Являются ли вулканы угрозой для человечества сейчас

Грандиозная и разрушительная сила природы — такие слова приходят на ум, когда наблюдаешь извержение вулкана. В последние годы кадры лавовых фонтанов и пепельных шлейфов все чаще появляются в новостях: в ноябре 2023 года подводный вулкан у берегов Японии создал новый остров, практически одновременно на Камчатке проснулись Ключевская сопка, Безымянный и Шевелуч, в Исландии мощные извержения случаются теперь чаще чем раз в год, а в июле 2024‑го активизировалась Этна и соседний Стромболи. 26 ноября снова зашевелился вулкан Безымянный на Камчатке, выбросив столб пепла на высоту 11 километров. Не складывается ли это в одну глобальную цепь событий? 

История Земли знает периоды массовых пробуждений вулканов, и для биосферы они оказывались роковыми. Часть исследователей связывает с вулканизмом четыре из пяти массовых вымираний, включая гибель динозавров. Но действительно ли человечество стоит на пороге подобной катастрофы?

Самые опасные места Земли

Вулканы извергаются столько, сколько существует Земля: на суше и на дне океанов, непрерывно перестраивая поверхность планеты. Это геологические структуры, через которые магма выходит наружу в виде лавы и газов. 

Сегодня на планете насчитывается порядка 1000 активных вулканов. Большинство сосредоточено в трех глобальных поясах. 

• Крупнейший — Круго‑тихоокеанский — включает 340 действующих вулканов. 
• Средиземноморско‑индонезийский тянется практически параллельно экватору и насчитывает 117 вулканов. 
• Атлантический вытянут вдоль океана по меридиану; здесь особенно много островных и подводных вулканов, которые обычно проявляют себя тише и кажутся безобиднее. Морская вода быстро охлаждает расплав и «связывает» его в характерные подушечные структуры — пиллоу‑лавы, похожие на выдавленные струйки густой зубной пасты: оболочка уже затвердела, а внутренности еще продвигаются вперед.

Так было не всегда. На заре истории, 4,5 миллиарда лет назад, океанов не было, а вся планета фактически представляла собой сплошной вулкан — огромный пылающий шар из раскаленной мантии и ядра. Примерно так действует современная Венера: там извержения охватывают всю поверхность одновременно, и периодически — раз в сотни миллионов лет — она словно переплавляется заново. Земля постепенно остыла: космический холод «схватил» ее скорлупой затвердевшей магмы, образовав около 40 километров коры. Но монолитом она не стала — это лоскутное одеяло литосферных плит, разделенных разломами, по которым магма стремится вверх.

Как действует вулкан

Двигатель адской машины — мантийная конвекция. В недрах чрезвычайно медленно — миллиметры, иногда сантиметры в год — циркулируют потоки горячего вещества. Простой бытовой образ — кастрюля с варящейся кашей, где в одних местах крупа поднимается наверх, а в других опускается. На границах плит и в узлах таких «ячеек» магма пробивает себе путь к поверхности. Нагретые до 1200 °C газы и пар расширяются, давление растет, каменная «пробка» не выдерживает — и происходит извержение. 

Вопреки устрашающему виду, вулканы — главные строители планеты: они выдвигают горы, поднимают со дна океана острова, приносят из глубин минералы и химические элементы. В том числе водород, углерод, азот, кислород, фосфор и серу — основу живого. Не случайно часть гипотез о происхождении жизни связывает ее с «черными курильщиками» на морском дне или с геотермальными источниками у наземных вулканов. Там электрические разряды в облаках пепла, перемешанных с газами и водой, могли способствовать синтезу органических молекул.

Но вулканизм способен не только создавать, но и разрушать. 

За последние 500 миллионов лет достоверная геологическая летопись фиксирует пять массовых вымираний; в отдельные периоды исчезало до 90% видов. 

Самое масштабное — пермское — произошло 252 миллиона лет назад и, согласно исследованиям, было связано со всплеском вулканизма. Следы ртути в осадочных породах того возраста подтверждают версию гигантских извержений Сибирских траппов, продолжавшихся около миллиона лет. В атмосферу поступали чудовищные объемы газов, концентрация углекислого газа увеличилась почти в десять раз, изменился климат и состав воздуха. Это переписало экологические роли: доминировавшие земноводные уступили место пресмыкающимся. 

