Суперизвержение как угроза цивилизации на планете Земля

Извержения вулканов - неотъемлемый процесс в геологической активности нашей планеты. В большинстве случаев они несут малую опасность для населения, однако некоторые вершины способны на колоссальные взрывы с глобальными последствиями для всего живого. Суперизвержения характеризуются большим объемом выбрасываемого материала и оставляют заметный след на поверхности Земли. В геологической временной шкале они происходят достаточно часто, но в рамках существования человеческой цивилизации их количество не превышает нескольких единиц.

Что такое суперизвержение

В истории человечества было немало крупных вулканических извержений. Только за последние несколько сотен лет такие вулканы, как Тамбора (1815 год), Кракатау (1883), Пинатубо (1991), вызвали значительные климатические аномалии и привели к снижению температуры воздуха на планете. Суперизвержения в сотни раз больше, чем эти недавние события, а их глобальные последствия гораздо серьезнее и суровее. При колоссальных взрывах опустошение может охватить огромные территории (размером с Европу или Северную Америку). Газы и вулканический пепел способны привести к гибели мирового сельского хозяйства, нарушить поставки продуктов питания, вызвать массовый голод.

Для оценки силы вулканических извержений учеными был разработан Индекс вулканической эксплозивности (VEI), согласно которому всем взрывам присваиваются баллы от 0 до 8. Поскольку термин «суперизвержение» попал в наш лексикон относительно недавно, существуют разные мнения относительно силы подобных взрывов. Некоторые вулканологи полагают, что к суперизвержениям можно отнести только ту деятельность вулканов, которая получила индекс VEI-8. Другие специалисты относят к мегаизвержениям также взрывы с индексом VEI-7.

Если говорить о VEI-8, то в период от ордовика до плейстоцена было идентифицировано 47 мегаизвержений. Из них 42 произошли в последние 36 миллионов лет. Ниже представлена таблица с самыми известными взрывами.

В эпоху голоцена на Земле не было ни одного суперизвержения, а за все время существования человеческой цивилизации взрывов такого масштаба известно всего два. Около 74 000 лет назад на территории современной Индонезии дымом и пеплом разразился вулкан Тоба. Выбросив в атмосферу 2800 куб. км материалов, он привел к снижению температуры воздуха на 3-5 градусов Цельсия и практически уничтожил все человечество. По разным оценкам, в тот период на земном шаре оставалось от 2 до 10 тысяч людей. Последним из супервулканов в нашей истории извергался Таупо в Новой Зеландии, который выбросил около 1170 куб. км тефры.

Что касается извержений с индексом VEI-7, то таковых известно значительно больше, причем некоторые произошли уже в голоцене (за последние 12 000 лет).  В частности, с такой силой извергались Тамбора (1815 год), Пэктусан (около 1000 лет назад), Таупо (232 год нашей эры). Среди более ранних суперизвержений отличились кальдеры Кампи-Флегрей, Валлес, Лонг-Велли, Айра, Карымшина на Камчатке.

Почему происходят суперизвержения

Долгое время считалось, что для взрыва супервулкана необходимо внешнее воздействие, например землетрясение. Однако не так давно швейцарская команда ученых в Гренобле пришла к выводу, что для суперизвержения достаточно большого объема жидкой магмы в резервуаре. Иными словами, гигант может вспыхнуть только благодаря своим огромным размерам.

Магматический резервуар Йеллоустоуна

В процессе «жизни» супервулкана в его магматической камере возникает избыточное давление, порожденное различиями в плотности расплавленной магмы и окружающих горных пород. Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показали, что при переходе магмы из твердого в жидкое состояние возникает такое давление, из-за которого над резервуаром может треснуть земная кора толщиной более 10 км. Проникая в образовавшиеся трещины, магма поднимается ближе к поверхности и в конечном итоге бурно расширяется, вызывая взрыв.

Исследование проводилось в 2014 году. На тот момент ученые полагали, что в резервуаре супервулкана Йеллоустоун содержится от 10 до 30 % жидкой магмы, а для его взрыва достаточно, чтобы эти показатели составили 50 %. Насколько быстро он сумеет достичь критической отметки, достоверно не установлено.

Последствия суперизвержений

Как и в случае с обычными вулканами, все суперизвержения происходят на разломах тектонических плит или в местах поднятия к поверхности мантийных плюмов. На основании компьютерных моделей ученым удалось установить, что колоссальный взрыв на любом участке земного шара может привести к катастрофическим последствиям для всей планеты. При выбросе в атмосферу более 1000 куб. км тефры прогнозируется снижение температуры на 3-5 градусов Цельсия в планетарных масштабах и до 15 градусов в регионах рядом с супервулканом.

При таком изменении климата в период вегетации погибнет вся наземная тропическая растительность и около 50 % лесов. Прежде чем наступит похолодание, супервулкан уничтожит всё живое на площади от тысячи до десятков тысяч квадратных километров. Виной тому станут пирокластические потоки, а также большие объемы газов и пепла.

Выпадение пепла толщиной в 1 см будет достаточно, чтобы привести к гибели полевых культур и полному исчезновению некоторых отраслей сельского хозяйства. К примеру, урожай азиатского риса будет уничтожен всего за одну ночь.

Учитывая расположение супервулканов, суперизвержениям наиболее подвержены Азия, Северная и Южная Америка. В Европе к стихийному бедствию глобальных масштабов способен привести только один гигант - кальдера Кампи-Флегрей, хотя не исключается, что серьезной катастрофой грозит и Санторини в Эгейском море, который уничтожил минойскую цивилизацию.

Соотношение выбросов пепла разных вулканов

При мегаизвержении гигантские объемы пыли и газов попадают в стратосферу и отражают солнечное излучение обратно в космос. Срок пребывания частиц пепла в воздушной оболочке обычно не превышает нескольких месяцев, а вот диоксид серы способен оставаться в стратосфере до нескольких лет. Измерения диоксида серы, выброшенного вулканом Пинутабо в 1991 году, показали, что после извержения аэрозольный шлейф за 3 недели облетел земной шар, а затем покрывал большую часть планеты на протяжении 2 лет.

Даже если бы суперизвержение с индексом VEI-8 можно было предсказать и своевременно эвакуировать население, его региональные и глобальные последствия станут серьезным вызовом для современной цивилизации. Гибель сельскохозяйственных культур повлечет за собой голод, распространение инфекционных заболеваний, социальные и политические волнения и конфликты.

Частота суперизвержений

Существующих исследований супервулканов недостаточно, чтобы установить динамику суперизвержений. Тем не менее, оценка частоты масштабных взрывов с индексом VEI-8 предполагает, что они должны происходить в среднем каждые 50 000 лет. То есть в 2 раза чаще, чем столкновение Земли с кометой или астероидом, который способен привести к охлаждению планеты аналогичной силы тяжести. Ряд исследований позволил установить цикличность суперизвержений в последние несколько миллионов лет. Считается, что импульсы вулканической активности коррелируются с изменением климата, уровня моря, наступлением и отступлением ледников.

Предсказать или предупредить вулканическую катастрофу гораздо сложнее, нежели отследить космическое тело. В связи с этим можно предположить, что суперизвержения представляют реальную угрозу цивилизации, поэтому требуют дополнительных мер по прогнозированию и смягчению их последствий.

Источник: vulkania.ru