Йеллоустонский супервулкан – что это и чем он нам грозит?

  • суббота, 5 апреля, 2014 - 12:19

    В последнее время нас накрыло валом сообщений об активизации Йеллоустонского супервулкана. В прессе и Интернетах полно сообщений, одно страшнее другого. Что же это такое, супервулкан? Чем Йеллоустонский супервулкан грозит человечеству вообще и России в частности? Когда нам ждать обещанного конца света и как он будет выглядеть? Постараемся найти ответы на эти вопросы.

    Итак, вопрос первый:

    Йеллоустонский супервулкан – што это?

    Если коротко, супервулкан это не совсем вулкан. Это гораздо хуже. И дело не только в размерах. Но давайте по порядку.

    Что такое обычный вулкан?

    Проще всего понять это глядя на рисунок:

    Вулкан в разрезе

    Рис. 1: Вулкан в разрезе.

    Итак, что мы видим? В земной коре 5 образуется магматический очаг 6. Откуда он берётся? На самом деле, источник магмы, как правило, находится на глубине от сотни километров, чаще всего возникает в результате трения между наползающими друг на друга тектоническими плитами. Но случается что поток горячей магмы поднимается прямо из мантии Земли и проплавляет земную кору, образуя вулканы. Так происходит на Гавайских островах и в том же Йеллоустоне. Поднимаясь по трещинам, магма сначала накапливается в магматическом очаге, а потом уже прорывается непосредственно на поверхность по каналу 2.

    Жизнь вулкана может начаться с маленькой трещины в земле, по которой поднимаются вулканические газы и лава, но постепенно продукты извержения – потоки лавы и вулканический пепел – формируют конус вулкана 4.

    Здесь важно то, что канал, по которому магма поднимается на поверхность, узкий и длинный. Да, он может быть шириной в несколько сот метров, но он всё равно узкий. По сравнению с длинной канала, которая, собственно, и равна глубине залегания очага и размерами самого очага. Размеры среднего очага можно оценить по этой фотографии: знаменитый Аю-Даг это не что иное, как древний магматический очаг, так и не прорвавшийся на поверхность.

    Аю-Даг (Медведь-гора, Крым, Россия) – древний магматический очаг. Застыл примерно 150 млн. лет назад, в результате выветривания оказался на поверхности.

    Рис 2. Аю-Даг (Медведь-гора, Крым, Россия) – древний магматический очаг. Застыл примерно 150 млн. лет назад, в результате выветривания оказался на поверхности.

    Как уже было сказано, обычно источники магмы находятся на глубинах 100 км и более, а сами магматические очаги залегают на глубинах 10 – 30 км.

    Как устроен супервулкан?

    Устройство Йеллоустонского супервулкана

    Рис. 3. Устройство Йеллоустонского супервулкана.

    Супервулкан отличается, на первый взгляд, только размерами, прежде всего – магматического очага: Йеллоустонский супервулкан имеет в диаметре порядка 70 км, но в этом и заключается коварное и очень опасное различие. Так, глубина залегания магматического очага в Йеллоустоне – всего от 8 до 16 км. Таким образом мы имеем огромный пузырь расплавленной магмы, покрытый тонкой корочкой твёрдых пород. И всё, что удерживает магму в глубине – вес этой тонкой (относительно размеров пузыря) корки земли. Питает всё это безобразие мощный восходящий поток перегретого вещества мантии Земли (плюм), поднимающийся от самого ядра планеты. Температура этого потока порядка 1600 градусов и существует он уже много миллионов лет.

    Чем же отличается извержение супервулкана от всяких прочих? Чтобы понять это надо понять

    Как вообще происходит извержение?

    Материки плавают по поверхности мантии потому же, почему лёд плавает по поверхности воды: вещество материковой коры менее плотное, чем вещество мантии. Но, вещество мантии чрезвычайно насыщено водой, углекислым газом, серой, аммиаком, метаном и прочими летучими веществами. Так повелось изначально, с тех самых времён, когда всё это слипалось без разбору в заготовку, из которой впоследствии образовалась наша планета. Кстати, именно эти, растворённые в литосфере вода и прочее стали тем источником, из которого заполнились океаны и атмосфера.