Трапповые извержения оставляют после себя гигантские ступенчатые плато затвердевшей базальтовой лавы — большие магматические провинции объемом не менее 100 000 кубических километров. Они меняют контуры континентов: так, архипелаг Земли Франца‑Иосифа (около трех сотен островов) сформировался примерно 200 миллионов лет назад именно из‑за траппового события. 

Вероятно, длительное излияние лав Деканского плато стало одной из причин исчезновения динозавров, а падение астероида Чиксулуб лишь ускорило процесс.

Ждать ли опасности в наше время?

К счастью, сейчас признаков подготовки мегаизвержения не наблюдается. 

Трапповому вулканизму предшествует подъем мантийного плюма — не узкой струи, а «гриба» с шляпкой и ножкой. Когда к коре подходит шляпка, извержения охватывают огромные площади. Потом она остывает, и остается только «ножка» — узкая горячая точка, которая долго «протачивает» кору. Современные горячие точки вроде Йеллоустона — как раз такие ножки. Тем не менее и они опасны, потому что относятся к супервулканам — способным извергаться с индексом VEI 8 и выбрасывать свыше тысячи кубических километров материала.

Йеллоустоунская кальдера занимает около 4000 квадратных километров — почти две Москвы. Из‑за гигантского масштаба ее долго не распознавали; лишь в 1960‑х годах спутниковые снимки выявили контуры древнего кратера. Под ним сохраняется громадный пузырь магмы толщиной более 8 километров, с температурой выше 800 °C. Он подогревает гейзеры, выталкивает на поверхность пары воды, сероводород и углекислоту. Питает систему мантийный плюм, раскаленный до 1600 °C; континентальная плита Северной Америки медленно сдвигалась над ним, и плюм «прожигал» новые кальдеры, вызывая серии извержений. В ряде эпизодов объемы выбросов превышали тысячу кубических километров, а пепел долетал до Нью‑Йорка. 

В популярном представлении живет сценарий, где подобное повторяется: Соединенные Штаты засыпает пеплом, при толщине осадка свыше 3 сантиметров гибнет растительность, континент становится выжженной пустыней, а в стратосфере серные аэрозоли экранируют Солнце, обрушивая среднегодовые температуры, разбалансируя циркуляцию воздушных масс и вызывая ураганы, шторма, наводнения и снегопады там, где их не ждут.

Однако вероятность такого «суперсценария» крайне мала. Йеллоустоун — один из самых изученных вулканов на Земле: его мониторят плотные сети сейсмостанций и наклонометров; деформации поверхности фиксируются с высокой точностью. Данные показывают, что под кальдерой расположен не монолитный резервуар жидкой лавы, а «слоеный пирог» частично расплавленной, частично остывшей породы. Гидротермальная система стабильно выносит тепло на поверхность и не дает возникнуть «эффекту скороварки».

Да, извержения в будущем будут — но, скорее всего, обычные: с выбросами порядка кубического километра, часто на краях кальдеры, с характерными периодами в десятки тысяч лет (примерно 50–100 тысяч). 

Даже пример Тобы, где 75 тысяч лет назад изверглось 2000–3000 кубических километров пород и климат существенно изменился на 5–10 лет, показывает: человечество переживает подобные бедствия. Тогда люди имели лишь камни и палки — и все же выжили.

Как прогнозируют извержения вулканов и в чем трудности мониторинга

На планете известно около двух десятков супервулканов, за ними ведется наблюдение. Но полная их инвентаризация, вероятно, не завершена: под вниманием исследователей — в том числе крупные системы на Камчатке и знаменитые Флегрейские поля в Италии. Проблема в том, что вулканология опирается на непрямые данные: невозможно опустить прибор в жерло и «посмотреть», как формируется очаг.

Цифровые модели извержений системно строятся лишь последние три десятилетия; они уже объяснили, почему одни вулканы извергаются методом взрывов, а другие — изливают лаву спокойно. Но остаются ключевые неизвестные — размеры питающих каналов и их связь с очагом. А некоторые процессы принципиально непредсказуемы, например фреатические взрывы: когда метеорные воды быстро попадают на перегретые породы сверху, мгновенно вскипают и инициируют внезапное извержение. Такое случилось в Индонезии совсем недавно и привело к гибели людей — несмотря на развитый мониторинг.

Тем не менее прогнозировать многие извержения возможно. Так, подъем магмы сопровождается сериями микроземлетрясений, которые фиксируются сейсмостанциями. А по мере приближения расплава к поверхности из него выходят газы, изменяя состав фумарол и горячих источников. 

