不过月球刚被地球俘获时是绕地球逆行的，由于地球长期对它的潮汐摩擦作用，月球才逐渐接近地球。在此期间月球把地球原来的几个小卫星都一个一个地吞下去了，形成了月瘤，或者与小卫星碰撞形成月面上的大凹地。潮汐摩擦作用到一定程度，月球从逆行变成顺行，然后逐渐离开地球。显然，俘获说可毫不费力地解释月球在密度、化学组成上与地球的差别，但地球要捕捉这样大的月球几乎是不可能的，即使捕捉到了，也会引起地球上起潮力的巨大变化，而这必定会在地球上留下痕迹，但至今仍没有找到这类痕迹。最近通过月球样品分析，表明月球和地球具有近似数量的各种氧同位素，说明两者很可能同根。若月球在太阳系内的别处形成，那它很可能会具有与地球不同的氧同位素组成。这是对俘获说的致命打击。
以上是月球起源的3个经典假说，均有捉襟见肘的缺点。1975年哈特曼（Hartmnann）等人首先提出大碰撞假说。这个假说认为：大约距今45亿年前，有一颗质量约为地球质量1／7的飞来星体（比火星还大）与当时的地球发生极其猛烈的碰撞，原地球与飞来星体的一部分被撞碎了，并汽化而溅出。原地球的大部分与飞来星体的大块重新组合成一个新的地球。
而那些飞到外部空间的溅射体，受到地球引力的作用，速度越来越小，最后它们聚拢到一起，并绕地球转动，这就形成了月球。由于月球主要是由飞来星体的幔与少部分地幔物质组成的，所以它的平均密度较低，与地球上部地幔的平均密度相近。按该假说，月球公转的轨道不一定要与地球赤道面重合。大碰撞时产生约7000℃的高温，使易挥发的元素逃逸到宇宙空间中去，留下较多的难熔的元素，因此月球富含钙、铝、钛、铁、铀等元素，而缺少钠、钾、铅、铋等挥发性元素。人们分析阿波罗登月带回的岩石样品，测得月球平均元素的组成，并与地壳相比较，如下表所示，与人们的预料基本相符。
月球上的元素表（按重量的百分比）元素氧铝镁钠钛锰硅钙铁钾碳氮地球4.69.14.03.00.60.05285.03.61.30.080.003月球43740.340.03206150.1<0.01<0.01科学家根据大碰撞理论作模拟计算，重现了两星体从碰撞到分离又各自聚合的全过程，并适当地调整飞来星体的质量便可得到与实际比较符合的结果。值得指出的是，根据美国重返月球计划，于1994年发射了克莱门汀（Clementine）—1号无人驾驶宇宙飞船，在绕月飞行71天中，对月球进行了迄今为止最为详尽的地貌测绘，并对其矿物构成和引力分布进行了分析。对这些数据以及150多万张雷达照片的判读，人类对月球虽然有了新认识，但没有动摇大碰撞的观点。
月球上的空气和水
晴朗的夜晚，皓月当空，在闪烁的群星中，月亮显得特别明亮。由于古代科学技术水平的限制，人们曾想象月亮上是个美丽的神仙世界，上面有金碧辉煌的广寒宫，翩翩起舞的嫦娥……那么，月亮上真是神话中的仙境吗？上面有没有人类赖以生存的水和空气呢？到月亮上去看一看，是人类长期以来的一个梦想。
1969年7月21日，“阿波罗11号”宇宙飞船载着航天员第一次登上了神秘的月球，实现了人类的登月之梦。以后，1969~1972年，又有10名航天员探索了月球表面，从此揭开了月球神秘的面纱。航天员在月球表面拍摄了1．5万张照片，带回了380千克的月岩及月壤的样品。探索结果不仅击碎了美丽的神话，还发现月球上面既没有水也没有空气，白天酷热，夜晚奇冷，没有花草树木，更没有飞禽走兽，是一个寂静、荒芜的世界。在月球上，由于没有空气，声音也无法传播，航天员只有利用无线电波才能进行通话。
令人高兴的是，1998年初，美国“月球探索者号”飞船，在对月球作进一步探测时发现，在月球的南北极，终年照不到阳光的环形坑内的土壤中，存在着大量的水冰。根据初步估计，这些水冰可能多达100亿吨。这个发现，为人类进一步开发月球提供了必要的保证。因为，未来的月球居民可以从水冰来获得必要的水源，并可以把水分解成氢气和氧气，从而得到人类和动植物呼吸所需要的空气。看来，到月球上去生活并非仅仅是幻想。
月球上的“海洋”和“陆地”
夜晚，仰望当空的明月，你可以看出月亮上有的地方明亮、有的地方暗淡。古时候，人们无法解释这种现象，就把月亮想象成嫦娥居住的广寒宫。17世纪初，意大利科学家伽利略第一次用自制的望远镜指向月亮时，他没有看到美丽的嫦娥，却发现月亮上坑坑洼洼、凹凸不平。伽利略认为，那些凸起的明亮的部分一定是高山和陆地，称为“月陆”；而那些凹下去的暗浅的部分一定是海洋，称为“月海”。伽利略还给这些“海洋”取了名字，如云海、湿海、雨海、风暴洋等等。
