月球內部構造
月球的平均密度是3.3464公克/立方公分，是太陽系的衛星之中第二高（僅次於埃歐）。但是，有幾項跡象意味著月球的核心很小，半徑大約只有350公里，甚或更小。月球的核心只佔了月球大小約20%，相較其他大多數的類地型天體幾乎都佔到50%。月球核心的成分仍然不明，但多數都相信其組成金屬鐵的合金與少量的硫和鎳。分析月球自轉相對於時間的變化，顯示核心至少有一部分是熔融的。
月球的起源
另一個問題是月球和地球的同位素比較。在2001年，月球同位素最精確的測量結果被發表。出人意料的是，阿波羅的月球樣本與地球岩石的同位素相同，而不同於太陽系其他的天體。因為理論假設進入環繞地球軌道並形成月球物質的，大部分來自忒伊亞，因此這觀測結果是出乎意料的。在2007年，來自加州理工學院的研究人員表明，忒伊亞有著與地球相同同位素的可能性低於1%。在2012年，阿波羅月球樣本的鈦同位素分析顯示，月球和地球的組成相同，這與月球（忒伊亞）形成於遠離地球軌道的大撞擊說矛盾。 為了解釋這個問題，2012年下半年新的理論被發表，這兩個相撞天體的大小都是火星的5倍，並且再度的碰撞，形成大盤面的碎片，最終形成了月球。這篇論文是羅賓·克納發表的"形成月球類似地球的大碰撞"。