Самая передовая технология — спутниковая интерферометрия: радары с орбиты регистрируют крохотные (сантиметры и даже миллиметры) вертикальные перемещения земной поверхности. Так накапливающееся давление и «вздутие» вулкана становятся заметны даже там, где нельзя поставить инклинометры и обеспечить энергоснабжение датчиков. 

Однако для качественного прогноза нужны совпадающие признаки сразу по нескольким каналам. Иногда удается уточнить сроки до часов — когда магма буквально «прорывается» к поверхности. Но предупреждения остаются осторожными: ложная тревога влечет гигантские издержки и подрывает доверие. Если, к примеру, объявить, что Везувий проснется через месяц, придется эвакуировать весь Неаполь — около 3 миллионов человек. Что будет, если прогноз не сбудется?

Самые известные извержения прошлого

В 1902 году вулкан Монтань‑Пеле на Мартинике уничтожил Сен‑Пьер: направленный взрыв породил пирокластический поток — раскаленную смесь газа, пепла и камней, скатившуюся по склонам со скоростью более 100 км/ч. Погибли 28 тысяч человек за считанные минуты. Так же погибли и жители Помпей.

Не меньшая опасность исходит и от отдаленных извержений: глобальная циркуляция поднимает и переносит пепел на огромные расстояния. Небольшой исландский вулкан Эйяфьятлайокюдль показал, как раздробленные ледником частицы способны парализовать авиасообщение континента, обернувшись миллиардными убытками уже в наше время.

В прошлом встречались еще более сильные эпизоды. В 1815 году Тамбора в Индонезии взорвался столь мощно, что его высота уменьшилась с 4000 до 2200 метров. Смертоносный каменный дождь обрушился в радиусе десяти километров, гул был слышен за две тысячи километров, регион диаметром около 600 километров на два–три дня погрузился в кромешную тьму. Столб пепла поднялся на 42 километра, средняя температура на Земле снизилась на 2,5 градуса, а в Европе и США этот период прозвали «годом без лета»: снег в апреле и мае губил всходы, холод и голод становились массовыми.

Особая тема — «спящие» огненные горы. Геологи относят вулкан к активным, если он извергался после окончания последнего ледникового периода, около 12 тысяч лет назад. Тогда растаял двухкилометровый ледовый щит, давление на кору снизилось, и вулканизм усилился. Например, Эльбрус, извергавшийся более 900 лет назад, считается активным. Но на планете есть сотни вулканов, которые долго считались мертвыми — и зря. Их пробуждения особенно коварны. В 2008 году в Чили внезапно проснулся Чайтен: город у подножия накрыл метр пепла. Людей успели эвакуировать, никто не погиб. Но так везет не всегда. Малоизвестный факт: Рим расположен между двумя крупными вулканами, Сабатини на севере и Колли Албани на юге. Они не извергались в историческое время, но остаются «горячими»: магма присутствует глубоко в коре. Вероятность их пробуждения крайне мала, однако ограничения современной прогностики напоминают: исключать ничего нельзя.

Несмотря на это, люди продолжают селиться у склонов — из‑за плодородия почв, красоты панорам и культурной близости к «обожествленной» горе. На планете есть крупные города у вулканов: Катания, Неаполь, Кагосима, Сен‑Пьер, Гома, Джокьякарта, Паста. Как правило, таким местам уделяется повышенное внимание наблюдателей.  

Ждать ли новых глобальных извержений?

Возвращаясь к стартовому вопросу: наблюдается ли сегодня повсеместное «пробуждение» вулканов? По совокупности наблюдений — нет. Ежедневные сводки мониторинга показывают, что в среднем 23–25 вулканов на Земле находятся в активной фазе, из них 3–4 — в «красном» авиационном коде. Этот фон стабилен, поводов для паники нет. 

Растет не вулканизм, а его видимость: телекоммуникации позволяют следить за извержениями буквально в прямом эфире. 

Из Исландии, из района Гриндавика, ведутся трансляции в 4К с нескольких точек, и любой желающий может наблюдать прекрасное и опасное геологическое явление.

У тепловой машины Земли хватит «топлива» на несколько миллиардов лет. Вулканизм будет сопровождать планету всю ее историю: иногда угрожая городам и климату, а чаще — строя горы, рождая острова и поддерживая условия для жизни. И это зрелище, пугающее и завораживающее одновременно, еще долго останется с человечеством — как напоминание о живом «сердце» под нашими ногами и о том, что страхи стоит отделять от фактов.

По материалам телеканала «Наука» «Угрозы современного мира: вулканы»