Первые признаки извержения супервулкана появляются за год до его начала

«Мегаизвержение» супервулкана — катастрофа, угрожающая не только человечеству, но и всем экосистемам Земли. Но она не начнётся без предупреждения — примерно за год до начала происходят изменения, которые можно отследить.

Такое заключение было сделано на материале нового микроскопического анализа кристаллов кварца из пемзы, взятой из туфа Бишопа в Восточной Калифорнии, места извержения супервулкана, которое сформировало район Кальдеры Лонг-Велли (англ. Long Valley Caldera) 760 000 лет назад.

Статья «Год до взрыва супервулкана» (The Year Leading to a Supereruption) опубликована 20 июля в журнале PLOS One. Её авторы — Гильерме Гуальда (Guilherme Gualda) из университета Вандербильта (Vanderbilt University) и Стивен Саттон (Stephen Sutton) из Чикагского университета.

«Эволюция магматического тела гигантского супервулкана характеризуется событиями, происходящими в разных временных масштабах, — говорит Гуальда. — Десятки тысяч лет нужны для того, чтобы образовалось достаточное количество эруптивной магмы. Однажды образовавшись, это гигантское магматическое тело находится в неустойчивом состоянии на протяжении от столетий до нескольких тысячелетий. Теперь мы показали, что начало процесса декомпрессии, при котором выделяются пузырьки газа, дающие силу извержению, начинается менее чем за год до извержения».

Гуальда и Саттон проанализировали десятки мелких кристаллов кварца туфа Бишопа. Предыдущие исследования кристаллов кварца нескольких супервулканов, в том числе Лонг-Велли, показали, что они имеют отличительные особенности края поверхности. Эти исследования позволили сделать вывод, что эти особенности образуются менее чем за столетие до извержения.

В новом исследовании использовался более точный метод измерения времени роста края кристалла, основанный на изменении концентрации титана. Исследователи установили, что концентрация титана в кварце напрямую коррелирует с количеством испускаемого света, если материал облучать быстрыми электронами (эффект катодолюминесценции). Это позволило использовать катодолюминесцентные изображения в высоком разрешении для измерения вариаций концентрации титана и, исходя из этого, для определения темпов роста края кристалла.

«Максимальное время роста края находится в диапазоне от приблизительно одной минуты до 35 лет, с медианой около 4 дней. Более 70% изучаемых особенностей сформировались менее чем за год, это показывает, что рост края кристаллов происходил в основном в последние дни, месяцы до извержения, в условиях высокого пересыщения. Это позволяет предположить, что рост края кристалла означает начало процесса декомпрессии и перехода преэруптивного состояния в извержение», — говорится в статье.

По данным Гуальда, период декомпрессии, вероятно, будет сопровождаться расширением магматического тела, которое можно обнаружить и на поверхности. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, какие именно признаки надвигающегося извержения следует искать на поверхности.

Извержения супервулканов произошли в целом ряде мест по всему миру в недавнем геологическом прошлом. Самое последнее было в вулканической зоне Таупо в Новой Зеландии 26 500 лет назад. За последние пару миллионов лет произошло около десяти мегаизвержений, и нет оснований предполагать, что их не будет в будущем.

Самый известный супервулкан — Йеллоустон, его извержение может быть губительным для биосферы в результате длительного снижения температуры на всей планете, гибели растительности и изменения состава атмосферы. На территории России находится Камчатский супервулкан.

«Насколько мы можем судить, никакое из этих мест в настоящее время не имеет магматического тела, необходимого для мегаизвержения, — сказал Гуальда. — Однако они являются местами, где супер-извержения произошли в прошлом, и очень вероятно, что произойдут в будущем».