    В глубинах мантии всё это находится под большим давлением и более-менее равномерно перемешано, но стоит сбросить давление, как начинается процесс дегазации, примерно как в бутылке с газировкой. Магма вспенивается, её плотность уменьшается, весь этот столб несёт вверх. В результате давление падает ещё больше, газы выделяются интенсивнее, процесс нарастает лавинообразно и заканчивается ярким огненным фонтаном у жерла вулкана, когда дегазированная магма, называемая уже лавой, фактически – расплавленный камень, вылетает вверх на сотни метров. Это очень красочно говорит о запасах энергии в столбе поднимающейся магмы.

    Таким образом, обычное извержение можно сравнить с тем, как если бы Вы выпускали газировку из бутылки по тонкой трубочке.

    А супервулкан? Помните что я говорил про тонкую корку над магматическим очагом? Так вот, когда давление в магматическом очаге супервулкана превысит давление создаваемое этой "крышкой" её сорвёт. Всю и практически сразу. Здесь аналогия примерно следующая: Вы заполнили газировкой кастрюлю и удерживаете её с помощью герметичной крышки, а потом крышку сразу отпускаете. Происходит взрыв и всё что было в кастрюле расплёскивается широко вокруг. Вот только в йеллоустонкой кастрюле находится не прохладная газировка, а раскалённая магма и диаметр этой "кастрюли" составляет порядка 70 километров, а глубина порядка 8.

    Как это будет?

    Магматический очаг под Йеллоустоном постепенно заполняется. Это видно по тому, что поверхность в кальдере супервулкана постепенно поднимается. Всё время, пока ведутся наблюдения. Считается, что непосредственно перед извержением этот процесс должен резко ускориться, что, в свою очередь, вызовет лавину микрозелетрясений (теперь понятно почему такую панику вызвал всплеск сейсмической активности несколько дней назад). Земля поднимется, как предполагают учёные, примерно на полтораста метров за несколько дней, при этом резко нагреются все водные источники и водоёмы в районе кальдеры. А потом рванёт. Сразу над всей поверхностью магматического очага. И в центре Йеллоустонского парка образуется озеро кипящей лавы, километров 70 в поперечнике и километров 7 – 8 глубиной.

    Что это нам даст?

    Прежде всего взрыв мощностью в несколько десятков (а то и сотен) мегатонн. Однако сам по себе взрыв будет не так страшен, как это принято считать. Так, при взрыве знаменитой Царь-бомбы (56 мегатонн) ударная волна не вызвала разрушений уже на расстоянии 280 км от эпицентра. Если наложить это на карту США, результат получится поистине скромным:

    Взрыв в Йеллоустоне, максимально возможный радиус разрушений: Царь-бомба (зелёный круг), и супервулкан (красный круг, разрушения от предполагаемых пирокластических потоков)

    Рис. 4. Взрыв в Йеллоустоне, максимально возможный радиус разрушений: Царь-бомба (зелёный круг), и супервулкан (красный круг, разрушения от предполагаемых пирокластических потоков).

    То-есть ни один крупный город США непосредственно взрывом затронут не будет. Более того, надо понимать разницу между атомным взрывом на высоте 4 км и взрывом вулкана на уровне земли, а то и в глубокой кальдере. Не вдаваясь в детали, скажем, что при той же мощности, разрушения, вызванные ударной волной, окажутся в разы меньше, а их радиус просто ничтожным. Так что же, бояться нечего? Не спешите радоваться! Собственно сам взрыв, который снесёт крышку магматического очага, это лишь малая часть всех неприятностей! Итак, чем супервулкан страшнее Царь-бомбы?

    Выбросы породы

    Царь-бомба взорвалась на высоте 4 км и от неё, собственно, ничего не разлеталось. Здесь мощным взрывом подбросит и раскидает вокруг каменную крышку диаметром 70 км. и толщиной 8. А учитывая мощность удара можно быть уверенным – лететь будет высоко и далеко. В зону поражения попадают все Соединённые Штаты, часть Канады и сколько-то акватории Тихого океана.

