About 4.45 billion years ago, 150 million years after the solar system formed, Earth was hit by a Mars-size object called Theia. The collision created the moon, but debate has raged exactly what happened during this event - and a mystery has persisted on why the moon and Earth are so similar in their composition. Now, conflicting studies have provided two different theories - one that Theia was similar to Earth, and another that Earth and the moon were showered by debris following the collision. Three studies have provided different theories for what happened after Earth was struck by a Mars-sized object called Theia, 4.45 billion years ago. What is agreed on, though, is that the impact actually happened (artist's illustration shown). This is known as the giant impact hypothesis . The two theories appear in the journal Nature across three studies - two in favour of the ‘similar to Earth’ theory, and the other favouring the ‘shower of debris’ model. In the latter theory, a team of scientists at the University of Maryland said the impact of Theia with Earth was so violent, the resulting debris cloud mixed thoroughly before settling down and forming the moon. Many researchers believe the moon formed after Earth was hit by a planet the size of Mars billions of years ago. This is called the giant impact hypothesis. The hypothesis claims the moon is debris left over following an indirect collision between our planet and an astronomical body approximately 4.5 billion years ago. The colliding body is sometimes called Theia, after the mythical Greek Titan who was the mother of Selene, the goddess of the Moon. But one mystery has persisted, revealed by rocks the Apollo astronauts brought back from the moon - why are the moon and Earth so similar in their composition? Several different theories have emerged over the years to explain the similar fingerprints of Earth and the moon. Perhaps the impact created a huge cloud of debris that mixed thoroughly with the Earth and then later condensed to form the moon. Or Theia could have, coincidentally, been isotopically similar to young Earth. A third possibility is that the moon formed from Earthen materials, rather than from Theia, although this would have been a very unusual type of impact. This cloud would have been composed of some Earth material, explaining the similarity between Earth and the moon, and other material. ‘This means that, right after the moon formed, it had exactly the same isotopic composition as Earth's mantle,’ said Dr Richard Walker, a professor of geology at UMD and co-author of the study. Both bodies have a similar isotopic ‘fingerprint,’ notably similar types of Tungsten, suggesting they had a similar origin. One difference, though, is that Earth has proportionally much less of a lighter isotope known as Tungsten-182. The team said this is because after both bodies formed, Earth swept up more debris that had little Tungsten-182. ‘We still need to work out the details, but it's clear that our early solar system was a very violent place,’ added Dr Walker. The team said their theory largely rules out the idea that the Mars-sized body Theia was of similar composition, or that the moon formed from only material contained in the pre-impact Earth. The other studies, though, disagree. Scientists at the Israel Institute of Technology and the Southwest Research Institute in Colorado said that Theia actually had a similar composition to Earth. Dr Alessandra Mastrobuono-Battisti and colleagues simulated collisions between protoplanets and compared the composition of each surviving planet with the composition of its last giant impactor. In one theory, a team of scientists at the University of Maryland said that the impact of Theia with Earth was so violent, the resulting debris cloud mixed thoroughly before settling down and forming the moon. Shown is an artist's illustration of the young Earth and moon . The University of Maryland team examined the tungsten isotopic composition of two moon rocks collected by the Apollo 16 mission, including sample 68815, seen here. When corrected for meteoritic additions to Earth and the moon after formation of the moon, the two bodies had identical Tungsten isotopic compositions . Supporting evidence includes the Earth's spin and Moon's orbit having similar orientations. Moon samples indicating the surface of the moon was once molten also provide evidence,  as does the moon's relatively small iron core. The moon also has a lower density compared to Earth, while there is evidence of similar collisions in other star systems (that result in debris disks). Giant collisions are also consistent with the leading theories of the formation of the solar system. And finally, the stable isotope ratios of lunar and terrestrial rock are identical, implying a common origin. They found that 20 to 40 per cent of impactors had similar compositions to the planets they impacted, whereas planets that formed in the same simulation tended to have distinct compositions. The authors suggest their results may explain the similarities between Earth and the moon - and why their compositions differ from those of other planets in the solar system. ‘We find that different planets formed in the same simulation have distinct compositions, but the compositions of giant impactors are statistically more similar to the planets they impact,’ the researchers wrote. They said their theory has a 20 per cent probability of correct. Whichever theory turns out to be correct though, both are in agreement that the formation of the moon remains a confusing mystery that is yet to be fully solved. ‘This is interesting stuff and no one has all the answers regarding the formation of the moon - we certainly don't claim to,’ Dr Walker, one of the authors of the former study, told MailOnline. However, the other theory says that Earth (left) and the moon (right) are so similar because the initial Mars-sized object, Theia, actually had a similar composition to Earth. Dr Alessandra Mastrobuono-Battisti and colleagues simulated collisions between protoplanets to make their finding .
