Nel 1975, William Hartmann e Donald Davis hanno avanzato la teoria dell'impatto gigante, suggerendo che un corpo delle dimensioni di Marte, noto come Theia o Orpheus, avrebbe colpito la Terra. Questo impatto avrebbe poi generato abbastanza materiale nell'orbita terrestre per consentire la formazione della Luna.

Circa 34 milioni di anni dopo la formazione della Terra (circa 4533 milioni di anni fa), questo corpo ha colpito la Terra con un angolo obliquo, distruggendosi e proiettando nello spazio sia i suoi frammenti sia una porzione significativa del mantello terrestre. L'impatto è avvenuto con un angolo di 45° e a una velocità di circa 4 km/s (circa 14.400 km/h), una velocità inferiore a quella che si suppone avesse Theia come corpo orbitante (40.000 km/h).

Le tracce dell'impatto che ha dato origine alla Luna, circa 4,5 miliardi di anni fa, sono ancora nascoste nel mantello terrestre. Il due per cento della massa di Theia ha formato un anello di detriti, mentre circa metà della sua massa si è unita per formare la Luna, un processo che potrebbe essersi completato nell'arco di un secolo. È anche possibile che una parte del nucleo di Theia, più pesante, sia affondata nella Terra stessa, fondendosi con il nucleo originario del nostro pianeta. Si ritiene che un simile impatto avrebbe completamente sterilizzato la superficie terrestre, provocando l'evaporazione degli eventuali mari primordiali e la distruzione di ogni tipo di molecola complessa. Se sulla Terra fossero già stati in corso processi di formazione di molecole organiche, l'impatto di Theia dovrebbe averli interrotti.

Uno studio coordinato da Qian Yuan, dell'Istituto di Tecnologia della California a Pasadena, e pubblicato sulla rivista Nature, indica che nuove e avanzate simulazioni al computer suggeriscono che i segni del grande impatto tra i due protopianeti che hanno poi dato origine a Terra e Luna sono ancora visibili in alcune anomalie nella composizione del mantello osservate dai geologi.

L'antico passato del nostro pianeta e la nascita della Luna sono ancora per molti versi un enigma, ma secondo le teorie più accreditate, Terra e Luna sono nate dopo il gigantesco impatto tra due protopianeti avvenuto durante le ultime fasi della nascita del Sistema Solare. Secondo i ricercatori, esisteva un pianeta antenato della Terra chiamato Gaia, che durante la fase di raffreddamento venne colpito violentemente da un altro pianeta in formazione, Theia, delle dimensioni simili a quelle di Marte e con una composizione geofisica differente.

Le nuove simulazioni sono state realizzate con il metodo chiamato Meshless Finite Mass, che risulta molto efficace nel simulare turbolenze e miscelazioni dei materiali. Il risultato indica che i due corpi celesti si fusero quasi completamente: Gaia incorporò buona parte dei materiali di Theia, formando così la Terra, mentre la Luna nacque quasi esclusivamente dalla fusione dei detriti di Theia.

Le nuove simulazioni sembrerebbero ora confermare per buona parte la teoria, rispondendo a molte delle questioni irrisolte e spiegando una serie di anomalie osservate nel mantello terrestre, come regioni in cui le onde sismiche si propagano più lentamente perché caratterizzate da una composizione differente. Secondo gli autori della ricerca, la distribuzione dei materiali dopo il grande impatto non fu omogenea: nel mantello terrestre sono rimaste intrappolate nel mantello regioni composte principalmente dai materiali di Theia.