    Пирокластические потоки

    Над жерлом вулкана образуется мощный восходящий поток воздуха и вулканических газов. Этот поток удерживает на весу пепел и куски лавы, порой очень крупные и всегда очень горячие. Однако в какой-то момент вся эта висячая масса подостынет, да и накопится. Ну как подостынет? Градусов до 800. С этого момента восходящий поток уже не может всё это удерживать и оно лавиной валится на землю, растекаясь вокруг вулкана пирокластическими потоками, состоящими из смеси горячих ядовитых газов, пепла и более-менее крупных кусков вспененной лавы, до нескольких сантиметров. Тоже горячих. И расползаться они могут до 100 км.

    Видео 1. Пирокластический поток.

    Именно пирокластические потоки погубили древнеримские города Геркуланум и Помпеи, накрыв их слоем горячей породы в десятки метров толщиной. Но у супервулкана и потоки будут супер. По оценкам специалистов они будут растекаться до 1000 км. от Йеллоустона.

    Влияние на погоду

    После взрыва на месте Йеллоустонского парка образуется новая природная достопримечательность – озеро кипящей лавы диаметром 70 км и глубиной 8. Температура в озере будет под 1000 градусов, стало быть и воздух над этой кастрюлей будет нагреваться соответственно, до нескольких сот градусов, плюс горячие вулканические газы. Это создаст мощнейший восходящий поток воздуха, а где восходящий поток, там и ветры. В нижних слоях дующие в сторону вулкана, а в верхних слоях атмосферы – от него. Классический циклон. Но учитывая масштаб явления это будет Циклон, Шторм с большой буквы. Он накроет все Соединённые штаты и много чего вокруг.

    С одной стороны это будет неплохо: циклон засосёт влажный воздух с океана, а влага, сконденсировавшись в верхних слоях атмосферы, выпадет на землю дождями и вымоет большую часть пепла. При этом, правда, смоет в океан и всю Америку, ну да не жалко. Жалко то, что расположение Йеллоустона таково, что пока океанический воздух доберётся до центра безобразия, значительная часть пепла (в виде мельчайшей пыли) уже расползётся по всей атмосфере, обеспечив нам все прелести ядерной зимы. Да и Америка, кстати, не особо благодатная земля. То, что с неё смоет вряд ли сильно облагородит океаны.

    Влияние на климат

    Да, да, да! Та самая, всеми любимая, ядерная зима! Несколько годов без лета. Насколько это серьёзно можно понять из истории. Одно извержение вулкана (далеко не супер) вызвало похолодание, приведшее к Великому Переселению Народов в начале Нашей Эры, второе, чуть послабее, послужило причиной Смутного времени на Руси. Тогда Москва-река замерзала в сентябре... От супервулкана будет гораздо холоднее и дольше.

    А на сколько дольше?

    А сколько всё это будет продолжаться?

    А сколько, по Вашему будет остывать котёл расплавленного камня, известных Вам размеров? Он ведь не сразу, кстати, остынет. Сначала лава будет активно дегазироваться, то-есть кипеть, при этом верхние, уже выпустившие газы слои станут тяжелее и начнут опускаться на дно котла, заменяясь свежими. Лава в котле будет активно перемешиваться, что не даст образоваться на поверхности твёрдой корке. В конце концов она всё-таки образуется и одно глобальное извержение распадётся на серию более мелких, процесс будет постепенно затухать.

    И всё же, как долго? По самым оптимистическим прогнозам активная фаза извержения (выкипание лавового котла до образования твёрдой корки) займёт года три и ещё столько же на оседание пыли. Увы, это без учёта влияния того самого плюма – восходящего потока горячего вещества из ядра земли – потока, который собственно и питает супервулкан. Как поведёт себя плюм не знает никто, так что веселье вполне может затянуться на десятилетия.

    Этот так, самые крупные нарезки. Добавим сюда отравление атмосферы вулканическими газами: дожди, которые обрушатся на США будут состоять из более-менее разбавленной серной кислоты... а потом всё это потечёт в океан, растворяя по пути свалки радиоактивных и химических отходов...

    А после?

    Думаете пыль осядет и настанет всем щастье? Настанет, но не счастье. Настанет лютый, бешеный парниковый эффект. Ведь вулкан выбросит в воздух огромное количество углекислого газа, биосфера, за время извержения и вулканической зимы, заметно проредится и её возможности для утилизации парниковых газов (ныне-то сильно повреждённые) значительно сократятся. А человечество, в попытках выжить, будет также люто, бешено жечь ископаемое топливо.

