В 1883 году индонезийский вулкан извергся силой нескольких тысяч атомных бомб, в результате чего погибло около 36 000 человек и был издан самый громкий звук, который некоторые называют самым громким звуком, когда-либо слышанным на Земле. Кракатау (он же Кракатау) эхом отозвался эхом, как далекий пушечный огонь, на расстоянии 3 000 миль (4 828 километров) от суши и океана. Он выбросил в небо достаточно газа и пыли, чтобы снизить среднюю глобальную температуру на 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C). По сей день его имя является синонимом катаклизма.
Рядом с супервулканом Кракатау - это шапочка. Пакет Pop Rocks.
Хорошо, это преувеличение и лучше подходит для небольших вулканов. Но представьте себе, что 50 Кракатаусов или 1000 вулканов Сент-Хеленс извергаются в одном месте, извергая столько же выбросов за минуты, сколько меньшие вулканы производят за годы.
Как бы мы ни боялись землетрясений, цунами, лесных пожаров и смертоносных штормов, на самом деле лишь несколько природных явлений обладают силой, способной сбить глобальную цивилизацию с ног. Один из них - метеорит, убивающий планету. Хотите угадать другой?
Вот подсказка: 74 000 лет назад на соседнем с Кракатау острове Суматра произошло суперизвержение, которое, как говорят некоторые, почти уничтожило человечество. Хотя это гипотетическое узкое место населения остается предметом исследований и дискуссий, мы знаем, что суперизвержение Тоба произвело 670 кубических миль (2800 кубических километров) выбросов, оставив после себя кальдеру размером 19 на 62 мили (30 на 100 километров) и возможно, спровоцировал 10 000-летний ледниковый период.
Ученые выявили около 30-40 супервулканов по всему миру, 6-10 из которых потенциально активны. Последнее извержение произошло около Таупо, Новая Зеландия, 26 000 лет назад. Крупнейшее из известных нам событий, извержение туфа в Фиш-Каньон в Колорадо около 28 миллионов лет назад, привело к выбросу 1 200 кубических миль (5 000 кубических километров) отложений - в пять раз больше, чем обычно требуется, чтобы присоединиться к вулканическому Легиону Бума.
Сегодня Северная Америка, Южная Америка и Азия сталкиваются с наибольшим риском будущих суперизвержений. Единственный известный в Европе супервулкан, район Флегрейских полей, расположенный через Неаполитанский залив от Везувия, последний раз извергался 35 000 лет назад.
Изучая супервулканы в этой статье, мы уделим особое внимание беспокойно дремлющему гиганту на заднем дворе США: горячей точке под Йеллоустонским национальным парком, где за последние 2,1 миллиона лет произошло 2-3 суперизвержения.. И мы будем надеяться, что вулканологи правильно оценили частоту этих катаклизмов примерно один раз в 100 000 лет, потому что сейчас мы мало что можем с ними поделать.
То, чего мы не знаем о супервулканах, может заполнить кальдеру
Не существует общепринятых критериев супервулканов. Вулканы существуют в континууме, хотя и логарифмическом, поэтому категориальные грани имеют тенденцию быть нечеткими. Следовательно, оценки количества супервулканов и того, как часто они извергают свои вершины, различаются.
Но существуют некоторые общие определения, в том числевеличина, объем или масса извергнутой магмы иинтенсивность, скорость в что эта магма извергается. Магма - это горячий расплавленный материал, который выходит из земной мантии или земной коры и вытесняется наружу в виде лавы во время извержений вулканов. Обычно он содержит силикаты, взвешенные кристаллы и растворенные газы.
Другая распространенная классификация, называемаяИндекс вулканической взрывоопасности (VEI), классифицирует вулканы по высоте столба пепла и количеству выбрасываемого пепла, пемзы и лавы. Супервулканы обычно относятся к высшей категории VEI, магнитуда 8, что означает, что они производят более 240 кубических миль (1000 кубических километров) изверженного материала и шлейф высотой более 16 миль (25 километров). Супервулканы разрушают целые регионы и оставляют после себя кальдеры размером с Род-Айленд.
При таких огромных и разрушительных чудесах супервулканы на удивление трудно обнаружить. Действительно, их размер и сила являются частью проблемы. Вместо того, чтобы строить горы, эти гиганты их взрывают. На самом деле, супервулкан в Йеллоустонском национальном парке был обнаружен отчасти из-за того, что он образовал брешь в суровом ландшафте. Даже тогда его размеры - 30 на 45 миль (50 на 70 километров) - уму непостижимы, чтобы все это охватить.
