Пугающие факты про супервулканы

10. Апокалиптическое извержение супервулкана

С самого начала мы должны прояснить несколько вещей. Во-первых, мы относительно мало знаем о том, как формируются вулканы, и ещё меньше о том, что вызывает их извержение. Однако недавние геологические исследования показали нам, что супервулканы не похожи на другие обычные вулканы, особенно когда речь заходит о причинах, вызывающих извержения.

В то время как обычный вулкан вызывается внутренними механизмами, такими как давление магмы, накапливающейся в течение долгого времени и, в конечном счёте, пробивающейся сквозь горные породы, супервулкан приводится в действие выше земной коры, которая из-за огромного размера магматического бассейна снизу становится крайне нестабильной и образует трещины и разломы. Посредством этих разломов магма может породить необратимую цепную реакцию, которая приведёт к разрушительному и неизбежному взрыву, наподобие тому, который может уничтожить бо́льшую часть жизни на планете. Из-за этого факта гораздо более сложно определить, когда произойдёт извержение супервулкана.

Одно такое древнее извержение произошло примерно в то время, когда вымерли динозавры. Совпав с другим катастрофическим событием (метеор, упавший на полуостров Юкатан 65 миллионов лет назад), регион в центральной части Индии, который сейчас известен как Деканские траппы, стал местом огромного вулканического извержения.

Ещё до того, как Индийская тектоническая плита придвинулась к азиатскому континенту, одна из крупнейших вулканических структур давала о себе знать в течение 30.000 лет, производя извержения. В настоящее время она состоит более чем из двух километров горизонтальных потоков остывшей базальтовой лавы, покрывающей площадь почти 518.000 км² (немногим больше Таиланда).

Считается, что изначальная территория была в три раза больше, однако уменьшилась из-за эрозии и тектоники плит. Нынешний объём вулканического материала составляет около 512.000 км³. Для сравнения, при извержении стратовулкана Сент-Хеленс (St. Helens), штат Вашингтон, США, в 1980 году было выброшено около одного кубического километра лавы.

Ещё более крупное и более разрушительное событие произошло около 235 миллионов лет назад на территории, которая сейчас является Сибирью, повлёкшее за собой Массовое пермское вымирание, во время которого вымерло 75% наземной и 95% морской флоры и фауны.

Но самое крупное извержение вулкана на Земле за последние 300 миллионов лет произошло под водой, и началось 125 миллионов лет назад. В результате него образовалось плато толщиной почти 30 км и площадью 1,9 миллиона км² (1% поверхности Земли), которое называется Онтонг-Ява (Ontong Java), к северу от Соломоновых островов в Тихом океане. В результате извержения было выброшено около 100 миллионов км³ лавы, а его мощность была в 100 миллионов раз больше, чем извержение Сент-Хеленс.

Когда вулкан извергается, кроме столба вулканического пепла, который образуется над кратером, другое, более смертоносное облако пепла спускается вниз по склонам во всех направлениях с невероятно большой скоростью (до 724 км/час). Это кипящая смесь твёрдых и полутвёрдых обломков породы, пепла и раскалённых газов, которая действует подобно снежной лавине.

Всё, что попадается на пути этого потока, погибает в мгновение ока, поскольку температура внутри него может достигать 982°С. Любому, кто окажется на пути одного из таких пирокластических потоков, будет абсолютно некуда бежать и негде спрятаться. Газы настолько токсичные, что они почти мгновенно разрушат лёгкие, а жидкость внутри тканей просто выпарится.

Пепел в пирокластическом потоке супервулкана будет настолько горячим, что сразу же превратится в лаву, как только коснётся земли. Это приведёт к тому, что потоки лавы появятся в сотнях километров от самого вулкана. Из-за экстремально высоких скоростей, с которыми обычно движется «лавина» подобно этой, происходит явление, известное как «вязкий нагрев».

По существу, сила перемещения этих твёрдых вулканических материалов по воздуху повышает их общую температуру, что делает их ещё более горячими, таким образом превращая их в лаву в воздушном пространстве. Любая жизнь поблизости, не оказавшаяся на пути урагана раскалённых материалов, погибнет из-за ядовитых газов, которые будут выбрасываться после того, как пирокластический поток остановится. Область, поглощённая этим потоком, будет покрыта обломками пород высотой до 200 метров.

Теперь вы, возможно, склонны поверить в то, что огромные и смертоносные супервулканы могут сеять хаос в местном масштабе. Однако всё гораздо страшнее. В то время как распространённой картиной вулканического разрушения являются расплавленные породы, охватывающие всё на своём пути, гораздо большее опустошение происходит высоко в воздухе.

