Ay'ın kökeni yıllar boyunca pek çok bilimsel tartışmaya neden olmuştur, ancak son zamanlarda bir fikir birliğine varmış gibi görünüyoruz. Mars büyüklüğünde bir cisim milyarlarca yıl önce Dünya'ya çarptı ve enkaz birleşerek Ay'ı oluşturdu.
Yeni oluşan Ay, takip eden çağlar boyunca yavaşça Dünya'dan uzaklaştı, ancak yeni bir çalışma kabul edilen modelde bazı şaşırtıcı nüanslar öneriyor.
Mevcut teoriye göre, Ay yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, Güneş Sistemi'nin doğumundan kısa bir süre sonra oluşmuştur. Her şey erken Dünya ile Theia adı verilen Mars büyüklüğündeki bir protoplanet arasındaki büyük bir çarpışmayla başladı.
Çarpışma, Dünya'nın yörüngesine enkaz gönderdi ve bu enkaz sonunda birleşerek Ay'ı oluşturdu.
Başta Dünya'nın mantosu ve Ay kayalarının bileşimi olmak üzere bu teoriyi destekleyen pek çok kanıt vardır.
Enkaz bulutunun büyük bir kısmı Dünya'ya geri yerleşti, büyük bir kısmı Ay'ı oluşturdu ancak bir kısmı da Dünya-Ay sisteminden fırlatıldı.
Nevada Üniversitesi'nden Stephen Lepp ve ekibi tarafından kısa süre önce kaleme alınan makalede, çarpışma sonucu fırlayan malzemenin dinamikleri incelenmiştir.
Ay oluştuktan kısa bir süre sonra şu anki değerinin yaklaşık %5'i kadar bir mesafede (ortalama mesafe – 384.400 km) Dünya'nın yörüngesinde dönüyordu ancak Dünya ve Ay arasındaki gelgit etkileri nedeniyle yavaşça şu anki yüksekliğine doğru sürüklendi.
Yüzeyi büyük ölçüde erimiş magmadan oluşuyordu ve bu magma yavaş yavaş soğuyup katılaşarak bugün gördüğümüz kabuk, manto ve çekirdeği oluşturdu.
Ağır bombardıman Ay yüzeyini çarpma havzaları ve kraterlerle yaralarken, volkanik faaliyetler de Ay denizinin yavaş yavaş oluşmasına yol açmıştır.
Ay'ın Dünya etrafındaki yörüngesi 0.0549 eksantriklikle hafif eliptik bir yörüngeye oturmuştur. Mükemmel bir daire değildir ve Dünya'dan 364,397 km ile 406,731 km arasında hareket eder.
Dünya-Ay sisteminin ilk günlerinde sistem bu kadar istikrarlı değildi ve Ay'ın içindeki parçacıklar daha düzensiz yolculuklar yapıyordu.
Gelişen yörüngeleri tanımlayan terimlerden biri düğüm presesyonudur (yörünge kesişmelerinin yörünge etrafında yavaşça hareket ettiği durum). Bunun iki türü vardır ve ilki yörüngedeki parçacıkların Dünya-Ay sisteminin açısal momentum vektörü etrafında yavaşça ilerlemesiyle ilgilidir.
Diğeri ise yörüngedeki nesnenin eğimi büyük olduğunda yüksek eksantrik ikili sistemler etrafında meydana gelir. Parçacık, ikili eksantriklik vektörü etrafında dönmektedir.
Ay oluşmaya başladığında Dünya ve enkaz bulutundaki parçacıkların yörüngeleri dikkate alındığında, tanımlanan bu tür yörüngeler kararsız olacaktır.
Ekip, parçacıkların tüm olası yörüngeleri arasında kutupsal yörüngede olanların en kararlı olduğunu gösterdi. Daha da ileri giderek, Ay oluştuktan sonra Dünya-Ay ikili sistemi etrafında var olduklarını gösterdiler.
Dünya ve Ay'ın ayrılması gelgit etkileşimleri yoluyla yavaşça arttıkça, kutupsal yörüngelerin var olabileceği uzay bölgesi azaldı.
Bugün Ay'ın Dünya'ya olan uzaklığında, Güneş tarafından yönlendirilen düğüm presesyonu baskın olduğu için kararlı kutupsal yörüngeler yoktur
Ekip, kutup yörüngesindeki materyalin varlığının Dünya ve Ay gibi ikili bir sistemin eksantriklik büyümesini sağlayabileceği sonucuna varmıştır.
Eğer önemli miktarda materyal kutupsal bir yörüngeye girmişse, Dünya-Ay sisteminin dışmerkezliği artmış olacaktır.