Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной

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 тепла, чтобы превратиться в пар. Если вы когда-нибудь окажетесь рядом с подобным вулканическим взрывом, вы умрете по одной из следующих причин: (а) очень сильно обгорите, (б) кусочек магмы пробьет ваше тело насквозь, (в) сила взрыва превратит ваши органы в папье-маше, (г) от всего вышеперечисленного.

Закачать воду в магму – непростая задача. Вулкан Гавр, похоже, нашел творческий способ. Дюриг и его коллеги взяли куски застывшей вулканической породы и немного расплавили их в лаборатории, чтобы приблизить к первоначальному состоянию. Они закрепили их, налили сверху немного воды и взорвали под ними газ под давлением, чтобы появилось несколько трещин. Вода проникала в эти трещины и встречалась с горячими расплавленными внутренностями породы, сильно нагревалась и расширялась. В результате возникло еще больше трещин, еще больше воды сталкивалось с горячей породой, и вуаля – бум! Произошел подводный взрыв [20].

Но из-за чего вообще появляются трещины в вулканической породе, которая вот-вот взорвется? «Это хороший вопрос», – отвечает Дюриг, что в переводе с научного означает «мы еще не знаем». Нам предстоит еще много работы, но тот факт, что вулканологи сами производят вулканические взрывы, вместо того чтобы ждать, пока взорвется настоящий вулкан, – это очень здорово.