Могут ли горы на Земле вырасти выше 49 000 футов (15 000 м)?

Как именно различные внутренние и внешние факторы взаимодействуют, чтобы сформировать настоящие горы, является активной областью исследований. Таким образом, невозможно точно сказать, насколько высокой может стать гора на земле. Однако для этого есть несколько ограничений.

Во-первых, существует проблема устойчивости самой породы. Скала имеет ограниченную прочность на сжатие, но довольно большой вес (относительная плотность породы порядка 2,5), поэтому, если гора станет слишком высокой, скала у основания просто раскрошится или расплавится от давления.

Терцаги (1962 г.); Géotechnique, том 12, выпуск 4, страницы 251–270 вычислил теоретическую высоту самой высокой вертикальной скалы как H=strength/weight[N/m^3], которая составляет около 7,5 км для гранита . Конечно, гора — это не вертикальная скала, и когда вы удваиваете значение Гранита, вы получаете около 15 км в ОП (полный отказ от ответственности: я не уверен на 100%, как именно добавление склонов сбоку дает вам коэффициент 2, но у меня тут мало времени). Обратите внимание, что приведенная выше формула учитывает вес камня, а это означает, что на меньших планетах могут быть более высокие горы.

На самом деле, эти цифры трудно достижимы на Земле. Существует множество внутренних факторов, которые ограничивают устойчивость горных пород – трещины, складки и т.д., как подробно описано, например, в Cruden (2003). Формы холодных высоких гор в осадочных породах. Geomorphology 55:249 или в Schmidt and Montgomery (1997). Пределы облегчения. Наука, 270:617 .

Кроме того, в Brozovitch et al. (1997). Климатические ограничения ландшафтного развития в Северо-Западных Гималаях. Science 276:571 , что на самом деле именно эрозия из-за оледенения ограничивает высоту гор.

Взаимодействие между тектонизмом и эрозией создает изрезанные ландшафты в активно деформирующихся регионах. Было обнаружено, что в северо-западных Гималаях форма ландшафта в значительной степени не зависит от темпов эксгумации, но региональные тенденции средних и модальных высот, гипсометрии (частотное распределение высот) и распределения склонов коррелируют с масштабами оледенения. Из этих наблюдений следует, что в горных поясах, пересекающих линию снежного покрова, ледниковые и перигляциальные процессы задают верхний предел высоты, рельефа и развития рельефа независимо от скорости действия тектонических процессов.

Это недавно было поддержано Egholm et al. (2009). Ледниковые эффекты, ограничивающие высоту гор. Nature 460:884 , которые проведут более масштабный анализ. Резюме этой статьи, которая резюмирует вышеизложенное намного лучше, чем я:

Высота горных хребтов отражает баланс между тектоническим поднятием горных пород, прочностью земной коры и поверхностной денудацией. Однако тектоническая деформация и поверхностная денудация взаимозависимы, и механизмы обратной связи, в частности, потенциальная связь с климатом, являются предметом интенсивных дискуссий (1, 2). Известно, что пространственные вариации скорости речной денудации, вызванные градиентами осадков, обеспечивают контроль первого порядка на ширине горных хребтов, скорости деформации земной коры и подъеме горных пород (3, 4). Кроме того, считается, что пределы прочности земной коры (5) ограничивают максимальную высоту больших континентальных плато, например, в Тибете и центральных Андах. Имеются указания на то, что общая высота горных хребтов также напрямую зависит от степени оледенения посредством эффективного механизма денудации, известного как ледниковая циркулярная пила (6, 7, 8, 9). Здесь мы используем глобальный анализ топографии и показываем, что вариации максимальной высоты гор тесно коррелируют с контролируемыми климатом градиентами высоты снежной линии для многих высокогорных хребтов в разные периоды горообразования и тектонические стили. С помощью численной модели мы также демонстрируем, как сочетание эрозионного разрушения топографии над линией снега в результате оползания ледника и соизмеримого изостатического подъема ландшафта, вызванного эрозионной разгрузкой, может объяснить наблюдения за максимальной высотой гор путем приближения высот к окну высот всего ниже снежной линии. Таким образом, модель самосогласованно производит гипсометрическую характеристику ледниковой циркулярной пилы и предполагает, что различия в высоте горных хребтов в основном отражают изменения местного климата, а не тектонические силы. Здесь мы используем глобальный анализ топографии и показываем, что вариации максимальной высоты гор тесно коррелируют с контролируемыми климатом градиентами высоты снежной линии для многих высокогорных хребтов в разные периоды горообразования и тектонические стили. С помощью численной модели мы также демонстрируем, как сочетание эрозионного разрушения топографии над линией снега в результате оползания ледника и соизмеримого изостатического подъема ландшафта, вызванного эрозионной разгрузкой, может объяснить наблюдения за максимальной высотой гор путем приближения высот к окну высот всего ниже снежной линии. Таким образом, модель самосогласованно производит гипсометрическую характеристику ледниковой циркулярной пилы и предполагает, что различия в высоте горных хребтов в основном отражают изменения местного климата, а не тектонические силы. Здесь мы используем глобальный анализ топографии и показываем, что вариации максимальной высоты гор тесно коррелируют с контролируемыми климатом градиентами высоты снежной линии для многих высокогорных хребтов в разные периоды горообразования и тектонические стили. С помощью численной модели мы также демонстрируем, как сочетание эрозионного разрушения топографии над линией снега в результате оползания ледника и соизмеримого изостатического подъема ландшафта, вызванного эрозионной разгрузкой, может объяснить наблюдения за максимальной высотой гор путем приближения высот к окну высот всего ниже снежной линии. Таким образом, модель самосогласованно производит гипсометрическую характеристику ледниковой циркулярной пилы и предполагает, что различия в высоте горных хребтов в основном отражают изменения местного климата, а не тектонические силы.

