Дремлющие драконы: чем грозят Земле извержения супервулканов и можно ли их предсказать

Популярная теория гласит, что семьдесят тысяч лет назад один из них едва не погубил человечество. Никто толком не знает, когда может произойти новая катастрофа. Но вулканологи делают все возможное, чтобы она не застала нас врасплох.

Пятого апреля 1815 года в Индонезии началось одно из сильнейших извержений на Земле за последние два тысячелетия. Вулкан Тамбора извергнул около 100 км³ вещества (это четыре Рыбинских водохранилища). Выброшенный в атмосферу диоксид серы, соединившись с влагой, превратится в серную кислоту. Взвешенные капли кислоты, пыль и пепел сработали как зонтик, отражающий солнечные лучи.

Трое суток территория размером с Францию, на которой проживали миллионы людей, была во власти кромешной тьмы. Следующий 1816 год был назван в Европе годом без лета. В Венгрии и Англии летом выпадал снег, а в Северной Америке не вызрел урожай. В Ирландии и Уэльсе настал голод. Следующие несколько зим тоже были аномально холодными.

И по сей день 1816 год остается самым холодным с начала метеорологических наблюдений. В США его прозвали «Eighteen hundred and frozen to death», что можно перевести как «Тысяча-восемьсот-замерзших-до-смерти».

Из-за аномальной погоды, вызванной извержением Тамборы, в Индии мутировал холерный вибрион. Холера выкосила изрядную часть британской армии и к 1830 году добралась до нашей страны. Это была первая эпидемия холеры в России, и она унесла до 200 тысяч жизней.

Чемпионское звание

Это извержение не сделало Тамбору супервулканом. Чтобы получить это гордое звание, ему нужно было бы выбросить в десять раз больше материала — не менее тысячи кубических километров. Извержение такого масштаба называется суперизвержением и дает статус супервулкана.

Подобный объем выбросов не под силу рядовым вулканам, даже всем вместе. Ежегодно на планете извергается 60–80 огнедышащих гор. Но чтобы взять супервулканическую планку, нужна тысяча вулканов, и с каждого по кубическому километру выбросов в год.

А суперизвержение делает то же в одиночку и за какие-нибудь недели. Вот уж действительно явление геологического масштаба!

Извержение супервулкана может на годы опустить среднегодовую температуру планеты на несколько градусов. Последствия будут глобальными. Не исключено даже оледенение и массовое вымирание видов, но об этом трудно судить.

Климат, а тем более биосфера — сложные системы, на их поведение влияет множество факторов. В истории Земли неоднократно случались и оледенения, и вымирания, но роль супервулканов в этих событиях — дискуссионный вопрос. Наверняка можно сказать одно: в случае суперизвержения «год без лета» покажется теплым и солнечным.

К счастью, супервулканы извергаются редко, а в полную силу — еще реже. В историческое время такого пока не случалось. Но все когда-нибудь происходит в первый раз.

Подземные силы

Как образуются супервулканы? В общем, так же, как и их более скромные собратья. В некоторых местах планеты твердое вещество мантии плавится, образуя магму — смесь жидкого расплава, кристаллов и газов. В основном это происходит на стыках литосферных плит и над «горячими точками», где из глубин мантии поднимается поток раскаленного вещества. Подземный резервуар магмы называется магматическим очагом.

По мере того как в нем накапливаются все новые порции магмы, давление растет, и горячая субстанция стремится прорваться на поверхность. Такой прорыв и есть извержение. Чем дольше магме не удается вырваться на свободу, тем больше ее скапливается в очаге, пока земная кора, наконец, не даст слабину. Суперизвержение — это прорыв очень большого очага, магма в котором копилась десятки тысячелетий и более.

После извержения на месте супервулкана образуется кальдера — округлая впадина в виде огромного котла, диаметром до нескольких десятков километров. Очень долго здесь действуют фумаролы и горячие источники.

Науке известно как минимум десять супервулканов. Некоторые из них давно потухли, а другие грозят новыми извержениями. Расскажем о трех самых изученных супервулканах планеты.

