Йеллоустоуну сейчас обидно стало
Американский супервулкан легко мог бы войти в историю, как убивец всего богомерзкого рода людского с проклятущей евойной цивилизацией, но он малость слоупочит. А вот Флегры - наоборот. Ученые всячески оправдываются, что на самом деле понятия не имеют, к чему приведет небывалый рост давления газов в районе стародавней кальеры. Может, обойдется еще?
Факты таковы: Флегрейские поля - супервулкан, с очень близким залеганием расплавленных пород к поверхности земли. Извергался с большим выхлопом недавно, 40 тыс. лет назад, мог стать причиной вынужденного суицида неандартальцев. Вулкан никогда особо и не спал, в частности, у древних греков по мифологии здесь среди серных испарений и гейзеров жила всякая нечисть. А теперь это просто окраина Неаполя - в зоне прямого поражения живет порядка миллионов человек. Оцените плотность застройки:
Формально ученые зафиксировали только небывалое нарастание давления газов под землей, причем там образовалось много водяного пара. Точно бабахнет - скальная крышка прохудилась еще со времен Геракла. Но есть версии для оптимистов, что это лишь изменения состава газов, дескать, вода испаряется из магмы и та становится более вязкой. И ничего не будет, можно расходиться. Правда, за последние 10 лет местность в целом поднялась на 40 см, но то такое. Не паниковать и радоваться радужной политике Евросоюза.
Извержение супервулкана, или история о том, как человечество почти вымерло
Извержение этого супервулкана в Индонезии было примерно 74 тысячи лет назад. С этим событием связывается резкое ухудшение климатических условий на значительной части планеты, очередной пик ледникового периода и то самое «бутылочное горло» через которое, согласно результатам молекулярно-генетических исследований, прошла человеческая популяция.
Эффект «бутылочного горлышка» - обеднение генофонда по причине очень резкого сокращения численности популяции (до нескольких тысяч, сотен или даже отдельных особей). Произойти такое может, например, в результате экологической катастрофы. Считается, что африканская популяция, предковая для современных людей и составлявшая порядка 100 тысяч человек, в один момент сократилась до 3-5 тысяч человек - то есть более чем в 20 раз.
Извержение Тоба оставило эту кальдеру (огромный кратер) площадью 1775 км2 (ныне там озеро Тоба площадью 1103 км²).
Чтобы оценить масштабы катаклизма, достаточно сказать, что толщина отложений вулканического пепла, образовавшихся после извержения Тоба, в Малайзии достигает 9 метров, а в Индии – 6 метров. Извержение Тоба было в 2000 раз более мощным, чем печально известный взрыв Горы Святой Елены (извержение на фото ниже, произошедшее 18 мая 1980 г., унесло жизни 57 человек).
Считается, что супер-извержение Тоба изменило ход человеческой эволюции. Зона вымирания в результате катастрофы должна была охватить огромную территорию, включающую Китай, Индостан, значительную часть Среднего Востока. Даже за пределами этой территории, там, где всё живое не было уничтожено целиком, наступили крайне тяжелые времена. Тоба изверг миллионы тонн вулканического пепла, облака которого закрыли Солнце. Следствием извержения стала вулканическая зима, продлившаяся по разным оценкам от 2х до 5ти лет. А затем на целую тысячу лет на планете воцарился очередной пик оледенения.
Красной точкой обозначена Тоба. Голубые точки - местонахождения, где найден пепел от извержения Тоба. Красная линия - вероятная 'зона смерти'.
Палеоантропологи и археологи обращают внимание и на значительное сокращение числа находок, относящихся к периоду позже 70 тыс.л.н., на территории Африки. Последствия катастрофы докатились и до африканского континента.
Наибольшее оледенение материков в последний Ледниковый период
Однако не все согласны с общепринятой точкой зрения на извержение супервулкана Тоба.
Некоторые эксперты отстаивают точку зрения, согласно которой последствия извержения Тоба были существенно более скромными, и люди перенесли его относительно легко:
- Проводя раскопки в местонахождении Джвалапурам на юге Индии, обнаружили, что здесь перерыва в археологических культурах, синхронного извержению Тоба, не наблюдается: аналогичные палеолитические орудия встречаются и под, и над слоем вулканического пепла.
- Исследования другой группы «несогласных» - Палеоклиматологов - это разработка климатической модели, которая, как они считают, наиболее реалистично воспроизводит эффект от извержения. На основании геологических данных авторы вычислили, что вулкан Тоба выбросил в атмосферу 850 миллионов тонн серы. Цифра внушительная - это в 100 раз больше, чем при извержении знаменитого вулкана Пинатубо(на 2х фото ниже).
"Пинатубо – филиппинский супер-вулкан. В 1991 году этот вулкан проснулся - впервые более чем за 600 лет. Извержение погубило около 900 человек, уничтожило стратегическую базу ВВС и военно-морскую базу США, и было признано одним из сильнейших извержений в 20 веке."
Так вот, согласно полученным результатам, исследователи делают вывод, что катастрофа НЕ могла уничтожить флору и фауну в регионе полностью и что извержение Тоба оказалось катастрофическим, но не до такой степени, как считалось раньше. Получилось, что температура на планете упала только на 3-5 градусов; высокая концентрация серы в атмосфере была не очень долгой – за 2-3 года закрывающие Солнце серные облака рассеялись. Наиболее экстремальные изменения климата в Африке и Индии держались только год или два.
За такие выводы они конечно же получили тонну критики, и по моему мнению, вполне справедливо:
Антрополог Стэнли Амброуз из Университета Иллинойса ссылается на данные, полученные при анализе состава так называемого «ледяного ядра» (нижних слоев ледяного покрова) Гренландии. Из этих данных следует, что сера держалась в атмосфере существенно дольше, чем получилось у исследователей.
Толщина ледяного покрова Гренландии - более 3-х километров. Возраст льдов в основании гренландского ледяного щита оценивается в 110 тысяч лет. Изучая состав древних льдов, можно делать выводы о климатических особенностях эпох, в течение которых эти льды образовались.
Во-вторых, исследователи забыли – считает Амброуз – что извержение происходило отнюдь не в аналогичных современным климатических условиях. К моменту извержения планета уже находилась на стадии очередного похолодания. «Извержение Тобы, охладило уже и без того охлаждающийся мир… Это был самый ужасный, длительный, необычайно холодный период, который должны были пережить люди»
Так кальдера с озером Тоба выглядит сегодня:
Надо заметить, что похолодание на 3 градуса - это много! Хватит, чтобы ледники сильно расширились и пол-Европы замёрзло. Также, странно слышать, что "высокая концентрация серы в атмосфере была не очень долгой – за 2-3 года закрывающие Солнце серные облака рассеялись". Представляю, как бы авторы этой статьи жили два года в темноте под серными облаками, будучи изначально приспособленными к тропическим условиям. А растениям за два года темноты хуже не стало? То, что орудия в Индии есть над слоем пепла, было известно и раньше, вопрос в том, долго ли их создатели потом протянули и сколько их там оставалось. Флоресиенсисы тоже Тобу пережили, но до чего докатились!
З.Ы. Флоресиенсисы - хоббиты, ископаемый карликовый вид людей.
Карта супервулканов Земли.
В заключении хотелось бы сказать, что хоть Тоба и потухший вулкан на данный момент, на Земле существует еще около 20 известных науке супервулканов и, в среднем, их извержения происходят раз в 100 000 лет. И практически каждое из их извержений существенно влияет на климат и на биосферу в целом.
Крупнейший из известных и наиболее «созревший» для извержения - Йеллоустонский супервулкан, который не извергался уже шестьсот тысяч лет.
И хотя на земле присутствует так много взрывных гор, сегодня людям не стоит опасаться чего-то подобного, так как процессы подготовки у вулканов к такому знаменательному событию занимают многие года, и ученые наверняка заранее заметят их повышенную активность)
Причиной крупнейших в истории Земли суперизвержений оказалась глубинная миграция воды
Новосибирские ученые в сотрудничестве с коллегами из Франции и Саудовской Аравии на основе комплексного геофизического исследования глубинного строения под кальдерой Тоба на о. Суматра реконструировали механизмы процессов, приводящих к повторяющимся в этом районе суперизвержениям. Результаты этой работы опубликованы в престижном журнале Nature Communications
Суперизвержение – это взрывное вулканическое извержение с единовременным выбросом пород общим объемом более 1000 кубических километров в условном твердом эквиваленте. В течение последнего миллиона лет на Земле функционировали три супервулкана: Йеллоустон в Северной Америке, Таупо в Новой Зеландии и Тоба на о. Суматра. Извержение вулкана Тоба примерно 74000 лет назад, в результате которого было выброшено более 2800 куб. км пород, считается самым мощным на Земле за последние несколько миллионов лет. В результате этого события образовалась огромная кальдера, заполненная восьмидесятикилометровым озером – самым крупным вулканическим озером на Земле. Удивительной особенностью этого места является то, что катастрофические извержения происходили здесь неоднократно, по крайней мере – трижды за последний миллион лет.
Человеческая цивилизация за время своего существования ни разу не сталкивалось с суперизвержениями. Самое крупное извержение, зарегистрированное человеком, объем которого составил около 150 куб. км, произошло на вулкане Тамбора в Индонезии в 1815 г. Эта катастрофа привела к существенному понижению температуры во всем северном полушарии и к десяткам тысячам жертв вследствие голода и эпидемий. Вместе с тем, масштаб этого события несовместим с последствиями суперизвержений. Поскольку супервулканы несут потенциальную опасность для человечества, необходимо относится очень внимательно к изучению процессов, происходящих в них и отслеживании всех аномалий в их деятельности.
