyrzucony, pozostawiając nietknięte jądro Ziemi zawierające ciężkie pierwiastki.
Konsekwencje
Uderzenie to miało ważne konsekwencje dla młodej Ziemi. Wyzwoliło ogromną ilość energii, powodując całkowite stopienie zarówno Ziemi, jak i Księżyca. Bezpośrednio po uderzeniu płaszcz Ziemi ulegał intensywnej konwekcji, a powierzchnia była wielkim magmowym oceanem. Pierwsza atmosfera planety musiała zostać całkowicie zdmuchnięta przez ogromną ilość uwolnionej energii. Uważa się, że uderzenie zmieniło również oś Ziemi, powodując duże nachylenie osiowe 23,5°, które jest odpowiedzialne za występowanie pór roku na Ziemi (prosty, idealny model powstania planet miałby nachylenie osiowe 0° bez rozpoznawalnych pór roku). To mogło również przyspieszyć obrót Ziemi.
