Джордж и ледяной спутник

Чтобы на планете – не важно какой – появились вулканы, необходим источник тепла и что-то, что способно плавиться. На Земле источником тепла служит её внутреннее тепло (в основном оставшееся после возникновения планеты и выделяемое в ходе непрерывного радиоактивного распада её горных пород). То, что способно плавиться, – это земная мантия, слой породы под тонкой внешней земной корой, на поверхности которой мы живём. На самом деле мантия скорее твёрдая, но достаточно горячая для того, чтобы медленно течь – ползти, – примерно как очень вязкая жидкость. Чем глубже, тем она горяче́е – у поверхности около 500 °С (вдвое жарче, чем в духовке, когда там печётся пирог), а ближе к расплавленному внешнему ядру более 4000 °С (как в самых горячих печах, созданных человеком). По мере продвижения в недра Земли давление тоже растёт – в точности как при погружении на дно бассейна.

Итак, мантия хотя и очень горячая, но всё-таки твёрдая. У природы есть два способа её растопить. В некоторых местах – например в Исландии, где тектонические плиты раскололись и удаляются друг от друга, или в недрах под Гавайями, где пузыри из глубокой, горячей мантии медленно поднимаются вверх, как парафин в лавовой лампе, – давление внутри мантии падает. Благодаря этому снижается температура плавления мантии. Вы, возможно, наблюдали, как в горах, где давление ниже, чайник вскипает при более низкой температуре. И второй способ – это когда к мантии добавляются примеси, и от этого она плавится, – так мы посыпаем дороги и тротуары солью, чтобы растопить лёд. Это происходит в зонах тектонического разлома, где тектонические плиты наползают друг на друга, – как, например, в недрах Японии и Индонезии. Одна плита уходит под другую, её край погружается в мантию, и тогда в мантийные породы попадают вода и другие вещества.

Когда мантия плавится, из неё изливается жидкая порода – магма. Магма жиже окружающих пород, и поэтому она поднимается вверх, к поверхности Земли. Этот путь может быть очень быстрым, особенно под океанами, где земная кора тонкая. А может быть и долгим – на суше, в местах с толстой континентальной корой. Чем дольше длится путь, тем больше времени требуется магме, чтобы остыть и сгуститься.

Но что заставляет магму с силой вырываться из земли, а не просто выползать, как джем из пончиков? Магма содержит газы, такие как водяной пар и растворённый в нём углекислый газ. Когда магма поднимается и давление падает, газы выходят из раствора и пузырятся. Поднимаясь выше, эти пузыри растут и растут, пока не достигнут поверхности, и иногда взрываются. Нечто похожее происходит, когда вы быстро открываете бутылку колы, особенно если кто-то любезно позаботился о том, чтобы сначала её хорошенько встряхнуть! Чем гуще магма, тем лучше она удерживает пузыри газа. Это одна из причин, почему некоторые извержения вулканов мощнее, чем другие.

Так мы объясняем бо́льшую часть вулканической деятельности на Земле. Но Земля – не единственное место в нашей Солнечной системе, где есть вулканы. Посмотрите хотя бы на полную Луну в ясную ночь. Эти большие тёмные пятна (мы называем их «морями», потому что раньше астрономы думали, что это моря) на самом деле – застывшие лавовые отложения.

На Марсе есть гигантские вулканы, в том числе Гора Олимп. Это – самый большой из известных вулканов: высота его больше двадцати километров, а площадь – с американский штат Аризона.

И наша Луна, и Марс – меньше Земли, поэтому они остывали быстрее, так что вулканы на них потухшие. Венера примерно одного размера с Землёй, и недавние результаты исследований космического аппарата «Венера-экспресс» принесли поразительные свидетельства: возможно, на этой планете есть свежие потоки лавы!

Дальше в Солнечной системе мы видим более экзотические формы вулканизма на спутниках планет – газовых гигантов. У Юпитера более шестидесяти подтверждённых спутников, и на некоторых из них имеются вулканы. У Ио, ближайшего к планете крупного спутника, вулканическая активность наивысшая во всей Солнечной системе. Ио нагревается – как мячик для сквоша в руке, – растягиваясь и сжимаясь под действием мощнейших приливных сил со стороны планеты-гиганта, вокруг которой она обращается. Вулканы на Ио действующие, они выпускают столбы газа и пыли на сотни километров в космос – невероятное зрелище! Скованная льдом Европа – спутник Юпитера – тоже очень интересна. У неё молодая поверхность, где совсем мало кратеров. Видимо, ледовые вулканы постоянно покрывают её поверхность водянистой магмой.

В 2005 году космический зонд «Кассини» заметил фонтаны пара и льда, вырывающиеся в космос с одного из спутников Сатурна – Энцелада. Ещё дальше от Солнца космический зонд «Вояджер-2» увидел тёмные столбы, вздымающиеся от одного из спутников Нептуна – Тритона; возможно, эти столбы состоят из азотного льда, а создающая их сила – это тепло далёкого Солнца.

Недавние открытия каменистых планет за пределами нашей Солнечной системы означают, что, возможно, во Вселенной существуют совершенно неизвестные виды вулканизма, которые ещё предстоит открыть нам и будущим поколениям учёных – не исключено, что это будете вы. Свет от этих планет, достигающий Земли, позволяет нам представить себе их атмосферу. А если атмосферные газы имеют вулканическое происхождение, то вулканизм может оказаться первым геологическим процессом, который мы увидим вне Солнечной системы.

Я часто с восторгом думаю, сколько всего нам предстоит узнать и понять о вулканах нашей собственной планеты. А уж от мысли о том, что существует ещё целая Вселенная неисследованных вулканов, у меня вообще кружится голова!

Тамсин