Вулканические системы — это сложные и переменчивые сети подземных каналов. Даже внутри одного вулкана они могут работать по-разному. Международная группа ученых под руководством Корнельского университета выяснила, что два исторических извержения Этны имели совершенно разные механизмы. Это открытие помогает геологам точнее оценивать риски будущих катастроф.
Что делает извержение взрывным?
Профессор Эстебан Газель, возглавляющий исследование, сравнивает вулкан с бутылкой газировки. Если открыть её аккуратно, газ выходит спокойно. Но стоит встряхнуть — и произойдет взрыв. Главные действующие лица — летучие вещества, в первую очередь вода и углекислый газ. Долгое время ученые считали главным виновником извержений воду. Однако в 2023 году группа Газеля доказала, что CO₂ тоже способен вызывать взрывные события.
Как заглянуть в недра вулкана?
Исследователи разработали метод, основанный на рамановской спектроскопии. Они изучают крошечные пузырьки в кристаллах магмы — в десятки раз тоньше человеческого волоса. По плотности CO₂ в этих пузырьках вычисляют давление, а по давлению — глубину, на которой зарождалось извержение. Это позволяет реконструировать систему каналов с невероятной точностью.
Два извержения — два сценария
Этна — относительно спокойный вулкан, но в прошлом она переживала мощные взрывы. Одно из самых сильных извержений произошло в 122 году до нашей эры. Магма поднималась с глубины 22 км, но застряла на мелководье (2–5 км) на несколько недель, медленно выделяя газ, прежде чем рвануть.
Совсем иначе вело себя извержение Fall Stratified, случившееся почти 4000 лет назад. Магма рванула с глубины 24–30 км за считанные часы, подпитываемая высоким содержанием CO₂.
«Этна — редкий вулкан, где конкурируют два типа летучих веществ, — поясняет Газель. — Если порог CO₂ превышен, извержение идет из глубоких слоев и очень быстро. Если доминирует вода — процесс контролируется на мелководье».
Мифология и наука
Сейчас команда применяет свой метод к вулканам Чили, Гавайев и других регионов. «В идеале — на каждом вулкане планеты. Это данные для физических моделей, которые лежат в основе оценки рисков», — говорит Газель.
А еще Этна — место из греческих мифов: под ней похоронены гиганты Тифон и Энцелад, побежденные богами. «Система каналов одного извержения напоминает змеевидного Тифона, другого — меньшего Энцелада, — улыбается ученый. — Работая на Этне, невозможно не соприкоснуться с историей, литературой и великолепной кухней».
Итоги работы опубликованы в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
Изображение: Josep Renalias. Собственная работа / ru.wikipedia.org / CC BY 2.5