Столб пыли при супервулканическом извержении может подняться на высоту до 24 километров, а сам пепел, рассеиваемый ветрами, может затмить небо на долгие годы. Токсические газы вступают в реакцию в стратосфере, не пропуская солнечное излучение и резко охлаждая атмосферу внизу. Это приводит к вулканической зиме, которая наряду с такими явлениями, как кислотные дожди, может оказать влияние на всю планету, нарушая природные циклы и уничтожая растительность, от которой зависят другие организмы, в том числе и мы, люди.

В течение нескольких дней после взрыва небо будет тёмным и смертоносным на расстоянии 2800 километров от вулкана с такими же смертоносными осадками. Вулканический пепел будет лежать метровым слоем на 800 километров вокруг. В пределах этой зоны движение будет невозможно, дороги будут не видны, авиаперелёты будут отменены, а люди на улице не смогут увидеть ничего и, скорее всего, задохнутся. Влажный пепел разрушит крыши, приведёт к короткому замыканию линий электропередач, забьёт автомобильные двигатели и резервуары электростанций. Атомные электростанции будут вынуждены закрыться, и беззаконие захватит власть.

Оставшиеся в живых, оказавшиеся на пути облака пепла, должны будут защищать себя масками, через которые можно дышать и видеть. Всё это потому, что вулканический пепел, по существу, является горной породой, которая разлетелась на мелкие кусочки, за минуты трансформировавшись в осколки стекла с острыми краями.

В форме тончайшего порошка этот пепел легко вдыхается лёгкими, и люди и животные могут страдать от медленной и болезненной смерти, вызванной редким заболеванием под названием «синдром Мари-Лери». Из-за нарушений дыхательной системы скелетная система быстро выходит из-под контроля, происходит разрастание новой костной массы поверх старой. Такое будет происходить в течение месяца даже с людьми, живущими за 1600 километров от места извержения.

Моделирование событий, проведённое на основании случившегося во время последнего извержения Йеллоустона порядка 640.000 лет назад, показало, что облако мелкого пепла и пыли на месяц накрыло всё северное полушарие, а в течение 18 месяцев средняя температура по всему земному шару снизилась на 10 градусов Цельсия.

В результате, в Арктике быстро вырос морской лёд, отражая ещё больше солнечных лучей. Это, в свою очередь, привело к резкому сокращению осадков, а океаны и участки суши аккумулировали больше углекислоты. Все эти факторы приводят к снижению биологической продуктивности, а запасов продовольствия в некоторых районах хватит лишь на считанные недели.

Согласно результатам анализа, планете понадобилось около 20 лет, чтобы восстановиться до состояния, в котором она была до извержения. Так что, если взрыв и пирокластический поток супервулкана может убить миллионы людей (в зависимости от того, где он находится), то вулканическая зима, которая за этим последует, скорее всего, убьёт миллиарды людей по всему миру.

Теперь, когда вы имеете представление о том, что такое супервулкан и к каким разрушительным последствиям может привести его извержение, мы расскажем о семи таких активных вулканах, о которых известно в настоящее время.

Первый из них — кальдера Айра, расположенный на юге Японии, на острове Кюсю. На первый взгляд вулкан Сакурадзима (Sakura-jima), расположенный в северной части залива Кагосима (Kagoshima Bay), выглядит, как любой другой обычный вулкан. Даже несмотря на то, что он почти непрерывно извергается с 1955 года, угрожая соседнему городу Кагосима (с населением 500.000 человек), Сакурадзима на самом деле не выделяется среди многих вулканов, входящих в Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо.

Это сильно вводит в заблуждение, поскольку Сакурадзима — лишь верхушка гораздо более крупного и гораздо более опасного вулкана. Тот факт, что он расположен на острове посередине залива, является первым ключом. Это потому, что сам по себе залив Кагосима — на самом деле печально известная кальдера Айра.

Кальдера, в отличие от вулканического кратера, является огромным углублением в земле, которое сформировалось после предыдущего супервулканического извержения. Как только магматический бассейн опустел, земля, находившаяся выше, ушла на дно и частично заполнила оставшееся отверстие.

Эта кальдера, в частности, образовалась после крупного извержения, произошедшего около 22.000 лет назад, а Сакурадзима стал формироваться спустя 9.000 лет. Сегодня этот вулкан действует, как обычное вентиляционное отверстие более крупной кальдеры площадью 388 км², на которой находится. Когда этот супервулкан в последний раз извергался, он выбросил около 58 км³ вулканического материала.

Японские учёные считают, что существует 1% возможности того, что в течение последующих 100 лет может произойти достаточно мощное извержение вулкана, способное уничтожить всю страну. Учитывая немало подземных толчков, которые ощущаются вокруг залива Кагосима почти каждый день, кальдера Айра является одной из главных в этом списке.