    Надежда лишь на то что вулканическая зима кончится не сразу и возрождающаяся биосфера успеет скушать излишки CO2 до того, как парниковый эффект скажется во всей своей пагубности. Если люди не помешают...

    Вот такие, господа и дамы, у нас перспективы...

    И когда же, наконец?

    Вот здесь мнения экспертов расходятся. Прежде всего потому, что про питающий супервулкан восходящий поток из мантии неизвестно почти ничего. Ни откуда он взялся, ни что его питает, ни, соответственно, чего от него ждать. А поскольку о причинах неизвестно ничего, всё что остаётся – следить за внешними проявлениями, ка-то: скоростью, с которой поднимается земля, сейсмической активностью, температурой источников, бегством бизонов и гадать на кофейной гуще.

    Первоначальные оценки говорили что ждать надо не раньше чем через пару-тройку тысяч лет, но в последнее время скорость поднятия почвы в Йеллоустоне заметно увеличилась (что, по мнению учёных) однозначно говорит об ускорении заполнения магматического очага. Некоторые люди, бывающие на месте, утверждают что в парке появились участки раскалённой земли, которых там раньше не было. К тому же недавно пересчитали статистику последних извержений и получилось что рвануть должно уже в XXI веке. Но цена и точность таких расчётов – чуть меньше чем по воде вилами...

    Поэтому-то и поднялась такая паника, когда на несколько дней усилилась сейсмическая активность в районе кальдеры. Сейчас, вроде, всё немного успокоилось, но что это? Затишье перед бурей или Конец Света пока, временно откладывается? Подождём, увидим...

    Для любознательных читателей: некоторые другие супервулканы

    Тоба (о. Суматра)

    Извергался порядка 73 тыс. лет назад. Самое сильное извержение за последние 25 млн. лет. По оценкам специалистов, это извержение послужило причиной того, что численность человечества сократилась до нескольких тысяч особей. Как мы не вымерли-то тогда?

    Сибирские трапы

    250 – 251 млн лет назад. Собственно, это и извержением-то не назовёшь. На огромных территориях сквозь трещины в земле изливались многие кубические километры базальтовой лавы. Со всеми сопутствующими явлениями. И так миллион лет. Природа явления не установлена, но предполагается что такая же как и в Йеллоустоне, только труба (восходящая из мантии) была сугубо потолще. И погорячее... О масштабах извержения лучше всего судить по карте:

    Сибирская трапповая провинция

    Рис. 5. Сибирская трапповая провинция

    Явление вызвало массовое вымирание, самое крупное в истории Земли (если не считать кислородную катастрофу в Архее, но там совсем другое дело).

    Плоскогорье Декан в Индии

    Тоже траппы, то-есть извергались так же, как и в Сибири, но попозже (60 млн. лет назад) и послабее. Всего-то только динозавры вымерли...

    Москва, столица нашей Родины

    Между прочим, тоже стоит на супервулкане, граница кальдеры чуть-чуть выходит за границу МКАД, а Кремль – аккурат в центре. Но, успокойтесь! Вулкан очень, очень древний. По самым скромным оценкам древнее сибирских траппов, так что ожидать его пробуждения как-то не приходится. За зрелищами и острыми ощущениями от дождя серной кислоты придётся ехать в Америку. Хотя, кое-какая активность сохраняется до сих пор, что сказывается на химическом составе почв и вод.

    Кстати, этот вулкан не одинок Москва стоит на втором по размеру в цепочке из четырёх древних вулканов. Тот на котором стоит Москва – третий, если считать с юго-востока.

    Этим, понятное дело, супервулканы на Земле не ограничиваются. Есть и другие, хоть и не такие раскрученные как Йеллоустон, но не менее страшные.

    ...Говорят, Везувий тоже является одним из побочных жерл супервулкана...

Поддержите наш проект!

Чем активнее Вы поддерживаете наш проект, тем меньше на нём будет рекламных статей и прочих рекламных материалов, тем чаще будут выходить интересные и полезные статьи.