При слове «вулкан» большинство из нас наверняка представляют живописную гору вроде Эльбруса, японской Фудзиямы или исландского Эйяфьядлайёкюдля, который в 2010 году наделал шума в прессе — не в последнюю очередь благодаря своему названию.

Зато научное определение термина сухо и лишено всякой романтики: вулканом учёные называют место на планете Земля, где магма достигает поверхности.

Магма

образуется за счёт плавления пород мантии или земной коры и состоит из жидкости, кристаллов и газовых пузырьков. Излившуюся на поверхность и освободившуюся от газов магму называют лавой.

Проще говоря, далеко не каждый вулкан — гора (и уж точно не всякая гора — вулкан). К примеру, в Исландии, Мексике и Новой Зеландии можно найти так называемые трещинные вулканы. В отдельных случаях эти расщелины могут достигать длины в десятки километров. Некоторые вулканы в современном своём состоянии и вовсе представляют собой озёра, которые возникли в кратерах или котловинах, оставшихся после извержений. Курильское озеро на Камчатке — из их числа.

В последние годы всё больше специалистов соглашаются с мыслью, что определить, активен ли тот или иной вулкан, можно только с учётом всех его особенностей. Даже вулканы требуют к себе индивидуального подхода.

Наконец, часть учёных предлагают считать действующими только те вулканы, извержения которых непосредственно наблюдались людьми.

По понятным причинам в эту статистику попадают только наземные и надводные вулканы. Активность «огнедышащих гор», которые находятся на дне Мирового океана, скрыта от людского глаза, а потому их количество оценивается лишь приблизительно — 3500.

Разумеется, вулканические процессы идут не только на нашей планете, но и на других небесных телах Солнечной системы и наверняка за её пределами. Так, сотни действующих вулканов обнаружили на спутнике Юпитера Ио. В прошлом извержения — и весьма активные — происходили на Луне, Меркурии, Венере и Марсе. Однако механизмы земного и внеземного вулканизма могут значительно отличаться в деталях, поэтому учёные разделяют эти два понятия.

Попытки понять причины извержения вулканов предпринимались ещё в античные времена. До наших дней дошли труды Аристотеля, Посидония, Лукреция и других авторов, которые изучали это природное явление. Пожалуй, одно из первых подробных научных описаний вулканического извержения принадлежит древнеримскому писателю и политику Плинию Младшему: в двух письмах, адресованных историку Тациту, он рассказал о произошедшем в 79 году н.э. взрыве Везувия.

Жертвой природной катастрофы стал дядя автора письма — учёного Плиния Старшего и его спутников накрыло облако вулканических газов, и они погибли (в память об этой трагедии один из типов извержений назвали плинианским). Кроме того, города Помпеи, Геркуланум, Оплонтис и Стабии вместе со своими жителями оказались погребены под многометровым слоем пепла.

Плинианское извержение

— извержение, во время которого лава выбрасывается из жерла вулкана мощными взрывами, а столб пепла поднимается на высоту десятков километров.

Несмотря на достаточно долгое изучение вопроса, ещё в XIX веке представления о причинах вулканизма были во многом ошибочны. Учёные полагали, что наша планета внутри жидкая и под относительно тонкой земной корой постоянно плещется океан кипящей магмы. Вулканы же, согласно тем представлениям, появляются на месте разрывов в этой тверди. На деле всё оказалось гораздо сложнее.

Недра Земли действительно очень горячи — так, на глубине 100 км породы разогреты примерно до 1300–1500 °C. И чем ближе к центру планеты, тем выше температура. Однако с увеличением глубины растёт и литостатическое давление (сила, с которой горные породы давят на нижние слои), а значит, увеличивается и температура плавления вещества. В итоге не только земная кора, но и лежащая под ней мантия находятся в твёрдом состоянии, а процесс их плавления начинается строго при определённых условиях.

Самый очевидный, на первый взгляд, способ расплавить мантию — нагреть её. На практике повысить температуру и без того горячего вещества довольно сложно. Однако в некоторых местах нашей планеты это всё же происходит: там с большой глубины, с границы мантии и внешнего ядра, поднимается поток — мантийный плюм. Он на несколько десятков или даже сотни градусов горячее окружающих его пород. Плюм буквально прожигает земную кору, а из-за непрерывного движения литосферной плиты на поверхности планеты появляется цепочка вулканов. Такие регионы специалисты называют горячими точками. К их числу относятся, например, Гавайские острова и самый известный вулкан на планете — Йеллоустоун.

Горячие точки

Снижение давления также способно привести к плавлению мантийных пород. Такие процессы происходят на дне океанов, где земная кора значительно тоньше, чем под материками. Мантия напирает снизу и буквально раздвигает в стороны литосферные плиты: давление падает быстрее, чем снижается температура пород, и возникает расплав. В результате подводных извержений образуются срединно-океанические хребты (СОХ) — целые горные системы на дне океанов. Это наиболее активные зоны вулканизма на нашей планете — на их долю, по оценке специалистов, приходится около двух третей объёмов лавы, извергаемой за год.

срединно-океанические хребты (СОХ)

Наконец, горячая мантия переходит из твёрдого состояния в жидкое при понижении температуры плавления — для этого в разогретую породу достаточно добавить обычную воду. Такое происходит при стыке литосферных плит, когда более лёгкая океаническая плита подныривает под более массивную континентальную. Насыщенные водой минералы оказываются на большой глубине и снижают температуру плавления окружающих их пород. Вот почему окраины большинства материков, в том числе Камчатский полуостров, изобилуют вулканами.

Зона субдукции

И всё-таки даже в научной среде постепенно складывается традиция называть супервулканами те, что способны за одно извержение выбросить более тысячи кубокилометров лавы и пепла (VEI 8).

На нашей планете известны десятки мест, где в прошлом происходили катастрофы подобного масштаба. На них указывают кальдеры — гигантские котловины, которые образовались после того, как магматический очаг опустел и в возникшую полость обрушились лежавшие выше слои литосферы.

В России настоящих супервулканов найти пока не удалось, хотя кальдер с диаметром в десяток-другой километров обнаружили уже достаточно много. В 2007 году геолог Владимир Леонов установил, что расположенная к югу от Петропавловска-Камчатского 30-километровая котловина образовалась 1,5 млн лет назад в результате катастрофического извержения. Объём выброшенных лавы и пепла составил 700 км³. Кальдеру назвали Карымшина. Сейчас это потухший вулкан, и шансы, что он когда-либо проснётся, ничтожно малы.

Расположение кальдеры Карымшина

Зато уже упоминавшаяся кальдера Курильского озера по-прежнему активна. Да и последнее её извержение с геологической точки зрения было буквально вчера — всего 7,6 тыс. лет назад. