Głęboko pod powierzchnią ziemi w amerykańskich stanach Kalifornia i Wyoming drzemią dwa superwulkany o niewyobrażalnej zaciekłości. Jeśli wybuchną, w ciągu kilku godzin cała zachodnia część Stanów Zjednoczonych zostanie pokryta grubą warstwą pyłu wulkanicznego. Każdy z tych wulkanów eksplodował co najmniej cztery razy w ciągu ostatnich dwóch milionów lat! Ziejące ogniem potwory o podobnej mocy czekają na swój czas w głębinach Indonezji i Nowej Zelandii.
Odliczanie się rozpoczęło
Erupcję superwulkanu o niszczycielskiej sile można porównać tylko z upadkiem asteroidy średniej wielkości. Ale ten potwór budzi się dziesięć razy częściej - mniej więcej raz na kilkaset tysięcy lat - i powoduje najbardziej dramatyczną klęskę żywiołową, jaka może spotkać ludzkość. Co więcej, oprócz chwilowych konsekwencji tego tragicznego wydarzenia, wystąpią również odległe, na przykład, nieprzewidywalne zmiany globalnego klimatu. Nie dziwi więc wielkie pragnienie badaczy, aby zrozumieć przyczyny tego zjawiska, aby jeśli nie zapobiec temu morderczemu kataklizmowi, którego oczywiście ludzie nie mogą zrobić, to przynajmniej go przewidzieć. Naukowcy zajmują się tym problemem od lat pięćdziesiątych XX wieku, ale dopiero w ostatnich dziesięcioleciach nastąpił namacalny przełom w zrozumieniu mechanizmów działających wewnątrz superwulkanów.
Calderas
Słowo „kaldera” pochodzi od hiszpańskiej kaldery, co oznacza „duży kocioł” i odnosi się do owalnego lub okrągłego wgłębienia na szczycie wulkanu, zwykle powstałego po erupcji. Są to kaldery o wielkości 30-60 kilometrów i głębokości kilku kilometrów. Zwykle powstają, gdy podziemne pustki pod wulkanami (wulkanolodzy nazywają je komorami magmowymi) przelewają się, a magma pod wysokim ciśnieniem wpada do otworów wentylacyjnych „zatkanych” przez zestalone masy skalne. I jest eksplozja! Wspomniane ogromne kaldery zostały wygenerowane przez prawdziwe superwulkany, setki i tysiące razy większe niż te znane naukowcom! Oczywiste jest, że komory magmy pod tymi kalderami były potworne.
W Parku Narodowym Yellowstone znajdują się trzy stosunkowo młode kaldery superwulkanów. Powstały w różnym czasie - 640 tysięcy lat temu, 1,3 miliona i 2,1 miliona lat temu.
Film promocyjny:
Komory magmowe
W ciągu ostatnich dwóch milionów lat cztery superwulkany na terenach Parku Narodowego Yellowstone w Wyoming, Long Valley w Kalifornii, Toba na Sumatrze i Taupo w Nowej Zelandii wyrzuciły 750 kilometrów sześciennych magmy z trzewi naszej planety!
Od połowy lat 70. XX wieku prowadzone są badania nad osobliwościami powstawania komór magmowych. Naderupcje powstają w wyniku pojawienia się pionowych pęknięć pod wpływem ciśnienia magmy, docierających do powierzchni Ziemi. Magma unosi się wzdłuż tych pęknięć, zwielokrotniając ich liczbę w kole. Powstaje rodzaj pierścienia, wewnątrz którego uformowany jest masywny cylinder pozbawiony podparcia. Zapada się w pustą komnatę magmową, jak dach domu, który stracił ściany! To załamanie wyciska pozostałą magmę i gazy w komorze, pędząc do pierścieniowych otworów wentylacyjnych.
Drobne kryształy rozwiążą duży problem
Od dawna obserwowano, że fragmenty skały wulkanicznej składają się z drobnych kryształków. Jednak dopiero pod koniec lat 80. XX wieku można było rozpocząć ich dokładniejsze badanie. W ostatniej dekadzie geochemicy poważnie zainteresowali się kryształami minerału cyrkonu, wchodzącymi w skład skał wulkanicznych. Minerał zwrócił ich uwagę dużą odpornością na wysokie temperatury i ciśnienie. Okazało się, że kryształy cyrkonu zawierają tlen-18, który nie ma 8 neutronów w jądrze atomowym, jak tlen atmosferyczny, ale 10! Dodatkowo w badanych próbkach kryształów cyrkonu było mało izotopu tlenu - mniej niż w magmie! Oznaczało to, że cyrkonia powstała ze skał obmywanych przez deszcz lub kruszący się śnieg!Na podstawie badań kryształów cyrkonu geochemicy byli w stanie opracować metodę oceny prawdopodobieństwa zbliżających się erupcji superwulkanicznych. To prawda, że są różne opinie na temat interpretacji dokonanych szacunków. Przynajmniej niektórzy geochemicy przewidują nieuchronny początek nowego cyklu wulkanizmu.
Powstały nieporozumienia co do konsekwencji super-erupcji. O wybuchowości uwalniania magmy z komór magmowych decydują dwa czynniki - lepkość tej substancji, czyli szybkość jej wypływu oraz różnica ciśnień w komorze magmowej i na powierzchni ziemi. Aby sprawdzić to założenie, przeprowadzono specjalne badania. W szczególności zbadał charakter wypływu magmy na poziomie mikroskopowym.
Konsekwencje super-erupcji
Rozważono kilka modeli tych procesów. W jednej wersji zasymulowano erupcję superwulkanów na dużą skalę w Long Valley i Parku Narodowym Yellowstone pod warunkiem przegrzania popiołu i gazów, które w tym przypadku wpadłyby w górne warstwy stratosfery na wysokość 50 kilometrów. Gdy „dach” nad komorą magmową zapadnie się, ogromne szare chmury wydobywające się z otworu wentylacyjnego rozproszą się poziomo wokół kaldery. Te przepływy, które są formacjami pośrednimi między lawą a popiołem, będą się rozprzestrzeniać niezwykle szybko - z prędkością do 400 kilometrów na godzinę! Samochody, a nawet lekkie samoloty nie będą w stanie przed nimi „uciec”. Ponadto strumienie szarych chmur będą bardzo gorące - do temperatury 600-700 stopni Celsjusza.
Oznacza to, że spalą wszystko dookoła w promieniu kilkudziesięciu kilometrów. Wspomniane szare chmury pozostawiają jeszcze bardziej złowieszcze i dalekosiężne konsekwencje.
Na obszarze setek kilometrów wokół superwulkanu grudki biało-szarego popiołu będą wypadać przez kilka dni lub nawet tygodni. Nawet w promieniu 300 kilometrów grubość spadającego popiołu będzie wynosić co najmniej pół metra. Jeśli miesza się z deszczem, mokry, a przez to ciężki popiół, będzie zapadał się na dachach wielu budynków mieszkalnych. W promieniu 200 kilometrów wokół kaldery nawet w południe będzie ciemno jak o zmierzchu. Oprócz tego, co zostało powiedziane, wspomnimy o awariach prądu w miastach, zatykaniu się popiołem żeglownych rzek, nieodwracalnych szkodach dla rolnictwa.
Kolejnym czynnikiem jest kwas siarkowy
Spośród wielu gazów emitowanych przez wulkany dwutlenek siarki jest szczególnie szkodliwy dla środowiska. Reaguje z atmosferycznym tlenem i wodą, tworzy kropelki niezwykle toksycznego kwasu siarkowego. To właśnie te kropelki blokują światło słoneczne, zamieniając dzień w noc i „zapewniając” naszej planecie chłód. Sytuacja ta upodabnia się do słynnej „zimy nuklearnej”, przewidzianej jako katastrofalny wynik wojny nuklearnej. Specyfika cykli hydrologicznych na Ziemi polega na tym, że samooczyszczanie się planety przed skutkami erupcji superwulkanicznych zajmie dziesięciolecia! Co ciekawe, w 1996 roku glacjolodzy zbadali próbki pokrywy lodowej z Grenlandii i Antarktydy i znaleźli tam ślady kwasu siarkowego w warstwach odpowiadających czasowi erupcji wulkanu Toba na Sumatrze, która miała miejsce 74 tysiące lat temu!Następnie z wnętrzności planety wydalono 2800 kilometrów sześciennych lawy i popiołu, a globalna temperatura powietrza spadła średnio o 5-15 stopni Celsjusza! Nawiasem mówiąc, naukowcy odkryli, że większość kwasu siarkowego wyparowała z lodu w ciągu sześciu lat!
Nie zapominajmy o ozonie
Geochemicy przeprowadzili specjalne badanie szczególnie skutecznego utleniacza - ozonu. Jest to gaz, który chroni całe życie na Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym słońca. Kiedy ozon w stratosferze wchodzi w interakcję z dwutlenkiem siarki, powstaje kwas, który wraz z deszczem opada na ziemię. Tutaj wchodzi w interakcję z popiołem wulkanicznym. W ten sposób następuje ścieńczenie ochronnej warstwy ozonowej.
W wyniku erupcji góry Pinatubo na Filipinach w 1991 roku ochronna warstwa ozonowa w atmosferze została rozrzedzona o 3-8 procent!
Magazyn: Sekrety XX wieku №22. Autor: Leonid Prozorov