Вулкан, который мог убить всех

Термином «супервулкан» мы обязаны вулкану Тоба и геологу Майклу Рампино из Нью-Йоркского университета. В 2003 году, исследуя потухший вулкан в районе озера Тоба на Суматре, ученый восстановил картину его катастрофического извержения 72–74 тысячи лет назад. Оно настолько выходило из ряда вон, что Рампино назвал Тобу супервулканом.

Считается, что тогда в воздух было выброшено более 2800 км³ вулканического пепла. Вся Южная Азия покрылась его 15-сантиметровым слоем. На территории современной Индии толщина выпавшего пепла местами достигала шести метров, в отдельных районах Малайзии — девяти метров.

Кроме того, в атмосферу попало 6 миллиардов тонн диоксида серы. Из него образовалось 10 миллиардов тонн серной кислоты, что, к примеру, в 25 раз больше, чем все промышленные выбросы на Земле в 2005 году. Это вызвало мощные кислотные дожди и похолодание: капли аэрозоля отражали солнечные лучи.

Суперизвержение Тобы продолжалось около двух недель. По некоторым расчетам, оно привело к понижению средней температуры на планете на 3–3,5 °C в течение нескольких лет. Не исключено, что за ним последовало массовое вымирание видов по всей планете.

По крайней мере, образцы грунта из льдов Гренландии того времени удивительно бедны биогенным углеродом. Кроме того, анализ ДНК человеческих митохондрий показывает, что приблизительно в это время численность людей сократилась до нескольких десятков тысяч. И это совпадение не выглядит случайным.

Впрочем, у ученых нет единого мнения по поводу последствий суперизвержения Тобы. Некоторые исследования показывают похолодание только на 1 °C, а другие вообще не находят свидетельств изменения климата. Точка в этом вопросе еще не поставлена.

Сегодня кальдера Тобы — это озеро шириной 28 км и длиной 100 км. Время от времени там происходят землетрясения, иногда довольно мощные. Это неудивительно: Тоба находится в знаменитом Тихоокеанском огненном кольце, где сосредоточено 80% из 1500 действующих вулканов.

Например, после землетрясения 2004 года в Индийском океане спутники зафиксировали небольшое изменение формы Земли и сдвиг всего острова Суматра на десятки метров (!). Эта активность показывает, что Тобу рано списывать со счетов. Впереди нас может ждать новое грандиозное извержение.

Красное небо над Таупо

Супервулкан Таупо находится на Северном острове Новой Зеландии, все в том же Огненном кольце. Его суперизвержение, произошедшее 26 500 лет назад, стало крупнейшим вулканическим событием за последние 70 тысяч лет после извержения Тобы. По оценкам ученых, тогда было извергнуто более 1170 км³ вулканического материала. Извержение сформировало кальдеру размерами 33х46 км, позже ставшую озером.

После этого Таупо извергался еще 28 раз. Последнее значительное извержение произошло около 180 года н. э. Оно стало одним из самых сильных на планете за последние пять тысяч лет. Эта катастрофа уничтожила жизнь на половине Северного острова, покрыв пеплом территорию в 16 000 км².

Римские и китайские исторические источники донесли до нас сведения о «красном небе» в год извержения. Это значит, что в атмосферу попало много вулканического аэрозоля. Но все-таки это последнее событие не было суперизвержением и не имело глобальных последствий.

Беспокойный исполин

Супервулкан Йеллоустон находится в США. Он расположен над «горячей точкой», где раскаленные массы поднимаются из глубин мантии и плавят окружающее вещество. За последние 17 миллионов лет здесь произошло более 140 извержений, и, как минимум, десять классифицируются как суперизвержения.

Последнее из них произошло более 640 тысяч лет назад. Оно сформировало современную гигантскую кальдеру Йеллоустона (55х72 км), которую можно охватить взглядом лишь из космоса и в которой может целиком поместиться город Токио.