这么说来，月球上的确有“陆地”和“海洋”啰？
随着天文观测技术的进步，特别是宇航探测技术的发展，人们又进一步发现，月亮上明亮的部分确实是高地、山峰和环形山等，但暗淡的部分却并非是海洋，里面根本没有水，只是些低洼而广阔的大平原而已。尽管如此，“月海”这个并不确切的名称一直沿用到现在。
已正式命名的月海有22个，其中绝大多数分布在月球正对着地球的一面，其中最大的月海称为风暴洋，面积超过500万平方千米，其次是雨海，面积在80万平方千米以上。
由于月海一般都比月陆低2000~3000米，最深的地方要低6000米。再加上月陆部分主要是由浅色的岩石组成，而月海部分主要由暗色的熔岩物质组成。所以，月陆部分反射太阳光的本领强，看上去较明亮；而月海部分反射太阳光的本领弱，看上去就暗淡一些。
月亮上的环形山
用望远镜观测月球表面，除了看见有大片平原和一些高山以外，还可以看到月球表面上有许许多多大大小小的圆圈。这每一个圆圈就是月亮上的一座环形山。
普通环形山在我们所能观测到的半球上，直径在1千米以上的环形山约有30万座以上。有一座叫贝利的环形山，直径有295千米，可以把整个海南岛放在里面。月球背面的环形山更多。
环形山的结构很有趣，当中是一块圆形的平地，外围是一圈山环，山环高达几千米，内坡一般比较陡峭，外坡比较平缓，有些环形山的中间还耸立着一个孤单单的山峰。
对于月亮上环形山的形成原因，现在有两种解释：一种认为，环形山是由于陨星撞击月球表面而形成的。月亮上没有空气，陨星可以直接撞击月面，撞击爆发出来的物质堆积成为圆形的环形山。一部分飞溅得特别远的，洒落在月面上便形成以环形山为中心向四方伸展达几千千米的“辐射纹”。
另外一种解释认为月球在历史上发生过猛烈的火山爆发，环形山就是喷射出来的物质凝结而成的。由于月面重力只有地球的六分之一，所以火山喷发的规模大，往往形成巨大的环形山。
现在公认的看法是，月亮上的环形山，主要是由于陨星撞击形成的，而由火山爆发形成的环形山只占一小部分。
月面环形山多以地球上著名科学家的名字命名，如哥白尼环形山、阿基米德环形山、牛顿环形山、伊巴谷环形山、卡西尼环形山等。科学家认为，环形山大都是由流星体、小行星和彗星撞击而成，个别的则是由火山爆发形成。
月食的发现
月明星稀的晴夜，圆圆的月亮也会缺一大块，甚至变得暗淡无光。这就是月食。
过去，人们不知道日食和月食发生的原因，每当看到日月食时，都引起恐慌，认为日月失光，是很不吉利的。于是人们作出种种迷信的解释。例如，我国古代普遍认为日食是天狗吃日，月食是蟾蜍食月。所以，每逢日食或月食，人们都要敲锣击鼓，鸣盆响罐来“救日”和“救月”，以为这样可以吓跑天狗和蟾蜍。
有一个月食扭转了战局的故事。公元前413年，地中海西西里岛的叙拉库斯人和雅典人交战。当时，雅典舰队正满怀胜利信心攻打叙拉库斯的港口。但是，那夜有月食发生，雅典人迷信天象，以为此时进攻不吉利，推迟攻打日期。这样叙拉库斯人有了准备的机会，加强了兵力和设防，结果把雅典人舰队打得全军覆没。
月食比较简单，只有月全食和月偏食两种，没有月环食。这是因为地球比月球大，地本影比月本影长，月球不会落进地球的伪本影内。
由于月球自西向东进入地影，所以月食是从月轮东边开始，这与日食相反。另外，日全食只有几分钟，而月全食却可延续一小时以上，这是因为在月球完全进入本影时才发生月全食，而地本影的直径是月轮直径的两倍半，月球通过地本影的时间也就比较长。在观测方面，月食和日食的最大不同是：在朝向月球的半个地球表面上，各地观测者所看到的月食情况完全一样，月食的各阶段（例如初亏、食甚、复圆等）发生的时刻也完全一样。这是由于月球本身不发光，落进地影的月轮从任何地方看都是黑暗的。
月全食时，即使月球已全部进入地本影，月光也并不完全消失，而呈现为暗弱的红铜色。这是由于日光经过地球大气的折射，其中的蓝光和紫光被地球大气吸收和散射了，而红光则被大气折射到地本影里，照到了月面。
日、月食的发生既然与月球周期性的会合旋转密切联系在一起，就不难理解日、月食的发生也具有周期性。这个周期很早就被人们发现了，约为6585．3天（相当于18年零11天左右）。
就整个地球而言，一年最多可以有7次日、月食，其中5次日食和2次月食，或4次日食和3次月食，一般情况是两次日食和两次月食。
日食和月食的区别主要有：
发生的条件不同：日食时，月球在太阳和地球之间；月食时，地球在太阳和月亮之间。