Добавьте к этому необъятность времени - от сотен тысяч до миллионов лет, в течение которых кальдера может разрушиться, заполниться лавой от небольших извержений или превратиться в усаженное деревьями озеро - и нетрудно понять, как супервулканы может спрятаться на виду. Но исследователей по-прежнему ставит в тупик еще одна необъятность, а именно масштабы процессов, которые их питают - механизмов, которые проникают глубоко в Землю и простираются на сотни миль в поперечнике.
Так что не думайте о них как о увеличенных вулканах. Супервулканы - это самостоятельный феномен, глубокий процесс, который мы все еще пытаемся понять. Чтобы лучше понять, как они работают, исследователи обращаются к потенциальным супервулканам, таким как Утурунку в Боливии, который вырос на полдюйма (1.3 сантиметра) в год в течение последних двух десятилетий, а также к известнымгорячим точкам восходящей магмы, подобной той, что находится под Йеллоустоуном.
Йеллоустоун: Супервулкан на заднем дворе
Проведите линию на карте от северной Невады через южный Айдахо и вверх к северо-западному Вайомингу, и вы проследите за прерывистым шрамом вулканического хаоса, простирающимся на 350 миль (560 километров) и уходящим в прошлое на 18 миллионов лет. Цепочка вулканов становится все моложе по мере продвижения вдоль этой линии с запада на восток, каждый из которых отмечает область, где прорвалось давление магмы из одинокой горячей точки. Цепочка, как и горячая точка, заканчивается тупиком в Йеллоустонском национальном парке.
На самом деле движется не горячая точка. Скорее, Североамериканская плита перемещается над головой со скоростью около 1,8 дюйма (4,6 сантиметра) в год. Время от времени горячая точка прорывается наружу. За более чем 2 миллиона лет под Йеллоустоуном он произвел три гигантских события:
- 2,1 миллиона лет назад в результате взрыва Гекльберри-Ридж было выброшено 588 кубических миль (2450 кубических километров) материала и образовалась кальдера размером с четыре Манхэттена
- 1,3 миллиона лет назад суперизвержение водопада Меса выбросило около 67 кубических миль (280 кубических километров) выброса (категория 7 VEI, но часто рассматривается как супервулкан)
- 640, 000 лет назад, супервулкан Лава-Крик извергся с 240 кубическими милями (1 000 кубических километров) материала с возможной высотой столба пепла 100 000 футов (30 480 метров). Обломки этого события разбросаны по американскому Западу и вплоть до Мексиканского залива.
Сегодня, насколько нам известно, Йеллоустонская горячая точка приняла более мягкий вид. Он нагревает знаменитые гейзеры, горячие источники, паровые жерла и грязевые котлы, а также охлаждает Йеллоустонское озеро, которое частично образовалось в результате обрушения кальдеры супервулкана. Но это также иногда приводит к тому, что земля наверху тревожно выпуклая и напоминает нам, что спящий дракон, в конце концов, все еще дракон.
Хотя исследователи следят за землетрясением в Йеллоустоуне, деформацией грунта, речным течением и температурой, остается неясным, какое предупреждение может дать супервулкан перед извержением. Землетрясения, которых в Йеллоустоуне происходит от 1000 до 3000 в год, могут предупредить об извержении вулкана, но они также могут снизить давление и тем самым помочь предотвратить его.
Супервулканы также периодически сбрасывают давление в результате небольших извержений. За 640 000 лет после Лава-Крик в Йеллоустоуне произошло около 80 невзрывных извержений с образованием лавы, и следующее Йеллоустонское извержение, скорее всего, будет масштаба Пинатубо - далеко не незначительное, но не супервулкан.
Но что, если кости не выпадут в нашу сторону? На что может быть похоже извержение супервулкана в Йеллоустоуне?
Переломный момент
Огромный размер супервулканов в сочетании с отсутствием у нас данных о типах и количествах выделяемых ими газов затрудняют прогнозирование их воздействия на климат, особенно если учесть сложность климатической системы Земли. Но мы знаем о переломных моментах в природе, которые могут вызвать быстрые, необратимые (или медленно обратимые) изменения климата. Рост ледников и таяние ледяных шапок, например, функционируют через циклы обратной связи, которые со временем могут ускоряться. Супервулкан Тоба фактически ускорил ледниковый период, поставив большой палец на шкалу одного из этих весов.
Йеллоустон и ужасный, ужасный, нехороший, очень плохой день
Большинство суперизвержений происходит в областях, которые остаются активными на протяжении миллионов лет, но имеют длительныйпериод покоя, так что не слишком доверяйте кажущемуся спокойствию Йеллоустона. Вообще говоря, чем дольшебездействие, тем сильнее бум.
