Jorden är en fantastisk planet. Så vitt vi vet, det är den enda planeten i universum där liv finns. Det är också den enda planeten som är känd för att ha kontinenter:de landmassor som vi lever på och som är värd för de mineraler som behövs för att stödja våra komplexa liv.

Experter diskuterar fortfarande livligt hur kontinenterna bildades. Vi vet att vatten var en viktig ingrediens för detta - och många geologer har föreslagit att detta vatten skulle ha kommit från jordens yta via subduktionszoner (som är fallet nu).

Men vår nya forskning visar att detta vatten faktiskt skulle ha kommit från djupet av planeten. Detta tyder på att jorden i sin ungdom betedde sig mycket annorlunda än hur den gör idag, innehåller mer urvatten än man tidigare trott.

Hur man odlar en kontinent

Den fasta jorden består av en serie lager inklusive en tät järnrik kärna, tjock mantel och ett stenigt yttre lager som kallas litosfären.

Men det var inte alltid så här. När jorden först bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan, det var en boll av smält sten som regelbundet slogs av meteoriter.

När det svalnade under en period av en miljard år eller så, de första kontinenterna började växa fram, gjord av blek granit. Exakt hur de kom till har länge fascinerat forskare.

För att göra granitisk kontinental skorpa kapabel att flyta, mörka vulkaniska stenar som kallas basalter måste smältas. Basalter, som bildas som ett resultat av smältning i manteln, skulle ha täckt jorden när planeten började.

Dock, för att göra kontinental skorpa av basalt krävs en annan viktig ingrediens:vatten. Att veta hur detta vatten kom in i klipporna på tillräckligt djup är nyckeln till att förstå hur de första kontinenterna bildades.

En mekanism för att ta vatten till djupet är genom subduktion. Det är så det mesta av den nya kontinentala skorpan produceras idag, inklusive Anderna i Sydamerika.

I subduktionszoner, steniga plattor på botten av havet kyler och blir allt tätare tills de tvingas under kontinenterna och tillbaka in i manteln nedanför, tar med sig havsvatten.

När detta vatten interagerar med basalt i manteln, det skapar granitisk skorpa. Men jorden var mycket varmare för miljarder år sedan, så många experter har hävdat att subduktion (åtminstone i den form vi för närvarande förstår) inte kunde ha fungerat.

Långa linjära bergsbälten som Anderna står i skarp kontrast till strukturen av den granitskorpa som bevaras i Pilbara-regionen i västra Australiens outback.

Denna gamla skorpa sett från ovan har ett "kupol-och-köl"-mönster, med ballonger (kupoler) av blekfärgad granit som stiger upp i de omgivande mörkare och tätare basalterna (kölarna).

Men varifrån kom vattnet som behövdes för att producera dessa kupoler?

Små kristaller registrerar jordens tidiga historia

Vår forskning, ledd av forskare vid Geological Survey of Western Australia och Curtin University, tog upp denna fråga. Vi analyserade små kristaller fångade i den gamla magman som kyldes och stelnade för att bilda Pilbaras granitkupoler.

Dessa kristaller, gjord av ett mineral som kallas zirkon, innehåller uran som med tiden förvandlas till bly. Vi vet graden av denna förändring, och kan mäta mängden uran och bly som finns i. Som sådan, vi kan få ett register över deras ålder.

Kristallerna innehåller också ledtrådar till deras ursprung, som kan redas ut genom att mäta deras syreisotopsammansättning. Viktigt, zirkoner som kristalliserade i smälta bergarter hydratiserade av vatten från jordens yta har en annan sammansättning än zirkoner som bildades djupt i manteln.

Mätningar visar att vattnet som krävs för de mest primitiva antika WA-graniterna skulle ha kommit från djupt inuti jordens mantel och inte från ytan.

Är nuet alltid nyckeln till det förflutna?

Hur de första kontinenterna bildades är en del av en bredare debatt om en av de fysiska vetenskapernas centrala grundsatser:uniformitarism. Detta är tanken att de processer som fungerade på jorden i det avlägsna förflutna är desamma som de som observeras idag.

Jorden förlorar idag värme genom plattektonik, när de åsade litosfäriska plattorna som bildar planetens fasta, yttre skalet flytta runt. Detta hjälper till att reglera dess inre temperatur, stabiliserar atmosfärens sammansättning, och förmodligen också underlättat utvecklingen av komplext liv.

Subduktion är en av de viktigaste komponenterna i denna process. Men flera bevis är oförenliga med subduktion och plattektonik på en tidig jord. De indikerar starkt att vår planet betedde sig mycket annorlunda under de första två miljarderna åren efter dess bildande än vad den gör idag.

Så även om uniformitarism är ett användbart sätt att tänka på många geologiska processer, nuet är kanske inte alltid nyckeln till det förflutna.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.