Ученые раскрывают секреты поведения вулканов

Среди ученых-вулканологов не утихают споры о причинах, заставляющих проснуться уснувшие вулканы, и о том, отчего некоторые из них давно потухли, а другие активно действуют, представляя собой одно из наиболее опасных и непредсказуемых явлений природы.

Группа ученых из английского университета в Бристоле опубликовала в журнале Nature статью, которая может привести к кардинальному пересмотру взглядов на природу вулканической активности. Профессор Ион Бланди (Jon Blundy) и его коллеги изучали действующий американский вулкан Маунт Сент-Эленс, который известен извержениями, имеющими глобальные последствия. В частности, извержение 1980 года привело к выбросу в атмосферу около миллиона тонн двуокиси серы, которая впоследствии выпала на землю в виде кислотных дождей.

Британские ученые показали, что по мере кристаллизации магма нагревается, а не охлаждается, как считалось раньше. И чем больше степень кристаллизации, тем сильнее нагревается магма - нагрев достигает 100^оC. Именно этот нагрев может инициировать извержение вулкана. Кроме того, было установлено, что процесс кристаллизации проходит сравнительно быстро - за годы, а не за столетия. Таким образом, масштаб времени кристаллизации вполне сопоставим c периодом, в течение которого ученые наблюдали за вулканической деятельностью.

Извержение вулкана происходит с выбросом вулканических газов из магмы, которые хранятся в своеобразных подземных резервуарах и трубах, расположенных на глубине нескольких километров от поверхности. Чтобы точно предсказать извержение, надо знать поведение магмы в реальном времени. Проф. Бланди и его коллегам удалось проанализировать капли жидкости внутри кристаллов магмы. Это позволило восстановить полную картину поведения магмы перед извержением, в том числе изменения давления, температуры, ход кристаллизации.

Ученые выяснили, что по мере снижения давления возрастает степень кристаллизации магмы, и чем больше она кристаллизуется, тем горячее становится магма. Из полученных результатов можно сделать вывод, что движущей силой кристаллизации является, главным образом, падение давления, а не передача тепла окружающим породам, как считалось раньше.

Это, в свою очередь, определяет динамику процесса извержения вулкана. Поднимающаяся вверх магма разогревает себя сама, а вовсе не потому, что из нижнего слоя за счет конвекции или других процессов выбрасываются наверх более горячие слои. Декомпрессия происходит гораздо быстрее, чем теплопередача, значит, и кристаллы будут расти гораздо быстрее, чем при охлаждении, - в течение всего нескольких лет. В свете этого открытия могут быть пересмотрены результаты многолетних наблюдений за вулканической деятельностью и созданы новые прогностические модели.