Може бути катастрофа: стародавній супервулкан, який спав 7300 років, знову заповнюється магмою

Чому науковці занепокоєні?

Деякі вулканічні системи виявляють настільки руйнівну силу, що якби всю їхню магму зібрати у басейн площею 3 – 4 квадратні кілометри, то він би заповнився до висоти приблизно 12 кілометрів. Після таких масштабних подій на місці гори залишається лише величезна та відносно мілка западина, яку називають кальдерою. Саме до таких об'єктів належить підводна кальдера Кікай, розташована поблизу берегів Японії, остання катастрофа якої відбулася приблизно 7 300 років тому, пише Phys.org.

То було наймасштабніше виверження в поточному геологічному періоді – голоцені. Хоча науці відомо, що подібні системи здатні до повторних вибухів, механізми підготовки до них досі залишаються загадкою, що робить прогнозування майже неможливим.

Для розв'язання цієї проблеми геофізик Сеама Нобуказу з Університету Кобе разом із колегами з Японського агентства морських наук і технологій (JAMSTEC) провів масштабне дослідження. Підводне розташування об'єкта парадоксальним чином стало перевагою, оскільки дозволило застосувати системне сканування на великих площах.

Науковці використали масиви пневматичних гармат для створення штучних сейсмічних імпульсів, а спеціальні донні сейсмометри фіксували, як ці хвилі проходять крізь земну кору. Така технологія допомогла детально вивчити стан надр під вулканом.

Результати роботи, оприлюднені 27 березня у науковому виданні Communications Earth & Environment, підтвердили існування величезного резервуара, заповненого магмою, безпосередньо під місцем стародавнього виверження.

Дослідникам вдалося встановити його точні розміри та форму. Аналіз показав, що за своїм розташуванням і масштабами це той самий магматичний басейн, який живив вулкан тисячоліття тому. Однак подальше вивчення принесло несподіване відкриття: речовина всередині резервуара не є залишками після минулого вибуху.

Усе починається знову

Протягом останніх 3 900 років у центрі кальдери поступово формувався новий лавовий купол. Хімічний аналіз матеріалів цього купола та іншої недавньої активності продемонстрував, що їхній склад суттєво відрізняється від того, що вивергалося 7 300 років тому.

Це дає підстави стверджувати, що під куполом зараз накопичується абсолютно нова магма, яка нещодавно потрапила в систему. На основі цих даних було запропоновано загальну модель того, як відновлюються запаси енергії в гігантських кальдерах.

Запропонована модель повторного наповнення магмою узгоджується з даними про стан інших відомих супервулканів, таких як Єллоустоун у Сполучених Штатах Америки або Тоба в Індонезії.

Що це нам дає?

Розуміння циклів постачання магми після катастрофічних подій є критично важливим для безпеки планети. Сеама Нобуказу зазначає, що головною метою команди є вдосконалення методів спостереження, щоб точно визначати ключові індикатори майбутніх гігантських вивержень.

Подальші дослідження допоможуть глибше зрозуміти процеси ін'єкції нової розплавленої породи в кору та підготуватися до можливих викликів з боку прихованих під водою велетнів.

Яка різниця між звичайним вулканом і супервулканом?

Звичайний вулкан і супервулкан відрізняються насамперед масштабом вивержень та їхніми наслідками для планети. Супервулкан не є просто "більшою версією", а радше регіональною вулканічною системою з потенціалом до катастрофічних подій.

• Звичайні вулкани формують конічні гори чи щити з чітким жерлом, через яке виходить лава.
• Супервулкани не мають помітної вершини – після мегавиверження утворюється кальдера (величезна западина), бо дах магматичної камери обвалюється.

Кальдери супервулканів, як-от Єллоустоун (США) чи Тоба (Індонезія), сягають десятків кілометрів у діаметрі, а їхня активність проявляється через гейзери, фумароли та землетруси. Виверження супервулкана може тривати від днів до десятиліть, з пірокластичними потоками товщиною сотні метрів, що покривають тисячі квадратних кілометрів.

Звичайні виверження загрожують локальним регіонам – цунамі, лавовими потоками чи випадінням попелу на сотнях кілометрів довкола. Супервулкани ж викликають глобальні кліматичні зміни: попіл у стратосфері блокує сонце по всій планеті, спричиняючи "вулканічну зиму" на роки, як після Тоби 74 тисячі років тому – найбільшого виверження за 28 мільйонів років.

За останні 17 мільйонів років сталося лише 12 таких подій, з частотою раз на 50 тисяч років, що робить їх рідкіснішими за падіння великих астероїдів. Наслідки включають масове вимирання, голод і охолодження планети на 5 – 10 градусів.

На планеті близько 20 супервулканів, серед них Єллоустоун, Камп Флегрей (Італія) та Таупо (Нова Зеландія). Звичайних же вулканів набагато більше. За різними оцінками, по всій планеті можна знайти щонайменше 1500 активних наземних вулканів. Щороку вивергаються від 50 до 70 з них. Одночасно в стані виверження зазвичай перебувають близько 20 об'єктів по всьому світу.

Підводних вулканів значно більше – за оцінками вчених, на дні океанів може бути понад мільйон вулканічних структур. Більшість із них невеликі, але саме вони відповідальні за 75% усього річного об’єму магми, що виходить на поверхню.