Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной - Робин Джордж Эндрюс

Теперь мы знаем: когда тектонические плиты, дрейфующие по мягкой мантии, откалываются друг от друга, в результате обширных извержений, происходящих в течение сотен миллионов лет, образуется океаническая кора. Плотная океаническая кора, встречаясь с более легкой континентальной, опускается в подводные впадины, где погружается в глубокую мантию и теряет захваченную морскую воду. Эта вода поднимается над обреченной океанической плитой в карман мантии – благодаря этому некоторые породы в мантии начинают плавиться быстрее. Этот алхимический процесс в конечном итоге приводит к образованию вязкой магмы, которая извергается на поверхность и образует взрывоопасные остроконечные вулканы, такие как вулкан Сент-Хеленс. Хотя иногда эти извержения могут быть опасны, они создают новые земли, на которых могут поселиться люди. Когда два континента врезаются друг в друга, они сминаются и образуют горы. А когда планете хочется пошалить, она разжигает мантийный плюм, поджаривает расположенную выше тектоническую плиту и вызывает появление огромных вулканов посреди океана или на суше.

Такова история формирования Земли в кратком изложении. И мы бы не узнали этого, если бы не Тарп. Сейчас ее наследие ценится больше, чем когда-либо [18], – как ее научная деятельность, так и упорство и непоколебимость.

Подводный горный массив не всегда полыхает пламенем. Лава не вытекает из него непрерывно, иначе бы ученые это заметили. Постепенное формирование океанической коры, растяжение и раздвижение хребтов означает, что лава вытекает из трещин не круглосуточно, а лишь время от времени. Поэтому, если только мы не будем постоянно держать там огромный флот подводных аппаратов, используя какие-нибудь футуристические технологии, бо́льшая часть вулканических светлячков морского дна останется незамеченной. Поэтому ученые чувствуют себя счастливчиками, когда несколько затонувших вулканов извергаются настолько мощно, что их можно заметить над поверхностью.

Исландия расположена на северном конце Срединно-Атлантического хребта. Восточная Исландия лежит на Евразийской плите, а Западная – на Североамериканской. Если вы когда-нибудь окажетесь в национальном парке Тингвеллир, обязательно окунитесь в прозрачные ледяные воды расщелины Сильфра. Вы будете плавать внутри Срединно-Атлантического хребта, прямо между двумя тектоническими плитами: в некоторых местах их можно потрогать почти одновременно.

Довольно странно, что Исландия вообще находится над водой, потому что растяжение земной коры само по себе не может создать остров с множеством вулканов, который возвышается на многие километры над морским дном. Но Исландия – особый случай. По совпадению, именно в этом месте мантийный плюм взрывает основание литосферы, что создает огромное количество магмы. Объединенные силы мантийного плюма и разрушающейся породы создали настоящую страну льда и пламени: здесь обильные извержения лавы часто смешиваются со льдом, создавая опасные ливневые паводки, выбрасывая в воздух токсичные газы и длительные шлейфы дымящегося пепла, который может покрыть небо, попасть в двигатели самолетов и расплавить их. Где вы были в 2010 году, когда Эйяфьядлайёкюдль, чемпион в рейтинге вулканов с непроизносимыми названиями, привел к самому масштабному закрытию европейского воздушного пространства со времен Второй мировой войны?

Вулканы, которые не могут похвастаться сочетанием мантийного плюма и отделяющейся породы, – и даже некоторые вулканы, вроде Аксиала, которые входят в эту категорию, – с трудом поднимаются над волнами. Но они не сдаются. Как правило, подводные лавовые потоки слишком плотные, чтобы вулканический материал мог пробиться к морской поверхности, но у вулканов со скоплениями газа больше шансов быть замеченными.

В августе 2019 года моряки вблизи Тонганского архипелага в южной части Тихого океана внезапно оказались окружены флотилией плавающих камней толщиной 30 сантиметров и занимающих площадь около 100 квадратных километров. Глубоко внизу произошло взрывное извержение вулкана, в результате появились наполненные газом сгустки лавы размером с голову, которые быстро остыли в морской воде и превратились в пемзу. Об этом подводном вулкане известно так мало, что его назвали Безымянным [19].

Эта вспышка была пустяком по сравнению с извержением Гавра в 2012 году – подводного вулкана, расположенного к северу от Северного острова Новой Зеландии. Он выбросил такую огромную массу пемзы, что под ней можно было бы дважды похоронить город Вашингтон. Первым эту аномалию заметил пассажир коммерческого самолета, пролетавшего над этим районом: он вполне резонно поинтересовался, почему Тихий океан стал серым.

Ученые точно не знают, как происходит взрывное извержение подводных вулканов. Чтобы произошел взрыв, давление магмы, запертой под землей, должно быть намного выше, чем давление окружающей среды. Если в наземном вулкане проделать дыру, насыщенная газом магма вырвется наружу, газы декомпрессируются, и – бум! Вот вам и взрыв. Но масса всего этого тяжеленного океана над подводными вулканами часто настолько велика, что в давлении между морским дном и магмой, запертой под ним, нет такой уж большой разницы. В этом случае магма не будет рваться на свободу. Так как же Безымянный и Гавр смогли взорваться там, глубоко внизу?

За ответом на этот вопрос я обратился к Тобиасу Дюригу, вулканологу из Университета Исландии. Он помогал мне с докторской диссертацией, и мы в соавторстве написали одну научную статью. Он классный парень, который постоянно что-то взрывает в своей лаборатории, чтобы выяснить, как происходят извержения подводных вулканов.

Он не единственный, кто этим занимается. Другие ученые расплавляют обычные базальтовые вулканические породы в специальной печи, выливают жидкость в тигель, помещают в него термостойкую колбу, наполненную водой, и отходят в сторону. «А потом вы стреляете в эту колбу, и она взрывается», – рассказывает Дюриг как ни в чем не бывало. Забудьте о горючем топливе. Для вулканов вода – та самая, которая не дает вам превратиться в сухую сморщенную оболочку, – самое взрывоопасное вещество на свете.

Когда вода из колбы попадает в тигель, она проникает в магму, и ее внешний слой быстро закипает. Этот пар образует тепловой щит вокруг воды, сохраняя ее в жидком состоянии. Подобный эффект можно наблюдать, если брызнуть немного воды на раскаленную сковороду: капли не испаряются сразу, а танцуют по ней в течение нескольких мгновений.

Эта капелька воды внутри магмы, защищенная паром, тоже со временем просто испарилась бы, если бы ее оставили в покое. Но магма не спокойна. Она бурлит. Вот тут-то и приходит на помощь пушка: выстрел в магму посылает через нее ударную волну, которая разбивает паровой тепловой экран, и водный пузырь оказывается один на один с магмой. Теперь вода беззащитна. Нагревшись в мгновение ока, она решает уничтожить своего магматического врага вместе с собой.

Вода гневно расширяется во все стороны, сметая магму со своего пути, подобно сверхмощному гидравлическому насосу. За долю секунды магма разлетается на миллионы крошечных кусочков; некоторые из них не больше искры. Затем вода получает от магмы достаточно