Дремлющие подземные монстры. (сканы продолжаются)
Дремлющие подземные монстры
Дремлющий монстр просыпается!
Глубоко под поверхностью земли в американских штатах Калифорния и Вайоминг дремлют два супервулкана невообразимой свирепости. Если они взорвутся, то в считанные часы вся западная часть Соединенных Штатов покроется мощным слоем вулканической пыли. Каждый из этих вулканов за последние два миллиона лет взрывался, по крайней мере, четыре раза! Огнедышащие монстры подобной мощи ждут своего часа также в глубинах Индонезии и Новой Зеландии.
Начался отсчет времени
Извержение супервулкана по разрушительной силе можно сравнить разве что с падением астероида средних размеров. Но просыпается этот монстр в десять раз чаще - примерно раз в несколько сот тысяч лет - и порождает самую драматическую природную катастрофу, которая могла бы выпасть на долю человечества. Причем, кроме сиюминутных последствий этого трагического события, наступят и отдаленные, например, непредсказуемые изменения глобального климата. Неудивительно поэтому огромное желание исследователей разобраться в причинах подобного явления, дабы если уж не предотвратить этот убийственный катаклизм, что, конечно, людям не под силу, то хотя бы предвидеть его. Этой проблемой ученые занимаются с 1950-х годов, но лишь в последние десятилетия произошел ощутимый прорыв в познании механизмов, действующих внутри супервулканов.
Кальдеры
Слово «кальдера» произошло от испанского caldera, что значит «большой котел», и подразумевает овальное или круглое углубление на вершине вулкана, образовавшееся обычно после извержения. Существуют кальдеры размером 30-60 километров с глубиной в несколько километров. Они, как правило, возникают, когда подземные пустоты под вулканами (вулканологи называют их магматическими камерами) переполняются, и магма, находящаяся под высоким давлением, прорывается в жерла, «закупоренные» застывшими массами скальных пород. И происходит взрыв! Упомянутые громадные кальдеры были порождены истинными супервулканами, превосходящими известные ученым в сотни и тысячи раз! Понятно, что магматические камеры под этими кальдерами имели чудовищные размеры.
Йеллоустонский национальный парк «приютил» у себя три сравнительно молодые кальдеры супервулканов. Они образовались в разное время - 640 тысяч лет назад, 1,3 миллиона и 2,1 миллиона лет назад.
Магматические камеры
За прошедшие два миллиона лет четыре супервулкана в районах Йеллоу-стонского национального парка в Вайоминге, Лонг Вэлли в Калифорнии, Тоба на Суматре и Таупо в Новой Зеландии исторгли из недр нашей планеты 750 кубических километров магмы!
Проснувшийся монстр исторгает из себя грибообразное облако
С середины 1970-х годов ведутся исследования особенностей образования магматических камер. Суперизвержения происходят в результате появления вертикальных трещин под влиянием давления магмы, доходящих до поверхности Земли. Магма возносится вдоль этих трещин, умножая их количество по кругу. Образуется своего рода кольцо, внутри которого формируется массивный цилиндр, лишенный опоры. Он и обрушивается внутрь опустевшей магматической камеры, подобно крыше дома, лишившегося стен! Этот коллапс выдавливает оставшуюся в камере магму и газы, устремляющиеся в кольцевые выходы.
Большую проблему решат крошечные кристаллы!
Уже давно было замечено, что глыбы вулканических скальных пород состоят из крошечных кристаллов. Однако только к концу 1980-х годов появилась возможность приступить к их более тщательному исследованию. В последнее десятилетие геохимики всерьез заинтересовались кристаллами минерала циркона, входящими в состав вулканических пород. Минерал привлек их внимание высокой сопротивляемостью высоким температурам и давлению. Оказалось, что кристаллы циркона содержат кислород-18, имеющий в атомном ядре не 8 нейтронов, как в атмосферном кислороде, а 10! Кроме того, в изученных образцах кристаллов циркона изотопа кислорода было мало - меньше, чем в магме! Это значило, что циркон образовался из скальных пород, омывавшихся дождем или осыпавшихся снегом! На основании исследования кристаллов циркона геохимики сумели отработать методику оценок вероятности грядущих извержений супервулканов. Правда, по поводу интерпретации сделанных оценок высказываются разные мнения. По крайней мере, некоторые геохимики предрекают скорое наступление нового цикла вулканизма.