Как и другие супервулканические районы, Йеллоустоун находится в давно активной тектонической зоне, где ослабленная и утонченная кора покрывает магматический купол температурой 2 500 F (1 370 C), поднимающийся из верхней мантии. Этот купол расплавился и разрушился в коре, образовав два магматических очага примерно на 5-7 миль (8-11 километров) под землей, каждый размером 30 с лишним миль (48 с лишним километров) в поперечнике. Эти магматические камеры заполнены смесью магмы, полутвердой породы и растворенных газов, таких как водяной пар и углекислый газ.
На протяжении столетий и тысячелетий накапливается дополнительная магма, доставляющая больше тепла и давления, мало-помалу подталкивая вышележащий грунт вверх. Если камера получает постоянный и существенный приток горячей магмы, давление нарастает в часто циклическом процессе, называемоминкубация Если этого не происходит, то некоторое количество материала затвердевает и тонет, снимая давление. Огромный объем магматической камеры супервулкана означает, что для инкубации требуется скорость доставки тепла на 2-3 порядка больше, чем у традиционного вулкана.
В конце концов, избыточное давление создает трещины по периферии купола, высвобождая давление из камеры. Наполненная газом магма устремляется в небо, осыпая пеплом и обломками сотни миль и выпуская смертоносныепирокластические потоки - быстро движущиеся густые облака газа, пепла и камней, испаряющихся в результате извержения на 1, 470 F (800 C) - на десятки тысяч квадратных миль.
Дополнительные взрывы появляются периодически в течение нескольких недель. Пепел опускается в региональном масштабе, наполняя небо загрязняющими веществами и покрывая десятки миллионов квадратных миль пеплом, убивающим урожай. Пока он не уляжется, любой человек в радиусе тысяч миль рискует вдохнуть крошечные стеклянные иголки, лопнуть легочные кровеносные сосуды и утонуть в каше из пепла и влаги в легких. Пепел обрушивает крыши, загрязняет жизненно важные источники воды и склеивает двигатели автомобилей, вызывая кризис производства продуктов питания, транспорта, связи и экономики, который длится от нескольких месяцев до нескольких лет.
В течение нескольких недель пыль и сульфатные аэрозоли окружают земной шар, отфильтровывая солнечный свет и охлаждая средние глобальные температуры примерно на 5-9 F (3-5 C) в течение нескольких последующих лет. Треть территории США, особенно штаты Монтана, Айдахо и Вайоминг, остаются необитаемыми месяцами, а возможно, и годами.
К счастью, шансы говорят, что это не произойдет в ближайшее время. Но еще одно сверхизвержение, когда-нибудь, где-нибудь в мире, неизбежно. Может быть, нам все-таки пора заняться этой марсианской колонией.
Много не нужно
Пинатубо (1991 г.) на филиппинском острове Лусон, хотя и в 50 раз меньше супервулкана, понизил температуру поверхности в Северном полушарии на 0,9-1,1 F (0,5-0,6 C). Тамбора (1815 г.) снижал летние температуры в Северном полушарии в течение двух лет подряд. Кракатау (1883 г.) вызвал падение температуры нижних слоев атмосферы в среднем на 0,9-1,8 F (0,5-1,0 C), которое длилось годами. Эти средние значения, вероятно, скрывают более серьезные локальные эффекты.
Примечание автора: как работают супервулканы
Супервулканы представляют собой увлекательную тему, но о ней сложно писать. С одной стороны, мы восхищаемся огромными масштабами их обширных кальдер и высоконасыпных отложений, и мы можем интуитивно понять их способность изменять климат через ледяные ядра, годичные кольца деревьев и микробы, которые изменяют свою структуру в ответ на изменения климата. С другой стороны, мы так многого не знаем о содержании их магмы и динамике, которая приводит в движение их глубоко проникающие шлейфы. Даже кажущиеся безвредными химические вещества и материалы могут вызвать неописуемые возмущения климата, если их выбрасывать в атмосферу в достаточном количестве. Мы просто не знаем.
И вот что ужасает в этих бегемотах. Несмотря на все наши знания о вулканических и тектонических явлениях, и даже несмотря на то, что супервулканы существуют прямо здесь, на Земле, в некотором смысле они вполне могут быть метеорами из космоса на уровне вымирания. Наша способность предсказывать их или что-либо с ними делать одинаково мала, и в обоих случаях мы остаемся цепляться за холодное утешение высоких шансов.