地球は、浮力のある珪酸質の大陸を持つ唯一の惑星だが、地質学者たちはその形成過程についてまだ意見が一致していない。最古の大陸岩石は約40億年前に遡るが、地球の年齢は45億年——つまり5億年のギャップがあり、これが数十年にわたる議論を引き起こしてきた。オーストラリア・パースのカーティン大学の地質学者ティム・ジョンソンと彼の同僚たちは、そのパズルの欠片が宇宙にあると主張する。すなわち、激しく持続的な小惑星の集中砲火が初期の地殻を高温で薄く保ち、浮力のある大陸を可能にしたという。要するに、私たちが住む陸地は、古代の宇宙岩石が地球をさんざん叩きのめしたおかげで存在するのだ。

問題は、地球の幼少期の地質学的証拠がほとんど存在しないことだ。既知の最古の大陸岩石は約40.3億年前に結晶化し、冥王代（最初の5億年）の末期にあたる。希少な玄武岩質岩石は約42億年前に遡り、いくつかのジルコン結晶は記録を44億年まで押し上げる。それ以前には、ほとんど何もない。そこで科学者たちは推測に頼らざるを得ず、二つの有力な説が浮上した。冥王代にはすでにプレートテクトニクスが作動しており、沈み込み帯の上で地殻が形成されたという説と、初期地球は硬いプレートを支えるには熱すぎ、マントルプルームの上で地殻が形成された（溶岩ランプの中のワックスの塊を想像してほしい）という説だ。しかし、どちらの説も熱の問題に直面した。内部熱源だけでは、地球はどちらのプロセスにも冷たすぎるように見えた。ジョンソンが言うように、「誰もそれをうまく説明できなかった。なぜなら、地球外部からのエネルギーを考慮していなかったからだ」。

その外部エネルギーは小惑星や隕石の衝突から来ており、太陽系が若かった頃にははるかに頻繁だった。しかし、地球には傷跡を隠す独特の方法がある——プレートテクトニクスが表面をマントルにリサイクルするのだ。そこでジョンソンのチームは、プレートテクトニクスがなく、古代の衝突の痕跡を今も残す月に注目した。クレーターの数を年代測定された月のサンプルと照合し、彼らは大型天体が地球の隣人にどれだけ頻繁に衝突したかを推定した。それを地球のより大きなサイズと強い重力にスケーリングし、直径10キロメートル以上の衝突体が数千個も地球に衝突したに違いないと結論づけた。彼らが供給されたエネルギーを計算すると、衝突加熱は冥王代のほとんどの期間、放射性加熱や核加熱を約一桁上回っていた。

この修正された熱収支を地球力学シミュレーションに投入したところ、チームは冥王代の地殻が薄く（厚さ5キロメートル未満）、その下は大部分が溶融しており、地表からわずか2〜3キロメートル下で広範囲に部分溶融が始まっていることを発見した。深さ約5キロメートルでは、溶融分率が体積で30パーセントを超え——岩石が一体のスラブとしてまとまる限界をはるかに超えていた。プレートテクトニクスはまったく機能し得なかった。「沈み込みとプレートテクトニクスには、リソスフェアが剛性で、押し合って沈み込むことができる必要があります」とジョンソンは言う。「私たちの計算がおおよそ正しければ、それは不可能です」。

シミュレーションはまた、地殻がマントルに完全にリサイクルされ、物質が少なくとも深さ600キロメートルまで滴り落ちることを示した。これは、なぜ冥王代の地殻がほとんど残っていないのか、そしてなぜ衝撃変形したジルコンがほぼ存在しないのかを説明する——溶融物が衝撃波を吸収し、永久的な損傷を残す前に消してしまったのだ。衝突頻度が39億年から35億年前の間に減少するにつれ、内部熱源が支配的になり、上部マントルが冷え、地殻は始生代初期までに約30キロメートルの厚さに成長した。このより厚く、冷たく、より剛性の高い地殻がついにプレートテクトニクスを支え、最初の大陸岩石がほぼ同時期に地質記録に現れる。「厚い地殻を作り、その下にマントルリソスフェアを作ることができれば、大陸を構築し始めることができます」とジョンソンは言う。

チームは、この議論の多くが岩石サンプルではなく物理学ベースのモデリングに依存していることを認めているが、ジョンソンは証拠が乏しいことを考えればそれは正当化されると考えている。