關於月球的成因，眾説紛紜，主要有三種假説，即俘獲説、分裂説和同源説。
俘獲説：
月球可能是在地球軌道附近運行的一個小行星，後來被地球所俘獲而成為地球的衞星。因為月球和地球的平均密度相差很大，而化學組成又十分不同，所以，它們可能是由太陽原始星雲中不同部位的不同物質形成的。另一方面，月球的平均密度卻與隕石、小行星十分接近。因此，很可能是小行星在圍繞太陽運行中，由於接近地球，地球的引力使它脱離原來的軌道而被地球所俘獲。有人認為，這個事件發生在35億年前，整個過程經歷5億年。在月球被地球俘獲後,月球由於受到地球的起潮力，噴發出大量巖漿，形成月海玄武巖。
分裂説：
在太陽系形成的初期，地球和月球原是一個整體，那時地球還處於熔融狀態，自轉非常快，自轉週期只有4小時左右。因此,這時太陽對地球的潮汐作用的週期為 2小時。這個週期恰與地球自由擺動週期相等，從而產生共振，於是在赤道面上形成一串細長的膨脹體，終於分裂而形成月球。太平洋就是月球分裂出去時留下的遺蹟。根據計算，地月系統現有的角動量總和，即使再加上幾十億年的角動量損耗，也不足使地球和月球分裂。而且月球的位置又不在地球赤道面上。這些事實是分裂説很難加以解釋的。
同源説：
地球和月球是由同一塊行星塵埃雲所形成。它們的平均密度和化學成分不同，是由於原始星雲中的金屬粒子在形成行星之前早已凝聚。地球在形成行星時，一開始便以鐵為主要成分，並以鐵作為核心。而月球則是在地球形成後，由殘餘在地球周圍的非金屬物質聚集而成。月球形成的這三種假説，都能或多或少地解釋月球的成分、密度、結構、軌道及其他基本事實。除分裂説一般認為難以成立外，俘獲説和同源説這兩種假説究竟哪一種更加合理，目前尚無定論。
根據對月球各種熱歷史模型的'研究，整個月球曾發生過多次局部熔融。在月球形成的初期，月球的大部分温度曾達到1000攝氏度。距今41億年前,月球發生過一次規模較大的巖漿運動,在巖漿的分離過程中,形成了斜長巖成分的月殼，殘留部分成為月表的高地。月球表層固結後又在較深的部位發生局部熔融，產生蘇長巖成分的熔體。大約距今40億年前，形成了富含放射性元素、難熔元素的非月海玄武巖。斜長巖高地長期裸露在月表，不斷受到隕星物質的撞擊，因而被削低了1.5～2公里，在高地上發育着大量古老的衝擊月坑。後期，高地為一系列的斷裂所切割和破壞。距今41～39億年前，月球比較集中地遭受到各種大型隕星的撞擊，使月表出現許多月海盆地,即大型的環形構造,最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的時期內形成的。月海生成的大致次序是：酒海、澄海、濕海、危海、雨海……。雨海紀形成的各個月海大約在距今39～31億年間，被後期噴發的玄武巖所充填和覆蓋。根據同位素年齡的測定，大致充填的時間次序是雨海西、雨海東、濕海、危海、雨海、靜海、豐富海、澄海和風暴洋。此後月表的輪廓基本形成,31億年以來,月球內部的演化已處於"停滯"狀態，外力作用在月球的演化史中佔有主導地位。隕星衝擊月表，使月坑繼續形成和增多。愛拉託遜紀形成的輻射月坑，其輻射紋受月表的各種作用，或者變得不明顯，或者消失;而哥白尼紀形成的月坑，則具有明顯的輻射紋。
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