Выкованные в огне: как жар в 900 °C создал стабильные континенты Земли

Ученые раскрыли загадку, которая волновала геологов более века: почему континенты Земли остаются стабильными на протяжении миллиардов лет. Оказалось, что ключевую роль в этом процессе сыграли экстремально высокие температуры в глубинах земной коры.

Исследование команды специалистов Университета Пенсильвании и Колумбийского университета показало, что для формирования долговечной континентальной коры требовались температуры свыше 900. При таких условиях радиоактивные элементы, в том числе, уран и торий, начинали мигрировать из глубоких слоев коры к поверхности. Распадаясь, эти элементы выделяли тепло, при этом они перемещались вверх, и, соответственно, уносили его с собой из нижних слоев. Это позволяло глубинной коре остывать и укрепляться.

«Стабильные континенты — это предпосылка для обитаемости планеты, но чтобы обрести эту стабильность, они должны остыть», — объясняет ведущий автор исследования Эндрю Смай, доцент геологических наук из Университета Пенсильвании. «Чтобы остыть, им необходимо переместить все элементы, производящие тепло — уран, торий и калий — к поверхности, потому что если эти элементы остаются на глубине, они создают тепло и плавят кору».

Ученый сравнивает этот процесс с ковкой стали: «Металл нагревают до тех пор, пока он не станет достаточно мягким для механической обработки молотом. Этот процесс деформации металла при экстремальных температурах перестраивает его структуру и удаляет примеси — оба фактора укрепляют металл. Таким же образом тектонические силы при формировании горных поясов “выковывают” континенты».

Оказалось, что появление стабильных континентов стало возможным только при экстремально высоких температурахИсточник: AI/ScienceDaily.com

В ходе своего исследования команда проанализировала образцы горных пород из Альп и юго-запада США, а также данные предыдущих научных работ. Ученые изучили химический состав сотен образцов метаморфических пород, которые составляют большую часть нижней коры. Сравнив породы, сформированные при высоких и сверхвысоких температурах, ученые обнаружили, что образцы, расплавленные при температуре выше 900 , содержали значительно меньше урана и тория, чем те, что формировались при более низких температурах.

«Редко можно увидеть такое единообразие состава пород в настолько разных местах», — отмечает Смай. «Это один из тех моментов озарения, когда понимаешь — природа пытается нам что-то сказать».

Открытие имеет важное практическое значение. Те же процессы, которые стабилизировали земную кору, перераспределили и ценные редкоземельные элементы — литий, неодим, вольфрам и многие другие. Понимание этих механизмов может помочь в поиске месторождений критически важных минералов, необходимых для производства смартфонов, электромобилей и систем возобновляемой энергии. Кроме того, аналогичные процессы могут происходить и на других каменистых планетах, что поможет ученым в поиске потенциально обитаемых миров.