The moon formed when a Mars-sized body called Theia hit it early on .
But no one is sure why the moon and Earth have a similar composition .
University of Maryland researchers say cloud of debris rained on worlds .
But Israel Institute of Technology says impactor was similar to Earth .
לפני כ-4.45 מיליארד שנים, 150 מיליון שנים לאחר היווצרות מערכת השמש, כדור הארץ נפגע על ידי עצם בגודל מאדים בשם Theia. ההתנגשות יצרה את הירח, אבל הוויכוח השתולל בדיוק מה קרה במהלך האירוע הזה - והתעלומה נמשכה מדוע הירח וכדור הארץ כל כך דומים בהרכבם. כעת, מחקרים סותרים סיפקו שתי תיאוריות שונות - אחת לפיה תיאה דומה לכדור הארץ, ואחרת לפיה כדור הארץ והירח הורעפו על ידי פסולת בעקבות ההתנגשות. שלושה מחקרים סיפקו תיאוריות שונות למה שקרה לאחר שכדור הארץ נפגע על ידי עצם בגודל מאדים בשם Theia, לפני 4.45 מיליארד שנים. עם זאת, מה שסוכם הוא שההשפעה התרחשה בפועל (האיור של האמן מוצג). זה ידוע בתור השערת ההשפעה הענקית. שתי התיאוריות מופיעות בכתב העת Nature על פני שלושה מחקרים - שניים בעד תיאוריית 'דומה לכדור הארץ', והשני בעד מודל 'מטר הפסולת'. בתיאוריה האחרונה, צוות מדענים מאוניברסיטת מרילנד אמר שההשפעה של תיאה על כדור הארץ הייתה כה אלימה, שענן הפסולת שנוצר התערבב היטב לפני שהשתקע ויצר את הירח. חוקרים רבים מאמינים שהירח נוצר לאחר שכדור הארץ נפגע על ידי כוכב לכת בגודל של מאדים לפני מיליארדי שנים. זה נקרא השערת ההשפעה הענקית. ההשערה טוענת שהירח הוא פסולת שנותרה בעקבות התנגשות עקיפה בין הפלנטה שלנו לגוף אסטרונומי לפני כ-4.5 מיליארד שנים. הגוף המתנגש נקרא לפעמים תיאה, על שם טיטאן היווני המיתולוגי שהיה אמה של סלין, אלת הירח. אבל תעלומה אחת נמשכה, שהתגלתה על ידי סלעים שהאסטרונאוטים של אפולו החזירו מהירח - מדוע הירח וכדור הארץ כל כך דומים בהרכבם? כמה תיאוריות שונות הופיעו במהלך השנים כדי להסביר את טביעות האצבע הדומות של כדור הארץ והירח. אולי הפגיעה יצרה ענן עצום של פסולת שהתערבב ביסודיות עם כדור הארץ ואז התעבה מאוחר יותר ויצר את הירח. או שתאיה יכלה, במקרה, להיות דומה איזוטופית לכדור הארץ הצעיר. אפשרות שלישית היא שהירח נוצר מחומרים ארציים, ולא מתיאיה, למרות שזו הייתה סוג מאוד יוצא דופן של פגיעה. הענן הזה היה מורכב מחומר כלשהו של כדור הארץ, מה שמסביר את הדמיון בין כדור הארץ לירח וחומר אחר. "משמעות הדבר היא שמיד לאחר היווצרות הירח, היה לו בדיוק אותו הרכב איזוטופי כמו מעטפת כדור הארץ", אמר ד"ר ריצ'רד ווקר, פרופסור לגיאולוגיה ב-UMD ומחבר שותף של המחקר. לשני הגופים יש "טביעת אצבע" איזוטופית דומה, במיוחד סוגים דומים של טונגסטן, מה שמרמז על מקורם דומה. הבדל אחד, עם זאת, הוא שלכדור הארץ יש באופן יחסי הרבה פחות איזוטופ קל יותר המכונה טונגסטן-182. הצוות אמר שהסיבה לכך היא שאחרי ששני הגופים נוצרו, כדור הארץ סחף עוד פסולת שהכילה טונגסטן-182 קטן. "אנחנו עדיין צריכים להבין את הפרטים, אבל ברור שמערכת השמש המוקדמת שלנו הייתה מקום אלים