Kredit:Shutterstock/Harvepino
Har du någonsin undrat varför jordens yta är uppdelad i två distinkta världar - haven och stora landområden?
Varför blandas inte land och vatten mer ihop, bildar ett landskap av sjöar? Och varför är det mesta av landet relativt lågt och nära havsnivån, göra kustregioner sårbara för stigande hav?
Vår nya forskning avslöjar de grundläggande krafterna som kontrollerar jordens yta. Dessa fynd kommer att hjälpa forskare att beräkna hur landnivåerna kommer att reagera på smältningen av inlandsisar och höjningar av havsnivån, som en följd av den globala uppvärmningen, samt ge insikter om förändringar i landarea genom vår planets historia.
Steniga isberg
Forskningen bygger på arbetet av en inspirerande tidig geolog. År 1855, den brittiske astronomen Royal George Biddell Airy publicerade vad som utan tvekan är en av de viktigaste vetenskapliga artiklarna inom geovetenskapen, anger den grundläggande förståelsen för vad som styr höjden av planetens yta.
Airy var medveten om att jordens form är mycket lik en snurrande flytande boll, förvrängs av rotationskrafterna så att den buktar något vid ekvatorn och plattar ut vid polerna. Han drog slutsatsen att jordens inre måste vara vätskeliknande.
Utsikt över Mt Cook/Aoraki, stiger 3724m över havet vid toppen av sjön Pukaki på Nya Zeelands sydön. Berget är underliggande av skorpa som är cirka 45 km tjock. Kredit:Shutterstock/yong922760
Hans mätningar av tyngdkraften i gruvschakt visade att jordens djupa inre måste vara mycket tätare än de grunda delarna.
Airy gjorde sedan ett extraordinärt steg i vetenskapligt tänkande. Han föreslog att den yttre delen av jorden, som han kallade skorpan, måste flyta på underliggande "vätska".
En analogi kan vara ett isberg som flyter i vatten - att stiga över ytan, isberget måste ha djupa isiga rötter.
Att tillämpa samma princip på jorden, Airy föreslog att jordskorpan också hade isbergsliknande rötter, och ju högre ytan är, desto djupare måste dessa rötter vara, skapa tjockare skorpa.
Airys idé gav en grundläggande förklaring till kontinenter och hav. De var regioner med tjock respektive tunn skorpa. Höga bergskedjor, som Himalaya eller Anderna, var underliggande av ännu tjockare skorpa.
Kredit:Shutterstock/Sergey Nivens
Kontinentalplattor
På 1960-talet den nya teorin om plattektonik introducerade en komplikation. Det lade till konceptet med tektoniska plattor, som är kallare och tätare än den djupare manteln (det geologiska lagret under jordskorpan).
Under de senaste två decennierna, geofysiker har äntligen satt ihop en korrekt bild av jordskorpan på kontinenterna.
Vi hittade ett överraskande resultat - det verkar finnas litet samband mellan kontinenternas genomsnittliga höjder och tjockleken på den underliggande skorpan, förutom att skorpan är mycket tjockare än under haven. Det mesta av landområdet ligger inom några hundra meter från havsytan, ändå varierar skorpans tjocklek med mer än 20 km.
Så varför ser vi inte skillnaderna i jordskorpans tjocklek under en kontinent som reflekteras i dess form ovanför? Vår forskning visar att den underliggande tjocka tektoniska plattan fungerar som ett ankare, hålla höjderna relativt låga trots att den flytande skorpan vill stiga högre.
Kontinenterna definierar stora sammanhängande landområden åtskilda av hav. Jordskorpan är mycket tjockare under kontinenterna jämfört med haven. Kredit:Simon Lamb, Författare tillhandahålls
Vi använde mätningar av tjockleken på de tektoniska plattorna, nyligen bestämt från hastigheten på seismiska vågor. Kontinentalplattornas bas når upp till 250 km djup, men de flesta är mellan 100 km och 200 km djupa.
Vi räknade också ut tätheterna för de olika lagren utifrån variationer i tyngdkraften. Det var tydligt att plattornas täta rötter var kapabla att dra ner jordens yta på exakt det sätt som behövdes för att förklara de faktiska höjderna.
En balans av planetariska krafter
Europa och Asien har mycket liknande medelhöjder på cirka 175 meter över havet. I Asien, både skorpan och den tektoniska plattan är tjockare än under den europeiska kontinenten, men vikten av den extra tjockleken balanserar tendensen för den tjockare skorpan att stiga upp.
Men varför finns det så mycket land nära havsnivån? Svaret är erosion. Över geologisk tid, stora floder sliter bort landskapet, bära stenbitar till havet. På det här sättet, floder kommer alltid att reducera kontinenterna till en höjd nära havsnivån.
Airy föreställde sig skorpan som ett stenigt isberg med flytande rötter som höll upp ytan. Plattektonik lägger till en tät rot av plattan som fungerar som ett ankare. Kredit:Simon Lamb, Författare tillhandahålls
De genomsnittliga höjderna av kontinenterna är förvånansvärt okänsliga för deras genomsnittliga jordskorpa tjocklek, tvärtemot Airys förutsägelse att de flyter på den underliggande manteln som steniga "isberg". Om effekten av den underliggande täta rotens djupa "ankare" till plattorna avlägsnas, kontinenterna växer upp, flyter som isbergsprincipen skulle förutsäga, med ett rätlinjigt förhållande mellan jordskorpans tjocklek och höjd. Kredit:Simon Lamb, Författare tillhandahålls
Antarktis är för kallt för att floder ska erodera landskapet. Kredit:Shutterstock/Li Hui Chen
Östra Antarktis är undantaget som bevisar regeln. Det har varit nära sydpolen i hundratals miljoner år, med ett för kallt klimat för att stora floder ska urholka landskapet avsevärt.
Skorpan har "skyddats" från erosionskrafterna och är i genomsnitt cirka 5 km tjockare än alla andra södra kontinenter, men den har en liknande plåttjocklek.
Tyngden av den enorma östantarktiska inlandsisen trycker ner den underliggande berggrunden. Men om all is smälte, Östra Antarktis yta skulle studsa tillbaka över följande 10, 000 år eller så för att bilda den högsta kontinenten av alla.
Detta, självklart, är ingen anledning till tröst i vår nuvarande klimatsituation, med en stor del av världens befolkning som bor i kustområden.
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