Этна разбушевалась
Появились разногласия и в отношении последствий суперизвержений. Взрывной характер выхода магмы из магматических камер обуславливается двумя факторами - вязкостью этого вещества, то есть скоростью его истекания, и разностью давления в магматической камере и на поверхности земли. Для проверки этого предположения были выполнены специальные исследования. Изучался, в частности, характер истекания магмы на микроскопическом уровне.
Последствия суперизвержений
Рассматривались несколько моделей этих процессов. В одном варианте моделировалось крупномасштабное извержение супервулканов в Лонг Вэлли и в Йеллоустонском национальном парке при условии сверхперегрева пепла и газов, которые в это м случае будут устремляться в верхние слои стратосферы на высоту до 50 километров. Поскольку «крыша» над магматической камерой коллапсирует, огромные серые облака, вырывающиеся из жерла, будут разлетаться горизонтально вокруг кальдеры. Эти потоки, представляющие собой промежуточные образования между лавой и пеплом, будут распространяться крайне быстро - со скоростью до 400 километров в час! Автомобили и даже легкие самолеты не смогут «убежать» от них. Кроме того, потоки серых облаков очень сильно разогреются - до температуры 600-700 градусов Цельсия.
Это значит, что они испепелят все вокруг в радиусе десятков километров. Еще более зловещие и далеко идущие последствия оставят упоминавшиеся выше серые облака.
Вулкан Пичинчо (Эквадор) заявляет о себе. На переднем плане - город Кито
На территории в сотни километров вокруг супервулкана в течение нескольких дней или даже недель будут выпадать глыбы бело-серого пепла. Даже в пределах 300 километров толщина выпавшего пепла составит не менее полуметра. Если он смешается с дождем, мокрый и потому тяжелый пепел обрушит крыши на многих жилых домах. В радиусе 200 километров вокруг кальдеры даже в полдень будет темно как в сумерки. Плюс к сказанному упомянем нарушения электроснабжения городов, засорение пеплом судоходных рек, непоправимый урон сельскому хозяйству.
Еще один фактор - серная кислота
Из многих газов, извергаемых вулканами, особенно вредным действием на окружающую среду отличается сернистый газ. Вступая в реакции с кислородом воздуха и водой, он образует капельки исключительно ядовитой серной кислоты. Именно эти капельки блокируют солнечный свет, превращая день в ночь и «обеспечивая» нашей планете похолодание. Эта ситуация становится похожей на пресловутую «ядерную зиму», предрекаемую в качестве гибельного исхода атомной войны. Особенность гидрологических циклов на Земле такова, что самоочищение планеты от последствий извержений супервулканов займет десятилетия! Интересно, что в 1996 году гляциологи исследовали образцы ледового покрова из Гренландии и Антарктиды и обнаружили там следы серной кислоты в слоях, соответствующих по времени извержению вулкана Тоба на Суматре, произошедшему 74 тысячи лет назад! Тогда из недр планеты было исторгнуто 2800 кубических километров лавы и пепла, а глобальная температура воздуха в среднем упала на 5-15 градусов Цельсия! Между прочим, исследователи установили, что основная масса серной кислоты испарилась изо льда за шесть лет!
Не забудем об озоне
Геохимики провели специальное исследование особенно эффективного оксиданта - озона. Это газ, защищающий все живое на земле от губительного ультрафиолетового излучения солнца. Когда озон в стратосфере взаимодействует с сернистым газом, образуется кислота, выпадающая на землю с дождями. Здесь она взаимодействует с вулканическим пеплом. Таким образом, происходит истончение защитного озонового слоя.
В результате извержения в 1991 году вулкана Пинатубо на Филиппинах произошло истончение защитного озонового слоя в атмосфере на 3-8 процентов!
