Desde hace mas de un siglo se sabe que la Luna es, en promedio, mucho menos densa que la Tierra. Debido a que tal densidad es muy cercana a la densidad del manto de la Tierra, se ha tomado como indicativo de que la Luna carece de un núcleo de hierro metálico significativo. De tenerlo el núcleo sería menor que 450 kilómetros de radio y sería menos del 4% de la masa total de la Luna, según los modelos desarrollados hasta la fecha.
La química estimada de la Luna presenta similitudes y diferencias con la del manto de la Tierra. Por ejemplo, la huella del oxígeno isotópico de la Tierra y la Luna son basicamente idénticos indicando una relación cercana entre los dos cuerpos. Los elementos Silicio y Magnesio son en general similares en ambos cuerpos, como lo es el caso el oxido de hierro. La razón entre la masa de la Luna y de la Tierra es 0.0123, mas grande que cualquier otro par planeta-satélite en el sistema solar, exceptuando Plutón-Caronte. Un hecho importante es que la Luna no está ahora y seguramente nunca ha estado en el plano ecuatorial de la Tierra, respecto al cual está inclinado algunos grados.
Entre los modelos sobre el origen de la Luna, mas favorecidos podemos mencionar el de la captura intacta y el modelo de un impacto gigante. El modelo de captura intacta supone que la Tierra y la Luna se formaron en diferentes partes del sistema solar bajo diferentes condiciones y que la Tierra posteriormente capturó la Luna. Un problema con este modelo es que la captura de la Luna por la Tierra es un proceso de muy baja probabilidad. La captura es plausible sólo si la velocidad relativa entre la Tierra y la Luna es muy pequeña y para que la velocidad sea pequeña los dos cuerpos se deben haber formado casi a la misma distancia radial del Sol. Si ese fue el caso la pregunta inmediata es por qué los cuerpos difieren quimicamente.
La idea de que la Luna pudo haberse formado en un impacto con la proto-Tierra fue sugerida en 1975, independientemente por A.G.W. Cameron y W.R. Ward por un lado y por W.K. Hartmann y D.R. Davis por otro. Anteriormente en 1970 y 1972 A. Ringwood arguyó que la química de la Luna indicaba que su material se derivó del manto de la Tierra por impactos, pero no le fue posible proponer un escenario dinámico en cual lo anterior pudiera haber ocurrido. Cameron y Ward sugirieron que la Luna pudo haberse formado por un impacto con la Tierra de un protoplaneta del tamaño de Marte a una velocidad comparable a la velocidad de escape de la Tierra que es de 11.2 km/seg. Por su parte Hartmann y Davis enfocaron el problema analizando la distribución de tamaños protoplanetarios en la nebulosa solar al final de la época en que se formaron los planetas. Concluyeron que además de unos cuantos protoplanetas muy grandes, había probablemente muchas veces ese número con la mitad del tamaño, todavía mas que eran un cuarto del tamaño y asi hasta llegar a los tamaños mas pequeños. Según su punto de vista las últimas etapas de el proceso de formación de planeta debió estar caracterizada por colisiones, de tales objetos tamaño planeta, extremadamente violentas.
El análisis de nuevos datos de la nave espacial Lunar Prospector de la NASA han confirmado que la Luna tiene un núcleo pequeño. Tal descrubrimiento apoya la teoría de que la luna escapó de la Tierra cuando un objeto del tamaño de Marte chocó con la Tierra.
Los nuevos datos muestran que el núcleo de la Luna contiene menos del 4% de la masa total de la Luna, con un valor probable de 2% o ligeramente menor, es decir, entre 450 y 220 kilómetros. Dicha proporción es pequeña cuando se compara con la Tierra cuyo núcleo de hierro contiene aproximadamente 30% de la mas total del planeta.
Hace ya mucho tiempo se habían encontrado similaridades en la composición mineral de la Tierra y de la Luna indicando que comparten un origen común. Sin embargo, si se formaron simplemente de la misma nube de rocas y polvo, la Luna debería tener un núcleo similar en proporción al del de la Tierra. Una tercera teoría sugiere que la Luna fue capturada completamente intacta por la gravedad de la Tierra.
Los nuevos resultados son sin duda muy interesantes porque abren la posibildad de entender un problema que ha intrigado a los científicos por muchos años. No obstante se requieren análisis posteriores de los datos para determinar con mayor precisión el tamaño del núcleo y la cantidad de elementos como oro, platino e iridium en las rocas lunares. Todos estos elementos están concentrados en las rocas con hierro metálico. Dicho análisis podrá permitirá saber si el modelo de formación de la Luna del 'Gran Impacto' es correcto, o si la Luna se formó de una manera distinta.
Quedan además importantes preguntas por resolver, por ejemplo, hubo sólo un impacto gigante? Aunque la mayoría de las discusiones de la hipótesis del impacto gigante le dan mas importancia a un único impacto, es claro que la Tierra o la Luna sufrieron al menos dos de tales impactos y seguramente muchísimos mas por objetos mas pequeños que el tamaño de Marte. Se requiere mas de un impacto porque la Luna no está en el plano ecuatorial de la Tierra. Un sólo impacto en una etapa inicial en que la Tierra no estaba rotando no puede provocar que la Luna esté inclinada respecto al ecuador de la Tierra. Entonces o la Tierra debió ser alcanzada por un proyectil enorme antes, del impacto que formara la Luna, para darle a la Tierra un movimiento de rotación inicial o la Luna fue alcanzada después para inclinar el ecuador lejos del plano de la órbita de la Luna.