Стабильность континентов Земли обусловлена высокотемпературными процессами, похожими на работу печи

Новое исследование ученых из Университета Пенсильвании и Колумбийского университета, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показало, что для формирования стабильной континентальной коры, сохраняющейся миллиарды лет, требовались температуры, превышающие 900 °C в её нижней части. Такие экстремальные условия были необходимы для перераспределения радиоактивных элементов, таких как уран и торий, что, в свою очередь, позволило глубоким слоям коры остыть и упрочниться.

Это открытие имеет значение не только для фундаментальной геологии, но и для современных прикладных задач. Процессы, стабилизировавшие земную кору, также мобилизовали редкоземельные элементы (литий, олово, вольфрам), предоставляя новые подсказки для их поиска. Кроме того, аналогичные механизмы могут действовать на других землеподобных планетах, что дает астробиологам новые критерии для поиска потенциально обитаемых миров.

«Стабильные континенты — это предпосылка для обитаемости, но чтобы достичь этой стабильности, они должны остыть, — пояснил ведущий автор исследования Эндрю Смай. — Чтобы остыть, они должны вынести к поверхности все эти теплогенерирующие элементы — уран, торий и калий». Ученые сравнили процесс с ковкой стали, где под воздействием высоких температур и давления происходит перестройка структуры материала, удаление примесей и его упрочнение.

Исследователи проанализировали химический состав сотен образцов метаморфических пород из Альп и юго-запада США. Они обнаружили, что породы, подвергшиеся плавлению при температурах выше 900 °C, имеют последовательно более низкие концентрации урана и тория по сравнению с породами, плавившимися при более низких температурах. В ранней истории Земли, когда тепловыделение от радиоактивного распада было примерно вдвое выше, такие ультравысокие температуры были более достижимы, что и привело к формированию стабильных континентальных плит около 3 миллиардов лет назад.