Если бы извержение произошло сегодня, то лава и пирокластические потоки, а также облака вулканического пепла могли бы поглотить регион, в котором в настоящее время проживает 5 миллионов человек. От выбросов вулканического пепла («пеплопада») тяжело пострадают ещё 120 миллионов человек, что составляет почти всё население Японии.

Этот вулкан начал формироваться около 300.000 лет назад, а существующая кальдера появилась примерно в 25.000 году до н.э., когда произошло извержение Оруануи (Oruanui Eruption). Во время него на поверхность было выброшено где-то около 1200 км³ вулканического материала. Сегодня магматический очаг находится примерно в 8-ми километрах от поверхности, неся ответственность за крупнейшие извержения, произошедшие в течение последних 5.000 лет.

Последнее крупное извержение на озере Таупо произошло примерно в 200 году н.э. из жерла вблизи рифов Хороматанги (Horomatangi Reefs) (в настоящее время под водой). Вулканическая туча поднялась вверх на 48 километров, прямо в стратосферу. Последовавшие за этим пирокластические потоки охватили окрестности на 88 километров во всех направлениях. Когда горы Кайманава (Kaimanawa mountains) поднялись на 1,6 километра вверх за считанные минуты, это стало крупнейшим из подобных явлений, зафиксированных в истории человечества.

Само озеро было заблокировано в своём устье, и уровень воды поднялся на 34 метра. Эта природная плотина, в итоге, обратилась гигантским наводнением, последствия которого — валунники и погребённые леса — можно наблюдать более чем на 200 километров вниз по течению.

Вполне возможно, что это извержение стало причиной красных закатов, о которых в то время писали древние римляне и китайцы.

Пирокластические потоки покрыли территорию площадью 20.000 км², а остров Самосир (Samosir) покрылся 550-метровым слоем вулканического материала (пирокластических обломков). Вулканический пепел накрыл собой площадь, по меньшей мере, 4.000.000 км², достигнув расстояния 7000 километров от вулкана.

Многие учёные полагают, что это извержение оказало невероятную нагрузку на раннюю человеческую популяцию, потомки которой до сих пор живут в Восточной Африке. Извержение было настолько мощным, что, возможно, привело к эффекту бутылочного горлышка: в результате него удалось выжить лишь нескольким тысячам человек. В то время человечество оказалось на волосок от вымирания, однако недавние открытия, кажется, указывают на то, что основной причиной этого было не извержение вулкана Тоба.

Археологические исследования указывают на то, что климат Восточной Африки в результате извержения и его последствий пострадал не настолько сильно, чтобы уничтожить почти всё человечество. Что же именно к этому привело, до сих пор остаётся предметом споров. Тем не менее, похоже, вулканическая зима, наступившая впоследствии, снизила температуру на Земле на 5 градусов Цельсия и, возможно, вызвала новый ледниковый период.

Вулканическая кальдера, находящаяся там, относительно мала по сравнению с другими в этом списке: её площадь составляет 36 км², и чтобы добраться от одного её края до другого, придётся совершить длительную пешую прогулку. Она также является здесь не первой, поскольку провалилась, похоронив под собой старую кальдеру Толедо, которая, в свою очередь, находилась поверх предыдущей.

В течение последних 2.000.000 лет произошло два мегаизвержения этого вулкана: одно 1,7 и другое 1,2 миллиона лет назад, выбросив на поверхность до 625 км³ обломков пород и извергнув пепел, достигший Айовы. Последнее извержение здесь произошло примерно 50-60 тысяч лет назад, но оно было значительно меньше по сравнению с теми.

Хотя Валлес-кальдера вряд ли проявит активность в ближайшем будущем, она лежит выше пересечения разлома Рио-Гранде (Rio Grande) и «горячей зоны Ратон», и её вулканическая активность обусловлена тектоническим движением вдоль этого перекрёстка. Это делает этот конкретный вулкан весьма непредсказуемым, и довольно трудно с точностью определить его следующее извержение.

Вулкан в прошлом извергался дважды: 47.000 и 36.000 лет назад с меньшими периодами активности при относительно регулярных интервалах примерно каждые 4.000 лет. В новейшей истории произошло два извержения: одно в 1158 году (Сольфатара (Solfatara)), а другое в 1538 году, в результате которого сформировался шлаковый конус Монте-Нуово (Monte Nuovo), который мы видим сегодня.

Однако совсем недавно, в 2013 году, серия подземных толчков заставила жителей Неаполя поволноваться. Спутниковые снимки показали, что земля на вершине, казалось бы, спящей кальдеры за месяц поднялась на 2,54 сантиметра, а в некоторых районах и на целых 10 сантиметров. Поскольку земля всё ещё не опустилась до своего первоначального состояния, учёные полагают, что бассейн, находящийся под городом, заполнился магмой объёмом порядка 4,2 миллиона м³. Это не достаточный объём магмы, чтобы стать главной причиной для беспокойства, поскольку для того, чтобы произошло мегаизвержение, требуется гораздо больше.