Сегодня под Йеллоустоном по-прежнему жарко. Поток подземного тепла здесь в 30–40 раз больше, чем на остальной территории США. Он питает знаменитые местные гейзеры. Уже почти сто лет центральная часть кальдеры поднимается на несколько сантиметров в год. Ежегодно в Йеллоустоне регистрируются тысячи слабых землетрясений, а порой случаются и сильные. Так, в 1959 году здесь произошло землетрясение с магнитудой 7,5, а в 1975 г. — еще одно с магнитудой 6,1. Все это означает, что вулкан активен и накопил за сотни тысяч лет колоссальную энергию, готовую вырваться.

Когда это случится? Мнения расходятся. В Геологической службе США считают, что не ранее чем через 40–70 тысяч лет. Но в 1999 году британский геолог профессор Мак-Гир подготовил для правительства Великобритании специальный доклад. В нем эксперт заявил, что, по его расчетам, Йеллоустон взорвется к 2074 году. По одному из сценариев компьютерного моделирования извержение ожидалось до 2016 года.

Специалисты Йеллоустонской вулканологической обсерватории пристально следят за подземными толчками, грунтовыми водами и изменениями рельефа. Ученые делают все, чтобы вулканическая катастрофа не застала человечество врасплох. Другое дело, что защититься от нее будет почти невозможно.

Почти конец света

Как будет выглядеть суперизвержение Йелллоустона? За несколько дней или недель до взрыва земная кора в районе вулкана поднимется на десятки метров. По периметру супервулкана возникнут многочисленные кольцевые трещины.

С началом извержения в радиусе 100 км от кальдеры со скоростью до нескольких сотен километров в час пройдут пирокластические потоки — смесь газа, обломков и пепла с температурой 600–700 градусов. Они уничтожат все живое вокруг парка Йеллоустон.

Далее на расстоянии нескольких сотен километров к югу и юго-востоку от кальдеры выпадет огромное количество вулканического пепла. Он обрушит крыши зданий. Людям тоже не поздоровится: пепел содержит мельчайшие частицы вулканического стекла, которые опасно вдыхать. По расчетам нейрокомпьютера HAZUS-4, от вулканического пепла могут погибнуть около полумиллиона человек.

Пеплопад затронет весь материк. Пепел засыплет пахотные земли и луга континента, на которых ничего нельзя будет выращивать несколько лет, и вызовет массовую гибель домашнего скота. По подсчетам геологов, если бы пепел выпадал равномерно, он покрыл бы всю территорию США слоем в 15 см. На восточном побережье США толщина выпавшего пепла будет порядка 1 см, но и этого будет достаточно, чтобы закрыть все аэропорты.

Пепловой туче потребуется менее недели, чтобы пересечь Атлантику. Постепенно пепел закроет солнце по всему Северному полушарию. От этого температура на Земле понизится в среднем на 3–5 градусов. Так будет продолжаться как минимум 3–4 года. Это не означает наступления новой ледниковой эпохи, но холод и дефицит солнечного света вызовут повсеместный неурожай и массовый голод. Не говоря уже о такой мелочи, как полный паралич авиасообщения из-за взвешенного в воздухе пепла.

Предотвратить эту катастрофу мы не можем. Человечеству пока не под силу ни прочистить супервулкан по заветам Экзюпери, ни очистить атмосферу от масс пепла и аэрозоля. Останется только запасаться едой и готовиться к трудным временам, и то если вулканологи предупредят нас о катаклизме хотя бы за несколько лет. Наш вид, безусловно, выживет — пережил же он извержение Тобы, вооруженный лишь каменными орудиями! — но страшной ценой.

Конечно, может оправдаться не тревожный прогноз Мак-Гира, а успокоительный — Геологической службы США. В этом случае волноваться не о чем. За последние 40 тысячелетий человек прошел путь от пещер до космических кораблей и атомных реакторов. Еще через четыреста веков мы, пожалуй, справимся и с супервулканами, если сумеем сперва совладать с самими собой. Главное, чтобы дремлющий дракон Йеллоустона дал нам это время. А этого, увы, никто не может гарантировать.

_{Фото: SHUTTERSTOCK / FOTODOM; Alberto Garcia; NASA; SHUTTERSTOCK / FOTODOM; GeoNet; SHUTTERSTOCK / FOTODOM; Yellowstone Supervolcano: American Doomsday}

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 2, март 2023}