Супервулкан показує ознаки пробудження, яке занурить світ у хаос

Флегрейські поля, які зараз вважаються одним масивним супервулканом, починають вирувати, що викликає занепокоєння наукової спільноти. Ці вулканічні поля, розташовані на захід від Неаполя, Італія, входять до вісімки найбільших у світі джерел вулканічного вуглекислого газу. З 2005 року одне з них — кратер Сольфатара — вивільняє дедалі більші обсяги газу, привертаючи увагу дослідників і місцевих мешканців.

Викиди газу в кратері Сольфатара

Джанмарко Буоно, вулканолог з Італійського національного інституту геофізики і вулканології (INGV), очолює дослідження, щоб зрозуміти, що стоїть за цим сплеском газових викидів.

«Оцінка джерела вуглекислого газу важлива для правильної реконструкції того, що відбувається в магматичній і гідротермальній системах», — каже Буоно.

Його команда прагне створити інструмент, який може відрізнити вуглекислий газ, що надходить з магми, від вуглекислого газу, що виділяється в результаті інших процесів, — метод, який може бути корисним у вулканічних регіонах по всьому світу.

Що таке супервулкан?

У найпростішому розумінні, супервулкан — це, по суті, вулкан на стероїдах. Це масивна вулканічна система, здатна виробляти виверження в тисячі разів потужніші, ніж звичайний вулкан. Ці виверження можуть викидати в атмосферу понад 1000 кубічних кілометрів матеріалу, що може мати катастрофічні наслідки для глобального клімату та навколишнього середовища. Ви, напевно, чули про такі місця, як Єллоустонський національний парк у США — це один з найвідоміших супервулканів.

Коли вивергається супервулкан, він може утворити гігантську кальдеру — величезний кратер, який може простягатися на десятки миль. Масштабність цих вивержень робить їх рідкісними, але вони, безумовно, є предметом пильної уваги вчених через їхній потенційний вплив на життя на всій планеті.

Цифри говорять багато про що

Сьогодні кратер Сольфатара щодня викидає від 4 000 до 5 000 тонн вуглекислого газу. Для порівняння, це еквівалентно викидам від спалювання близько 500 000 галонів бензину щодня. У своїй нещодавній статті, опублікованій в журналі Geology, Буоно та його колеги підрахували, що від 20% до 40% цього вуглекислого газу утворюється внаслідок розчинення кальциту в навколишніх породах. Решта від 60% до 80% пов’язані з підземною магмою.

Наука про газ з кратера Сольфатара

Коли магма рухається ближче до поверхні Землі, тиск зменшується, що призводить до виходу газів, які були в пастці всередині. Ці гази включають водяну пару, вуглекислий газ і діоксид сірки. Вчені пильно стежать за вулканами, відстежуючи землетруси, вимірюючи деформацію ґрунту та аналізуючи гази, що виділяються з фумарол — отворів у земній корі, які випускають пару і гази.

Збільшення викидів газу може бути ознакою потенційної вулканічної активності. Однак не кожне збільшення призводить до виверження. Іноді вуглекислий газ виділяється при взаємодії гарячих підземних флюїдів з гірськими породами, а не з самої магми.

Моніторинг змін протягом десятиліть

З 1983 року Італійський національний інститут геофізики і вулканології стежить за газовими викидами з кратера Сольфатара. Вивчаючи співвідношення азоту, гелію та вуглекислого газу, дослідники спочатку дійшли висновку, що гази походять переважно з глибинних джерел магми.

Супутниковий знімок Флегрейських полів і кратера Сольфатара, що показує великий кальдерний супервулкан на захід від Неаполя, Італія. Він є частиною Кампанської вулканічної дуги, до якої входить вулкан Везувій. Вид з супутника на Флегрейські поля і кратер Сольфатара — великий кальдерний супервулкан на захід від Неаполя, Італія. Він є частиною Кампанської вулканічної дуги, до якої входить Везувій.

«Ми зосередилися переважно на геохімічних варіаціях, особливо на вуглекислому газі, гелії та азоті, оскільки вони є неактивними речовинами. Вони містять інформацію про те, що відбувається в магмі», — пояснює Буоно.

Але все почало змінюватися у 2005 році. Дані почали відхилятися від типових хімічних сигнатур газів, що утворюються в магмі. Цей зсув продовжувався з часом, супроводжуючись підвищенням температури в неглибокій гідротермальній системі. До 2012 року рівень тривоги для регіону було підвищено із зеленого до жовтого, що свідчило про підвищену активність, але не про безпосередню загрозу виверження.

Підказки від рухів Землі

Цей регіон зазнав змін не лише під землею. Спостерігалися також невеликі землетруси та помітні деформації ґрунту. Ці ознаки вказували на циркуляцію гарячих флюїдів під поверхнею. Коли ці гарячі, кислі флюїди взаємодіють з кальцитом у гірських породах, вони можуть вивільняти додатковий вуглекислий газ.

Попередні дослідження з використанням керна з місцевих порід показали, що присутній кальцит має склад, подібний до газів, що виділяються. На основі цієї інформації команда Буоно підрахувала, що від 20% до 40% вуглекислого газу в кратері Сольфатара походить від розпаду кальциту у вміщуючих породах.

Флегрейські поля мають довгу вулканічну історію, з активністю, що сягає приблизно 40 000 років. Останнє виверження відбулося в 1538 році. З 1950-х років регіон пережив кілька фаз неспокою, нагадуючи нам, що геологія Землі завжди в русі.

Чому це важливо?

Розуміння джерела викидів вуглекислого газу у вулканічних регіонах має вирішальне значення для громадської безпеки та моніторингу навколишнього середовища. Розрізняючи гази, що виділяються з магми, та гази, що утворюються в результаті інших процесів, вчені можуть краще прогнозувати вулканічну активність та оцінювати потенційні ризики.

Дослідження Буоно не лише проливає світло на складні взаємодії під Флегрейськими полями, але й надає інструменти, які можуть бути застосовані до інших вулканічних областей. Як він зазначає: «Наша мета — надати інструмент для кращого розрізнення внеску магматичного і немагматичного вуглекислого газу, який також може бути застосований до інших систем».

Кратер Сольфатара і майбутнє

Підсумовуючи, можна сказати, що з’ясування того, що насправді відбувається під Флегрейськими полями і кратером Сольфатара, має велике значення — не тільки для любителів науки, але й для всіх, хто живе на Землі.

Команда Буоно показала, що сплеск викидів вуглекислого газу — це не просто магма, яка прокладає собі шлях нагору. Значна частина цього газу насправді надходить від гарячих флюїдів, що взаємодіють з багатими на кальцит породами під землею. Така інформація — на вагу золота, адже вона допомагає нам пильніше стежити за вулканічною активністю і, що ще важливіше, убезпечує людей.

Забігаючи наперед, слідкувати за цими викидами та розуміти їхні джерела є ключовим моментом. Знаючи, чи походить вуглекислий газ з магми, чи з взаємодії гірських порід, вчені можуть краще передбачити, що буде далі.

Флегрейські поля є яскравим нагадуванням про те, що наша планета завжди в русі. Такі вчені, як Буоно, продовжуватимуть розгадувати таємниці під нашими ногами, допомагаючи нам зрозуміти динамічну планету, яку ми називаємо домом. Повний текст дослідження опубліковано в журналі 
Geology.