种类不同：日食有全食（位于月球本影区的观测者所见）、偏食（位于月球半影区的观测者可见）和环食（位于月球本影锥的延长部分的观测者可见，这个区域又叫做月球的伪本影）；而月食只有全食和偏食，没有环食。当月球进入地球的半影区域时，叫做半影食月，面变暗不多，人眼不易察觉。
过程有所不同：因月亮自西向东运动，月亮总是先进入太阳视圆面的西边缘，所以日食总是先从太阳的西边缘开始；而月食时，月亮总是自己的东边缘先进入地影，所以月食总是从东边缘开始。
日食和月食统称交食。发生交食时，太阳离黄道和白道的交点的角距不同，或叫做食限不同。太阳在交点附近18°时就要有日食，而太阳要在交点附近12°时才可能有月食。因此一年中日食的机会多，而月食的机会少。
经历的时间长短不同：日全食的时间短，一般只有几分钟，最长不过7分；而月全食的时间长，可达几小时。
所见光亮情况不同：月全食时，月光并不完全消失，只是亮度比平时减弱许多，通常呈铜红色。这是由于地球大气散射阳光中的红光照到地球本影中的原因；而日食时，视圆面被遮住的部分是黑暗的，日全食时就有如夜晚一般。
可见交食的区域不同：月食时，向着月球的半个地球区域都能见到，而且所见情况各地是相同的；日食则不然．日食发生时，所见区域小，能见日食的区域的宽度一般只有几十千米至二三百千米，并且有的地方见到日偏食、有的地方见到日全食或日环食。就同一地点而言，平均约3年才能见到一次日偏食，而日全食则平均要300多年才能看到一次。正因如此，所以发生日全食时，世界各地天文观测者都不怕遥远前去观测。
火星运河之谜
在天文学历史，甚至科学历史上，恐怕再也没有比发现火星上的“运河”这件事情，更能引起轰动、更激动人心的了。因为如果承认火星上有“运河”，就等于承认了火星上有智慧生命的存在，这无疑是一个刺激人们浓厚兴趣的问题。
科学探测表明，火星表面的大部分地区被红色的硅酸盐、赤铁矿等铁的氧化物及其他金属化合物覆盖，因此火星的表面呈现明亮的橙黄色。火星的天空也呈现橙红色，科学家认为这是由于火星稀薄的空气对阳光的折射后所出现的独特景色。
最早指出火星上有运河的，是意大利天文学家斯基阿帕雷利。他在1877年利用火星近日点与地球会合的最佳机会，通过口径24厘米的天文望远镜仔细地观察火星。他惊讶地发现：在火星的圆面上，有一些模糊不清的、颜色灰暗的直线条，这些“暗线”又把一个个“暗斑”连接起来。后来经过继续观察，他又发现了更多的暗线，有的暗线根据估算宽达120公里，长4800公里，纵横交错，形成覆盖火星大陆的网络。他还发现，在有些季节有的暗线还会变成两条，相互平行。
这是一种很难想象的存在物，但斯基阿帕雷利毫不怀疑。他说：“我绝对相信我所看到的东西。”他借用另一位意大利天文学家赛奇用过的意大利词Canale来称呼这些暗线。这个词相当于英语的Channel，意为沟渠或水道。斯基阿帕雷利后来还将自己的发现绘制成图表，公之于世。
开始，斯基阿帕雷利只是猜想这些暗线条是分割火星大陆、连接海湾的水道，他并未明确表示它们是人造的东西，还是火星上天然形成的；他更没有把这些灰暗的线条与人们在地球上开凿的人工运河等同起来。所以最初，人们并没有对他的发现给予过多的关注。但过了没有多久，即到了19世纪80年代，这个话题又异乎寻常地热门起来。原因就在于，有人把这些“暗线”解释为火星上“智慧生物”构筑的运河。最早提出这个具有“轰动效应”观点的，是美国的天文学家洛韦尔。
洛韦尔沉溺于斯基阿帕雷利的发现。为了便于观察火星，他自己出钱在大气稳定、气候干燥的亚利桑那州修建了一座天文台。经过多年的工作，洛韦尔和他的同事们不但证实了斯基阿帕雷利的发现，并且还新发现了几百条新的运河。他们认为，整个火星表面运河密布，像蜘蛛网一样。洛韦尔根据自己的观测结果，先后写成了三本书：《火星》、《火星及其运河》、《火星——生命的住所》。在这三本广为流传的书中，洛韦尔将观测结果与他的“设想”十分自信地结合在一起，反复宣传这样的观点：火星大气层空气十分稀薄，陆地表面又严重缺水，生物若要生存就需要解决水的问题；火星的极冠是由冰雪组成的，夏季冰雪消融，成为水源；密布火星表面的直线网络不能用自然现象解释，它们必定是火星上的某种智慧生物构筑的灌溉系统，其目的是将极地的水引向干旱的赤道区域；直线条在大陆中央交汇，显示出明确的意图；许多线条交错处的“暗斑”则是绿洲，它们是“火星文明”的一个个中心地带。