Леонид ПРОЗОРОВ
Дремлющий монстр просыпается!
Глубоко под поверхностью земли в американских штатах Калифорния и Вайоминг дремлют два супервулкана невообразимой свирепости. Если они взорвутся, то в считанные часы вся западная часть Соединенных Штатов покроется мощным слоем вулканической пыли. Каждый из этих вулканов за последние два миллиона лет взрывался, по крайней мере, четыре раза! Огнедышащие монстры подобной мощи ждут своего часа также в глубинах Индонезии и Новой Зеландии.
Начался отсчет времени
Извержение супервулкана по разрушительной силе можно сравнить разве что с падением астероида средних размеров. Но просыпается этот монстр в десять раз чаще - примерно раз в несколько сот тысяч лет - и порождает самую драматическую природную катастрофу, которая могла бы выпасть на долю человечества. Причем, кроме сиюминутных последствий этого трагического события, наступят и отдаленные, например, непредсказуемые изменения глобального климата. Неудивительно поэтому огромное желание исследователей разобраться в причинах подобного явления, дабы если уж не предотвратить этот убийственный катаклизм, что, конечно, людям не под силу, то хотя бы предвидеть его. Этой проблемой ученые занимаются с 1950-х годов, но лишь в последние десятилетия произошел ощутимый прорыв в познании механизмов, действующих внутри супервулканов.
Кальдеры
Слово «кальдера» произошло от испанского caldera, что значит «большой котел», и подразумевает овальное или круглое углубление на вершине вулкана, образовавшееся обычно после извержения. Существуют кальдеры размером 30-60 километров с глубиной в несколько километров. Они, как правило, возникают, когда подземные пустоты под вулканами (вулканологи называют их магматическими камерами) переполняются, и магма, находящаяся под высоким давлением, прорывается в жерла, «закупоренные» застывшими массами скальных пород. И происходит взрыв! Упомянутые громадные кальдеры были порождены истинными супервулканами, превосходящими известные ученым в сотни и тысячи раз! Понятно, что магматические камеры под этими кальдерами имели чудовищные размеры.
Йеллоустонский национальный парк «приютил» у себя три сравнительно молодые кальдеры супервулканов. Они образовались в разное время - 640 тысяч лет назад, 1,3 миллиона и 2,1 миллиона лет назад.
Магматические камеры
За прошедшие два миллиона лет четыре супервулкана в районах Йеллоу-стонского национального парка в Вайоминге, Лонг Вэлли в Калифорнии, Тоба на Суматре и Таупо в Новой Зеландии исторгли из недр нашей планеты 750 кубических километров магмы!
Проснувшийся монстр исторгает из себя грибообразное облако
С середины 1970-х годов ведутся исследования особенностей образования магматических камер. Суперизвержения происходят в результате появления вертикальных трещин под влиянием давления магмы, доходящих до поверхности Земли. Магма возносится вдоль этих трещин, умножая их количество по кругу. Образуется своего рода кольцо, внутри которого формируется массивный цилиндр, лишенный опоры. Он и обрушивается внутрь опустевшей магматической камеры, подобно крыше дома, лишившегося стен! Этот коллапс выдавливает оставшуюся в камере магму и газы, устремляющиеся в кольцевые выходы.
Большую проблему решат крошечные кристаллы!
Уже давно было замечено, что глыбы вулканических скальных пород состоят из крошечных кристаллов. Однако только к концу 1980-х годов появилась возможность приступить к их более тщательному исследованию. В последнее десятилетие геохимики всерьез заинтересовались кристаллами минерала циркона, входящими в состав вулканических пород. Минерал привлек их внимание высокой сопротивляемостью высоким температурам и давлению. Оказалось, что кристаллы циркона содержат кислород-18, имеющий в атомном ядре не 8 нейтронов, как в атмосферном кислороде, а 10! Кроме того, в изученных образцах кристаллов циркона изотопа кислорода было мало - меньше, чем в магме! Это значило, что циркон образовался из скальных пород, омывавшихся дождем или осыпавшихся снегом! На основании исследования кристаллов циркона геохимики сумели отработать методику оценок вероятности грядущих извержений супервулканов. Правда, по поводу интерпретации сделанных оценок высказываются разные мнения. По крайней мере, некоторые геохимики предрекают скорое наступление нового цикла вулканизма.