Вот ссылка на ref # 5 , который, к сожалению, не вычисляет максимальную теоретическую высоту горы. Я полагаю, что геологи могут упоминать об этом в своих докладах, но не в высококлассных журнальных публикациях.

Подводя итог: 15-километровый предел может быть правдоподобным, но вряд ли он когда-либо будет достигнут настоящими земными горами, даже 10 -километровыми, которые прячутся от большей части эрозии в море.

Вот что сказал инженер и инструктор НАСА о максимальной высоте гор на Земле:

Гравитация имеет прямо пропорциональную зависимость. Таким образом, на планете с гравитационным ускорением, вдвое превышающим земное, может быть гора в два раза меньше, чем на Земле, а на планете с гравитационным ускорением в два раза меньше, чем на Земле, может быть гора в два раза выше, чем на Земле.

Есть еще три существенных ограничения, и все они относятся к геологии:

1) Из чего состоит гора? Положите достаточное количество камней поверх других камней, и те, что внизу, потерпят неудачу.

2) Какова прочность на сдвиг горы? Ни одна структура не идеальна, и при достаточном сдвиге трещина приведет к тому, что гора сломается, а вершина соскользнет. Чем шире гора, тем больше влияние сдвига, чем тоньше, тем меньше воздействие.

3) Что находится под горой? Сделайте гору достаточно массивной, и она погрузится в структуру внизу. На Земле у нас есть плавающие тектонические плиты. Горы ограничены этим - не случайно считается, что гора Эверест находится на двух перекрывающихся плитах, поэтому она не тонет в жидкости.

Одно из уравнений, которое я видел, которое пытается решить эту проблему:

Hmax = прочность на сжатие породы/(плотность породы, умноженная на ускорение свободного падения)

Итак, мы видим, что гравитация, безусловно, играет роль, многие горы будут ограничены своими составляющими.

Этот ответ, казалось бы, подтверждает объяснение Джонаса. Однако в нем не рассматриваются некоторые экзогеологические образования, такие как гора Олимп на Марсе, которая примерно в три раза больше, чем аналогичные образования, обнаруженные на Земле, хотя марсианская гравитация составляет примерно 53% от земной. Это, по-видимому, указывает на то, что взаимосвязь между гравитацией, геологией и максимальной высотой может быть слишком сложной, чтобы ее можно было точно обобщить в одном эмпирическом правиле или простом уравнении.

Исходный пост на Quora можно найти здесь , но для его просмотра необходима учетная запись Quora.

Ответ НАСА с «эмпирическим правилом» максимальной высоты горы, вероятно, настолько хорош, насколько это возможно без большого гранта и большой работы. Гавайские острова и Эверест — это очень разные обстоятельства. Предположим, что Гавайи образовались между древним Индийским континентом и азиатским континентом. Гавайи возвышаются над горячей точкой в ​​тонкой океанической базальтовой коре. Магма, из которой строятся острова, меняет состав на более легкую магму из-за изменений температуры и давления, когда они поднимаются и разжимаются. Общая сжимающая сила горы будет зависеть от средней плотности горы в пределах ее следа, а также от веса столба воды и атмосферы над ней. Гавайские острова перемещаются на север по Индийской плите, когда она скользит по горячей точке и в конечном итоге сталкивается с азиатским континентом. Морское дно субдуцируется в результате столкновения, погружаясь сквозь мантию, а Гавайские острова «соскобливаются» с субдуктивной плиты, превращаясь в офиолитовые террейны на азиатском континенте. Теперь у вас есть тяжелые основные породы, в то время как более легкие породы являются нормой. Более крупное столкновение следует, когда Индия ударяет и перекрывает Азию и толкает эти тяжелые породы вверх к континентальной горе Эверест из-за сжатия столкновения и подъема плавучих гранитных батолитов из частичного расплава погружающейся плиты и мантийного клина. Наша континентальная гора теперь сидит на толстой континентальной (двухслойной) скале, которая «плавает» на мантии. Мантия не «жидкая». Он «пластичен» и поэтому деформируется при сжатии. Наши две горы (предположим, что один и тот же след) различаются по толщине океанического и океанического слоев.