Наиболее правдоподобно в настоящее время выглядит формирование луны в результате столкновения нашей планеты с другой планетой, сформировавшейся на той же орбите. Часто в качестве подтверждения рассматривают изотопный состав и отсутствие признаков наличия ядра луны.
Но рассмотрим некоторые другие причины, почему именно этот вариант происхождения луны выглядит наиболее вероятным. Возможны два других пути формирования спутника планеты:
- аккреционное формирование из вещества планеты;
- гравитационный захват астероида.
Рассмотрим, почему эти варианты вряд ли могут относиться к луне.
При аккреционном формировании очень крупный спутник будет перетягивать часть вещества формирующейся планеты, что приведёт к снижению его орбиты и падению на планету. Этот процесс начинает становиться заметным, когда масса спутника достигает 500-й доли массы планеты, и почти полностью исключает возможность формирования спутника массой в 100-ю долю массы планеты и более. В процессе формирования планеты вполне вероятно многократное возникновение спутников избыточной массы, которые затем падают на планету, и после формируются новые спутники, но исключено сохранение единственного избыточно крупного спутника на орбите.
Кроме того, сформировавшиеся аккреционным путём спутники почти всегда находятся в экваториальной плоскости планеты. В солнечной системе кроме луны только Япет, Феба и Тритон имеют значительный наклон к экваториальным плоскостям своих планет. Последние два отличаются также ретроградным вращением, что указывает на гравитационный захват. При том, что луна является единственным спутником земли, возможность воздействия других спутников исключается. Эти факты делают аккреционное формирование луны чрезвычайно маловероятным.
Гравитационный захват означает изначальное наличие очень большого эксцентриситета. Но стоит учесть, что луна отдаляется от земли в виду опережающего вращения планеты. Поскольку размер земли вполне сравним с расстоянием до луны, гравитация луны действует неравномерно, ближняя сторона притягивается сильнее с соответствующей деформацией этой области. В области прилива гравитационное взаимодействие земли и луны наиболее сильно, и более быстрый поворот земли приводит к ускорению движение луны по орбите. Из наблюдаемых явлений с этим связано отдаление луны от земли.
При этом следует заметить, что ускорение орбитального движение луны наиболее заметно в период наименьшего расстояния от земли. Естественно, что при движении по эллиптической орбите наибольшая скорость будет в момент наименьшего расстояния. В итоге приливное ускорение способствует увеличению эксцентриситета орбиты. Поэтому, с учётом орбитального периода луны и существующего эксцентриситета, вариант гравитационного захвата выглядит совсем не правдоподобным.
Напротив, меньший наклон орбиты луны к плоскости орбиты нашей планеты, чем к экватору, а также опережающее вращение нашей планеты, делает вариант формирования луны как осколка нашей планеты правдоподобным. При этом часть поверхности луны могла быть сформирована метеоритами, в частности водяной лёд может происходить из комет и астероидов.
Само явление, приведшие к формированию луны, выглядит достаточно распространённым. В протопланетном диске может образовываться несколько разных гравитационных центров. По уже проведённым исследованиям, если эти гравитационные центры оказываются доминирующими на своей орбите, несколько планет, находящихся на одной орбите, в итоге однажды сталкиваются, формируя затем одну планету. Скорее всего, в солнечной системе такой случай был не только с нашей планетой, но результаты во всех случаях оказались разными.
