Нова рецепта за образуване на континенти: "пекат се на 900°C"

Геолози твърдят, че континентите на Земята са се образували благодарение на топлина, надвишаваща 900 градуса по Целзий. Ново проучване разкрива как екстремните температури са направили континентите стабилни.

Новото откритие има последици отвъд геоложката история, като например търсенето на важни минерали и обитаеми планети извън Земята.

В продължение на милиарди години континентите на Земята са останали забележително стабилни, формирайки основата за планини, екосистеми и цивилизации. Но тайната на тяхната стабилност е озадачавала учените повече от век.

Сега ново проучване на изследователи от Щатския университет на Пенсилвания и Колумбийския университет предоставя най-ясните доказателства досега за това как формите на релефа са станали и са останали толкова стабилни — а ключовата съставка е топлината.

В статия, публикувана наскоро в списанието Nature Geoscience, изследователите демонстрират, че образуването на стабилна континентална кора – от вида, който трае милиарди години – изисква температури над 900 градуса по Целзий в долната континентална кора на планетата. Такива високи температури, според тях, са от съществено значение за преразпределението на радиоактивни елементи като уран и торий. Елементите генерират топлина по време на разпадането си, така че докато се движат от дъното към върха на кората, те отнасят топлина със себе си и позволяват на дълбоката кора да се охлади и укрепи.

Схемите показват процесите, участващи в рафинирането на незрялата континентална кора в стабилна кора и кратони. а, Младата средна и долна кора не е стратифицирана по отношение на производството на топлина. b, Удебеляването на земната кора по време на планинообразуване транспортира радиогенни скали в долната кора, където те произвеждат гранитни стопилки, богати на елементи, произвеждащи топлина. c, Не толкова ултависокотемпературни стопилки, получени от метаседиментни и еволюирали метамагнетични скали, съдържат по-ниски концентрации на U и Th. Издигането и кристализацията на UHT стопилката преразпределят U и Th от долната към горната кора, термично стабилизирайки континенталната колона. Ерозията и разширението на земната кора възстановяват удебелената кора до нормална дебелина на земната кора. Кредит: Smye, A.J., Kelemen, P.B. Nat. Geosci. (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01820-2 

Защо не се образуват нови континенти?

Съвременната континентална кора е започнала да се формира преди около три милиарда години. Преди това тя е имала различен, по-малко силициев състав. Учените отдавна подозират, че топенето на древни скали е част от процеса на стабилизиране на континента, но нови изследвания показват, че това е изисквало кората да се нагрее значително повече, отколкото се е смятало досега.

"По същество открихме нова рецепта за образуване на континенти: те трябва да са много по-горещи, отколкото геолозите са предполагали досега", отбелязва Смай.

"Стабилните континенти са предпоставка за обитаемост, но за да станат стабилни, те е трябвало да се охладят", обяснява водещият автор Андрю Смай (Andrew Smye). "Това изисква да се преместят произвеждащите топлина елементи – уран, торий и калий – към повърхността, защото ако тези елементи останат дълбоко, те създават топлина и разтопяват кората."

"Металът се нагрява, докато стане достатъчно мек, за да може да се оформя механично чрез удари с чук", дава аналогията Смай. "Този ​​процес на деформиране на метала при екстремни температури пренарежда структурата му и премахва примесите – което прави по-здрава кованата стомана. По същия начин тектоничните сили, приложени по време на създаването на планински пояси, изковават континентите. Показахме, че това изковаване на земната кора изисква пещ, способна на ултрависоки температури."

Той обяснява, че топенето на повечето видове скали се случва, когато температурата надвиши 650°C или малко над шест пъти по-висока от тази на врящата вода. Обикновено, колкото по-навътре в земната кора се навлиза, температурата се увеличава с около 20°C за всеки километър дълбочина. Тъй като основата на повечето стабилни континентални плочи е с дебелина около 30 до 40 километра, температури от 900°C не са типични и е наложило преосмисляне на температурната структура.

Ново проучване на химичните компоненти на скалите предоставя най-ясните доказателства досега за това как континентите на Земята са станали и са останали толкова стабилни - и ключовата съставка е топлината. Кредит: Jaydyn Isiminger / Penn State . Creative Commons.

За да потвърдят откритията си, изследователите анализират стотици скални проби от Алпите, югозападната част на Съединените щати и други региони. Те ги класифицират по максимални метаморфни температури и установяват, че скалите, разтопени при температури над 900°C, съдържат значително по-малко уран и торий. Това показва, че радиоактивните елементи наистина са били отстранени от долната кора по време на образуването на континентите.

Смай обяснява, че в миналото количеството топлина, произведено от радиоактивните елементи, изграждащи земната кора - уран, торий и калий - е било около два пъти по-голямо от днешното, поради което не се формират толкова активно нови континенти.

Последиците от откритието надхвърлят геологията, казват изследователите, и отварят пътища за съвременни приложения, като проучване на критични минерали – които са от съществено значение за съвременните технологии като смартфони, електрически превозни средства и системи за възобновяема енергия – и търсене на обитаеми планети.

Справка: Smye, A.J., Kelemen, P.B. Ultra-hot origins of stable continents. Nat. Geosci. (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01820-2

Източник: Earth’s continents stabilized due to furnace-like heat, study reveals, Penn State 

Още по темата

30/07/2025

Земята

Горещ мантиен балон под Апалачите се насочва към Ню Йорк. Образувал се е, когато Гренландия се е отделила от Северна Америка

27/06/2025

Земята

Учени откриват дълбоки земни импулси под Африка

24/06/2024

Земята

В Австралия са открити най-древните останки от земната кора

21/07/2022

Земята

Земната кора „капе“ под Андите, твърдят учени