Авторы работы построили детальную сейсмическую модель строения коры и мантии под кальдерой Тоба с использованием метода сейсмической томографии, разработанного в Новосибирске. С помощью этой модели удалось обнаружить несколько уровней магматических очагов под кальдерой и реконструировать механизм реализации повторяющихся суперизвержений.
Супервулкан Тоба на севере центральной части острова Суматра в Индонезии
Основной причиной суперизвержений является накопление в недрах Земли воды, которая, как это ни парадоксально, является наиболее взрывоопасным веществом на Земле. В районе кальдеры Тоба реализуется механизм доставки большого количества воды в мантию с помощью крупной разломной зоны в плите Индийского океана, расположенной вдоль хребта Исследователей. Эта зона, которая четко выделяется на карте рельефа морского дна, разделяет два участка плиты с различным возрастом и является ослабленной частью литосферы, куда активно проникает океаническая вода. В зоне субдукции океаническая Индийская плита погружается в мантию под Суматру и затягивает с собой насыщенный водой хребет Исследователей. На глубине около 150 км, непосредственно под кальдерой Тоба, происходит выброс этой воды из погружающейся литосферной плиты.
Томографическая модель в вертикальном сечении и ее интерпретация. На фоне показаны аномалии скоростей поперечных волн; красные области - пониженные скорости (много воды и/или высокая температура), синие - повышенные скорости (прочные холодные породы). Зеленые точки - землетрясения. Стрелки показывают пути миграции воды и расплавов. Сверху показан рельеф вдоль сечения. GSFZ - пересечение с Великим Суматранским разломом (слева). Схема, показывающая роль хребта исследователей в инициации супервулканизма Тобы. Красный пунктир - разломная зона вдоль хребта Исследователей, по которой на глубине происходит разрыв плиты, облегчающий выход воды из литосферы. Под кальдерой Тоба показано томографическое сечение (справа)
После этого вода начинает просачиваться вверх через мантийный клин. По пути она видоизменяет породы мантии, делая их более легкоплавкими и менее плотными. В результате подъема этих пород под корой формируется огромный резервуар частично расплавленного мантийного вещества с высоким содержанием флюидов. В томографической модели этот очаг прослеживается, как аномалия с пониженными сейсмическими скоростями размером около 50 000 куб. км. В проекции на поверхность кальдеры форма этой аномалии почти идеально совпадает с областью «вспучивания» земной поверхности вокруг кальдеры на высоту более одного километра.
Мантийные породы в этом резервуаре, несмотря на их сильную разогретость, остаются более тяжелыми, чем породы коры. Поэтому далее подниматься через кору они не могут. Другое дело – вода. После прохождение через мантийный клин ее температура может достигать 1300 градусов, но вследствие большого давления она остается в жидком состоянии. Она может спокойно продолжать мигрировать вверх через кору, являясь при этом чрезвычайно эффективным способом переноса тепла. Многочисленные землетрясения, регистрируемые в низах коры под Тобой, вероятно, являются отражением этого процесса. Миграция горячей воды приводит к разогреву и плавлению пород в верхней коре, в результате чего на глубинах между 7 и 15 км формируется еще один магматический очаг. Подробно структура этого очага обсуждалась в другой работе тех же авторов (Jaxybulatov et al., 2014), ранее опубликованной в журнале Science.
Частично расплавленное вещество в верхнекоровом очаге оказывается насыщенным водой, по-прежнему находящейся в жидком состоянии. При достижении некоторого порогового значения часть воды из-за декомпрессии или слишком высокой температуры может преобразоваться в пар. Это существенно повысит давление, в результате чего могут образоваться новые трещины в коре, по которым устремится новая порция вскипающей воды. Этот лавинообразный процесс в итоге способен привести к взрыву огромного объема.
Основной причиной суперизвержений является накопление в недрах Земли воды, которая, как это ни парадоксально, является наиболее взрывоопасным веществом на Земле. Рисунок И. Кулакова, бумага, акварель
Такой механизм объясняет периодичность суперизвержений и их силу. Действительно, для того чтобы зарядить «бомбу замедленного действия» требуется накопление критического объема воды, которая должна прийти из мантии. Таким образом, суперизвержения в районе Тобы будут продолжаться до тех пор, пока происходит погружение под Суматру хребта Исследователей, привносящему в мантию аномальное количество воды. Вместе с тем, учитывая то, что последнее извержение вулкана Тоба произошло только 76000 лет назад, а интервалы между суперизвержениями составляют несколько сот тысяч лет, скорее всего, в ближайшей исторической перспективе катастрофическое извержение этого вулкана человечеству не грозит.
Д.г.-м.н. И. Ю. Кулаков (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН)
Источник: «НАУКА из первых рук»