На Земле уже были подобные извержения. Так, 26,5 тысячи лет назад в Новой Зеландии взорвался супервулкан Таупо, а 74 тысячи лет назад в Индонезии извергался вулкан Тоба, который выбросил около 2800 кубических километров скальной породы. Причем то давнее извержение Тоба стало мощнейшим за последние 25 миллионов лет. Так что угрожает планете сегодня?
Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН вместе со специалистами из Франции и Саудовской Аравии с помощью метода сейсмической томографии построили трехмерную модель строения супервулкана Тоба на острове Суматра, чтобы понять: почему там происходят извержения такой силы. Сейчас кратер заполнен водой - это самое большое озеро вулканического происхождения в мире. И, по словам руководителя исследований доктора геолого-минералогических наук Ивана Кулакова, оказывается, именно вода - самое "взрывоопасное" вещество на планете.
- Мы проводим исследования Тобы уже около восьми лет, - рассказал "РГ" новосибирский ученый. - Для того чтобы максимально подготовиться к возможному новому его извержению, нужно понять, как работает этот вулкан, почему происходят суперизвержения.
Кстати, последствиями такого извержения станет не только остановка авиасообщений - это меньшее из бед. Среднегодовая температура на планете может опуститься на 5-6 градусов, почва покроется слоем пепла, что обернется неурожаем на десятки, а может, и сотни лет. К примеру, взрыв вулкана Тамбора в 1815 году не только унес жизни более чем 70 тысяч человек, но и привел к похолоданию и голоду во всем Северном полушарии. Это время вошло в историю Европы как "год без лета". А ведь это извержение выкинуло на поверхность лишь 150 кубических километров пород, что примерно в 20 раз меньше, чем выброс при извержении Тобы.
Но Иван Кулаков называет вулканы "благородными соперниками", которые всегда предупреждают человека об извержении за несколько лет, в отличие от землетрясений: перед извержением вулкан посылает четкие сигналы - "предвестники". По ним можно предсказать катастрофу, благодаря чему в последнее столетие практически не было массовых жертв от извержений. Впрочем, и суперизвержений в истории нашей цивилизации не было. Поэтому точно сказать, что им предшествует и за сколько времени до катастрофы, специалисты не могут.
Если обнаружить предвестники хотя бы за несколько лет, человечество могло бы адаптировать ключевые технологии, чтобы с наименьшими потерями пройти через тяжелые времена в случае глобальной вулканической катастрофы. А значит, очень важно исследовать детали процессов, которые привели к взрыву и обрушению на Землю чудовищной массы пепла десятки тысяч лет назад, а также изучать то, что происходит внутри супервулкана сейчас.
- Супервулкан Тоба на острове Суматра находится над зоной погружения океанической литосферной плиты под континентальную. Это встречается и в других местах, но особенность Тобы в том, что в океанической плите имеется громадная разломная зона, - поясняет ученый. - До начала погружения плиты в мантию более проницаемые породы в области разлома впитывают океаническую воду, которая проникает внутрь литосферы на большую глубину. Оказываясь в мантии Земли, плита разделяется на две части, одна из которых уходит вглубь под большим углом. На глубине около 150 км под действием высокого давления и температуры вода выходит из погружающейся литосферы. Начинает подниматься вверх, смешиваясь с породами мантии, меняя их структуру, проникая в них и высвобождаясь вновь.
По словам Ивана Кулакова, эти процессы приводят к тому, что расплавленные породы вместе с водой устремляются к коре и прямо под Тобой, на глубине около 50 километров, образуют колоссальный "резервуар" объемом в десятки тысяч кубических километров.
Вещество в этом мантийном резервуаре слишком тяжелое, чтобы продолжать свой подъем к поверхности через земную кору. Вместе с тем оно является колоссальным источником тепла и флюидов (жидкой воды и углекислоты), которые проникают вверх и разогревают породы коры. Частично расплавленные породы на глубинах 7-15 км, насыщенные жидкой водой с температурой выше 1000 градусов, - все это словно бомба замедленного действия. Ученые предполагают, что взрыв происходит после достижения некоторого критического уровня насыщения водой и перегрева, когда жидкость переходит в пар.
- Однако наших данных еще недостаточно, чтобы предсказать извержение. С помощью сейсмической томографии мы построили трехмерную модель строения земных недр под Тобой, нам удалось выявить детали системы, питающей супервулкан. Однако это лишь "фотографический снимок", отражающий его состояние в настоящий момент времени, - поясняет профессор Кулаков. - Дальше на основе наших данных специалисты должны просчитать наиболее вероятные сценарии суперизвержения, что позволит определить набор предвестников, по которым будет возможно предсказать приближение вулканической катастрофы.
Пока сложно сказать, когда произойдет извержение - через сто лет, или тысячу, или же сотни тысяч.
- На нашем веку, скорее всего, извержения Тобы не будет, - успокаивает ученый.
Однако на Земле остаются еще сотни активных вулканов, которые хоть и не столь опасны, как Тоба, все же несут большую угрозу. Исследования международной группы под руководством российских геофизиков, результаты которых уже опубликованы в престижном журнале Nature Communications, позволяют приоткрыть подземные тайны вулканов, завораживающих своей опасной красотой.
Кулаков Иван Юрьевич, доктор геолого-минералогических наук.
Заведующий лабораторией прямых и обратных задач сейсмики и член ученого совета Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Ассистент, стар ший преподаватель кафедры геофизики Новосибирского государственного университета.
Руководитель десятка научных проектов, в том числе и метода сейсмической томографии, с помощью которого проводились исследования супервулкана Тоба. Автор (соавтор) порядка 190 научных публикаций.
Родился в 1967 году, в 1989-м окончил геолого-геофизический факультет НГУ. С 1996 года - кандидат геолого-минералогических наук, в 2007 году защитил докторскую диссертацию.
В общей сложности около пяти лет проработал в ведущих научных центрах Франции и Германии.
В новосибирском Академгородке и даже за его пределами известен как талантливый художник. Признается, что в свое время перед ним стоял сложный выбор между живописью и наукой в качестве основного рода деятельности. В итоге решил посвятить себя геологии.