מאוד", הוסיף ד"ר ווקר. הצוות אמר שהתיאוריה שלהם שוללת במידה רבה את הרעיון שהגוף Theia בגודל מאדים היה בהרכב דומה, או שהירח נוצר רק מחומר הכלול בכדור הארץ לפני הפגיעה. המחקרים האחרים, לעומת זאת, אינם מסכימים. מדענים במכון הטכנולוגי הישראלי ובמכון המחקר הדרום-מערבי בקולורדו אמרו שלתיאה יש למעשה הרכב דומה לזה של כדור הארץ. ד"ר אלסנדרה מסטרובונו-באטיסטי ועמיתיו דימו התנגשויות בין פרוטו-כוכבי לכת והשוו את הרכבו של כל כוכב לכת ששרד עם ההרכב של הפוגע הענק האחרון שלו. באחת התיאוריות, צוות מדענים מאוניברסיטת מרילנד אמר שההשפעה של תיאה על כדור הארץ הייתה כה אלימה, שענן הפסולת שנוצר התערבב היטב לפני שהשתקע ויצר את הירח. מוצג איור של אמן של כדור הארץ והירח הצעירים. צוות אוניברסיטת מרילנד בחן את הרכב האיזוטופי טונגסטן של שני סלעי ירח שנאספו במשימת אפולו 16, כולל מדגם 68815, שנראה כאן. כאשר תיקנו עבור תוספות מטאוריות לכדור הארץ ולירח לאחר היווצרות הירח, לשני הגופים היו קומפוזיציות איזוטופיות זהות של טונגסטן. עדויות תומכות כוללות את הספין של כדור הארץ ואת מסלול הירח בעלי כיוונים דומים. דגימות ירח המצביעות על פני הירח פעם היו מותכים מספקות גם ראיות, וכך גם ליבת הברזל הקטנה יחסית של הירח. לירח יש גם צפיפות נמוכה יותר בהשוואה לכדור הארץ, בעוד שיש עדויות להתנגשויות דומות במערכות כוכבים אחרות (שמובילות לדיסקות פסולת). התנגשויות ענק תואמות גם את התיאוריות המובילות של היווצרות מערכת השמש. ולבסוף, יחסי האיזוטופים היציבים של סלע ירחי וארצי זהים, מה שמרמז על מקור משותף. הם גילו של-20 עד 40 אחוז מהמשפיעים היו הרכבים דומים לכוכבי הלכת שהם פגעו בהם, בעוד שכוכבי לכת שנוצרו באותה סימולציה נטו להיות בעלי קומפוזיציות ברורות. המחברים מציעים שהתוצאות שלהם עשויות להסביר את קווי הדמיון בין כדור הארץ לירח - ומדוע הרכבם שונה מאלה של כוכבי לכת אחרים במערכת השמש. "אנו מוצאים שלכוכבי לכת שונים שנוצרו באותה סימולציה יש קומפוזיציות נפרדות, אבל הרכבים של משפיענים ענקיים דומים יותר מבחינה סטטיסטית לכוכבי הלכת שהם פוגעים בהם", כתבו החוקרים. הם אמרו שלתיאוריה שלהם יש הסתברות של 20 אחוז לנכון. בכל זאת, איזו תיאוריה תתברר כנכונה, שניהם מסכימים כי היווצרות הירח נותרה תעלומה מבלבלת שעדיין לא נפתרה במלואה. "זה חומר מעניין ולאף אחד אין את כל התשובות לגבי היווצרות הירח - אנחנו בהחלט לא טוענים שכן", אמר ד"ר ווקר, אחד ממחברי המחקר הקודם, ל-MailOnline. עם זאת, התיאוריה האחרת אומרת שכדור הארץ (משמאל) והירח (מימין) כל כך דומים מכיוון שלעצם הראשוני בגודל מאדים, Theia, היה למעשה הרכב דומה לכדור הארץ. ד"ר אלסנדרה מסטרובונו-באטיסטי ועמיתיו דימו התנגשויות בין פרוטופלנטות כדי למצוא את הממצא שלהם.
הירח נוצר כאשר גוף בגודל מאדים בשם Theia פגע בו בשלב מוקדם.
אבל אף אחד לא בטוח מדוע לירח ולכדור הארץ יש הרכב דומה.
חוקרים מאוניברסיטת מרילנד אומרים כי ענן של פסולת ירד על עולמות.
אבל המכון הטכנולוגי של ישראל אומר שהאימפקט היה דומה לכדור הארץ.