Тем не менее, вулканологам нужно очень внимательно следить за кальдерой Кампи-Флегрей, поскольку эти подземные толчки могут вызвать серьёзные разломы по всему Неаполю. Но если кальдера однажды извергнет весь свой потенциал, то жизнь в Европе будет уничтожена.

Крупнейшее извержение, которое здесь произошло, случилось около 760.000 лет назад, высвободив почти в 3.000 раз больше лавы и другого вулканического материала, чем во время извержения Сент-Хеленс в 1980 году. Пепел достиг Небраски, а земля над магматическим очагом опустилась примерно на 1600 метров. Что является здесь наиболее тревожащим, так это то, что в 1980 году, после серии землетрясений, примерно половина кальдеры поднялась почти на 25 сантиметров. Через 10 лет диоксид углерода (СО2) и другие ядовитые газы начали проникать из земли, уничтожая деревья и другую растительность кальдеры со стороны Мамонтовой горы (Mammoth Mountain).

Что отличает кальдеру Лонг-Велли от всех остальных, так это факт того, что, как любят говорить вулканологи, этот вулкан имеет «раздвоение личности». Под этим они подразумевают, что этот вулкан может производить два различных типа извержений одновременно.

Первый тип — с не слишком взрывной лавой под названием «базальтовая», которая создаёт небольшую опасность взрыва до тех пор, пока не войдёт в контакт с грунтовыми водами или снегом. Второй тип с более вязкой, кремниевой магмой, провоцирующей более мощные взрывы.

Согласно официальным прогнозам, вероятность извержения в любом отдельно взятом году составляет менее 1%, что несколько сравнимо с разломом Сан-Андреас (San Andreas Fault), позволяя произойти ещё одному землетрясению магнитудой 8 баллов, как во время того, которое разрушило Сан-Франциско в 1906 году, в любой конкретный день.

Незаметным для многих туристов, которые посещают Йеллоустонский национальный парк в штате Вайоминг, остаётся то, что они на самом деле, вероятно, ходят по крупнейшей природной угрозе человечеству. В нескольких километрах под их ногами залегает крупнейший карман магмы из всех, о которых нам известно.

Предполагается, что там находится достаточно магмы, чтобы наполнить Гранд-Каньон до краёв 11 раз! Весь национальный парк и его окрестности образуют эту гигантскую кальдеру. Её площадь составляет около 4.000 км², а в её периметре может поместиться весь город Токио.

Йеллоустон был активен в течение долгого периода, и извергался в разных местах, поскольку Северная Америка перемещалась над ним в своём тектоническом путешествии на запад. Его последние три извержения произошли 2,1 млн, 1,2 млн и 640.000 лет назад и были почти в 6.000, 700 и 2.500 раз крупнее, чем извержение Сент-Хеленс, соответственно.

Во время своего последнего извержения он высвободил на континент почти 2.500 км³ лавы, накрыв толстым слоем пепла бо́льшую часть современных Соединённых Штатов. Глядя на примеры предыдущих извержений, похоже, что Йеллоустон готовится к новому. Однако вулканологи считают, что ещё нет. Тем не менее, основание кальдеры поднимается и опускается в течение тысяч лет, что ясно указывает на то, что вулкан всё ещё активный.

Если и когда он, наконец, решит «выстрелить», вполне возможно, что произойдёт вышеупомянутая катастрофа. Бо́льшая часть страны будет покрыта 3-метровым слоем пепла, падающим на землю на расстоянии более 800 километров от вулкана.

Вероятно, последует вулканическая зима, и в течение последующих 20 или более лет общая температура на Земле, возможно, снизится, как минимум, на 11 градусов Цельсия. Вместе с невероятно огромным количеством ядовитых газов, таких как диоксид углерода (углекислота), планета начнёт нагреваться в геометрической прогрессии, как во время Массового пермского вымирания 235 миллионов лет назад.

Поскольку планета и океаны начнут нагреваться, огромные запасы гидрата метана (30 триллионов тонн), которые по сей день замороженными залегают на дне океана, начнут выходить на поверхность и нагревать планету ещё на 5 градусов в положительном цикле обратной связи.

Самое пугающее здесь и гораздо более вероятное, нежели неминуемое извержение супервулкана, это то, что это неотвратимое мегаизвержение, которое должно было бы произойти в ближайшие 500.000 лет, с учётом производства углекислоты и начинающегося потепления планеты, мы, люди, можем спровоцировать гораздо раньше, и оно случится, возможно, в течение двух веков. Один из которых уже прошёл.

Короче говоря: если супервулканы не уничтожат нас, то, возможно, мы это сделаем сами.