Formation et évolution du Système solaire
Les lunes des corps solides ont été créées par des collisions et par des captures. Les deux petites lunes de Mars, Déimos et Phobos, seraient des astéroïdes capturés. La Lune de la Terre aurait été formée à la suite d'une seule gigantesque collision oblique. L'objet impacteur, appelé Théia, devait avoir une masse et une taille comparables à celle de Mars, et l'impact aurait eu lieu quelques dizaines de millions d'années après la formation des planètes internes. La collision projeta en orbite une partie du manteau de Théia, qui s'agrégea pour former la Lune. Cet impact géant fut le dernier d'une série de fusions qui formèrent la Terre. Théia se serait formé sur l'un des points de Lagrange du couple Terre-Soleil (soit L4, soit L5), puis il aurait dérivé de sa position. Charon, la lune de Pluton, pourrait s'être aussi formée par l'intermédiaire d'une large collision ; les couples Pluton-Charon et Terre-Lune sont les seuls du Système solaire dans lesquels la masse du satellite est supérieure à 1 % de celle de la planète.
Satellites galiléens
Tous ces éléments suggèrent que plus une lune est proche de Jupiter, plus son intérieur est chaud. Le modèle actuel est que les lunes subissent un réchauffement par effet de marée en raison du champ gravitationnel de Jupiter, en proportion inverse du carré de leur distance par rapport à la planète géante, à cause de leurs orbites non circulaires. Dans tous les cas, sauf celui de Callisto qui n'est pas différenciée, cela aura fait fondre la glace intérieure et permis à la roche et au fer de s'enfoncer vers l'intérieur et à l'eau de couvrir la surface. Pour Ganymède, une croûte de glace épaisse et solide s'est alors formée. Dans Europe, plus chaude, une croûte plus mince et plus facile à briser s'est formée. Dans Io, le réchauffement est si extrême que toute la roche a fondu et que l'eau s'est évaporée, faisant de cette lune l'objet céleste contenant le moins d'eau du Système solaire.