Тайна извержения Йеллоустоунского супервулкана раскрыта

Ученые совершили прорыв в своих попытках понять, что вызывает извержение так называемых супер-вулканов. Они способны к извержениям в тысячи раз большим, чем обычные излияния.

 

 

Считалось, что для возникновения гигантского взрыва необходим внешний триггер, например землетрясение.

Но испытания на европейском объекте синхротронного излучения в Гренобле показывают, что одного объема жидкой магмы достаточно, чтобы вызвать катастрофическое сверх-извержение.

Моделирование интенсивного тепла и давления внутри этих "спящих гигантов" может помочь предсказать будущую катастрофу.

 

 

Ведущий автор ВИМ Малфайт из ETH Zurich сказал: "Мы знали, что часы тикают, но мы не знали, как быстро: что нужно, чтобы вызвать супер-извержение?

Теперь мы знаем, что вам не нужен никакой дополнительный фактор - супер-вулкан может взорваться только из-за его огромных размеров. Как только он получит достаточно расплава, может начать извержение просто так."

 

 

На Земле известно около 20 супер-вулканов, в том числе озеро Тоба в Индонезии, озеро Таупо в Новой Зеландии и несколько меньшие Флегрейские поля близ Неаполя, Италия.

Сверх-извержения происходят редко - в среднем лишь раз в 100 000 лет. Но когда они происходят, они оказывают разрушительное воздействие на климат и экологию Земли.

 

 

Когда 600 000 лет назад в Вайоминге, на территории современного Йеллоустонского национального парка, произошел взрыв супер-вулкана, он выбросил в атмосферу более 1000 кубических километров пепла и лавы - достаточно, чтобы похоронить большой город на глубине нескольких километров.

Озеро Тоба на Суматре образовалось во время извержения супер-вулкана 74 000 лет назад. Этот выброс был в 100 раз больше, чем гора Пинатубо на Филиппинах в 1992 году, и затмевает даже исторические извержения, такие как Кракатау (1883).

 

 

Это то, с чем нам, как биологическому виду, в конечном счете придется иметь дело. Это произойдет в будущем, - сказал доктор Малфей.

Вы можете сравнить это с падением астероида - риск в любой момент невелик, но когда это произойдет, последствия будут катастрофическими."

Способность предсказать такую катастрофу, очевидно, имеет решающее значение. Но спусковой крючок остался неуловимым, потому что этот процесс отличается от обычных вулканов, таких как Пинатубо и Гора Сент-Хеленс.

 

 

Одним из возможных механизмов считалось избыточное давление в магматической камере, создаваемое разницей между менее плотной расплавленной магмой и более плотной породой, окружающей ее.

Эффект сравним с удержанием футбольного мяча под водой. Когда вы выпускаете его, наполненный воздухом шар выталкивается вверх более плотной водой вокруг него.

 

 

Давление от плавучести магмы создает трещины в земной коре, через которые магма может проникать

Но было ли достаточно одного этого эффекта плавучести, неизвестно. Вполне возможно, что потребовался дополнительный триггер - например, внезапный выброс магмы, вливание водяного пара или землетрясение.

Чтобы смоделировать интенсивное давление и тепло в кальдере супер-вулкана, исследователи посетили ESRF в Гренобле, где они использовали экспериментальную станцию под названием The high pressure beamline.

Они загрузили синтетическую магму в алмазную капсулу и запустили высокоэнергетические рентгеновские лучи внутрь-чтобы исследовать изменения, когда смесь достигнет критически высокого давления.

"Если мы измерим разность плотностей твердой и жидкой магмы, то сможем рассчитать давление, необходимое для того, чтобы спровоцировать спонтанное извержение", - сказал Би-би-си Мохаммед Мезуар, ученый ESRF.

 

 

"Воссоздать условия в земной коре - дело не тривиальное, но с правильным сосудом мы можем поддерживать стабильность жидкой магмы до 1700 С и 36 000 атмосфер."

Эксперимент показал, что переход от твердой к жидкой магме создает давление, которое может растрескать более 10 километров земной коры над камерой вулкана.

Магма, проникающая в трещины, в конце концов достигнет поверхности Земли. И когда она поднимется, будет сильно расширяться, вызывая взрыв.

 

 

Но если Йеллоустоун оказался на грани извержения, хорошая новость заключается в том, что мы все равно увидим предупреждение, сказал доктор Малфей Би-би-си.

- Земля, вероятно, поднялась бы на сотни метров - намного больше, чем сейчас.

"Мы думаем, что Йеллоустоун в настоящее время имеет 10-30% частичного расплава, и для того, чтобы избыточное давление было достаточно высоким, чтобы извергнуться, потребуется около 50%."

 

 

В отдельном исследовании команда под руководством Луки Карикки из Женевского университета использовала математическую модель для объяснения различий между обычными вулканами и супер-вулканами.

Они показали, что" гиперактивные "обычные вулканы могут со временем эволюционировать в" спящие " супер-вулканы.