Các nhà khoa học chỉ có thể chụp ảnh và nghiên cứu phần tối của mặt trăng dựa vào những vệ tinh chuyên dụng, được phóng lên để quan sát vệ tinh duy nhất của trái đất.

Một trong những điểm đáng chú ý nhất nằm phía khoảng tối mặt trăng chính là miệng núi lửa khổng lồ được biết đến với cái tên Ocean of Storms (đại dương của những cơn bão) chính là tàn tích của một vụ va chạm cực mạnh giữa tiểu hành tinh nào đó với mặt trăng.  

Các nhà thiên văn học tin rằng, vụ va chạm thời tiền sử tạo ra trên mặt tối trong hố đen khổng lồ, rộng tới 3.000 km trên bề mặt mặt trăng. Lý giải này góp phần giải thích vì sao lại có sự khác biệt lớn về cấu trúc giữa hai mặt của mặt trăng.

Cũng theo nhóm chuyên gia thiên văn người Nhật Bản, những người nêu ra giả thuyết trên phỏng đoán, thiên thạch tạo ra hố khổng lồ trên bề mặt mặt trăng có đường kính lên tới 290 km. Vụ va chạm xảy ra cách đây 3,9 tỷ năm trước. Tuy thiên thạch khổng lồ không đủ sức phá hủy mặt trăng nhưng nó tạo ra biển nham thạch rộng tới 3.000 km và sâu hàng trăm km.

Các nhà khoa học cũng tin rằng, sức mạnh từ vụ va chạm làm biến đổi hoàn toàn vật chất tại khu vực va chạm, tạo ra loại vật chất mới hoàn toàn tên bề mặt vệ tinh duy nhất của trái đất. Sau khi lớp đất đá nóng chảy nguội dần, nó tạo ra sự khác biệt cực lớn về vật chất giữa các mặt sáng tối của mặt trăng.

Vệ tinh giám sát mặt trăng Kaguya/Selene của Nhật Bản cũng cung cấp những dữ liệu về thành phần cấu tạo khoảng tối mặt trăng. Theo đó, khu vực Ocean of Storms có thành phần cấu tạo của những hợp chất “lạ”, được hình thành do quá trình tan chảy của bề mặt mặt trăng.