Этна разбушевалась
Появились разногласия и в отношении последствий суперизвержений. Взрывной характер выхода магмы из магматических камер обуславливается двумя факторами - вязкостью этого вещества, то есть скоростью его истекания, и разностью давления в магматической камере и на поверхности земли. Для проверки этого предположения были выполнены специальные исследования. Изучался, в частности, характер истекания магмы на микроскопическом уровне.
Последствия суперизвержений
Рассматривались несколько моделей этих процессов. В одном варианте моделировалось крупномасштабное извержение супервулканов в Лонг Вэлли и в Йеллоустонском национальном парке при условии сверхперегрева пепла и газов, которые в это м случае будут устремляться в верхние слои стратосферы на высоту до 50 километров. Поскольку «крыша» над магматической камерой коллапсирует, огромные серые облака, вырывающиеся из жерла, будут разлетаться горизонтально вокруг кальдеры. Эти потоки, представляющие собой промежуточные образования между лавой и пеплом, будут распространяться крайне быстро - со скоростью до 400 километров в час! Автомобили и даже легкие самолеты не смогут «убежать» от них. Кроме того, потоки серых облаков очень сильно разогреются - до температуры 600-700 градусов Цельсия.
Это значит, что они испепелят все вокруг в радиусе десятков километров. Еще более зловещие и далеко идущие последствия оставят упоминавшиеся выше серые облака.
Вулкан Пичинчо (Эквадор) заявляет о себе. На переднем плане - город Кито
На территории в сотни километров вокруг супервулкана в течение нескольких дней или даже недель будут выпадать глыбы бело-серого пепла. Даже в пределах 300 километров толщина выпавшего пепла составит не менее полуметра. Если он смешается с дождем, мокрый и потому тяжелый пепел обрушит крыши на многих жилых домах. В радиусе 200 километров вокруг кальдеры даже в полдень будет темно как в сумерки. Плюс к сказанному упомянем нарушения электроснабжения городов, засорение пеплом судоходных рек, непоправимый урон сельскому хозяйству.
Еще один фактор - серная кислота
Из многих газов, извергаемых вулканами, особенно вредным действием на окружающую среду отличается сернистый газ. Вступая в реакции с кислородом воздуха и водой, он образует капельки исключительно ядовитой серной кислоты. Именно эти капельки блокируют солнечный свет, превращая день в ночь и «обеспечивая» нашей планете похолодание. Эта ситуация становится похожей на пресловутую «ядерную зиму», предрекаемую в качестве гибельного исхода атомной войны. Особенность гидрологических циклов на Земле такова, что самоочищение планеты от последствий извержений супервулканов займет десятилетия! Интересно, что в 1996 году гляциологи исследовали образцы ледового покрова из Гренландии и Антарктиды и обнаружили там следы серной кислоты в слоях, соответствующих по времени извержению вулкана Тоба на Суматре, произошедшему 74 тысячи лет назад! Тогда из недр планеты было исторгнуто 2800 кубических километров лавы и пепла, а глобальная температура воздуха в среднем упала на 5-15 градусов Цельсия! Между прочим, исследователи установили, что основная масса серной кислоты испарилась изо льда за шесть лет!
Не забудем об озоне
Геохимики провели специальное исследование особенно эффективного оксиданта - озона. Это газ, защищающий все живое на земле от губительного ультрафиолетового излучения солнца. Когда озон в стратосфере взаимодействует с сернистым газом, образуется кислота, выпадающая на землю с дождями. Здесь она взаимодействует с вулканическим пеплом. Таким образом, происходит истончение защитного озонового слоя.
В результате извержения в 1991 году вулкана Пинатубо на Филиппинах произошло истончение защитного озонового слоя в атмосфере на 3-8 процентов!
Леонид ПРОЗОРОВ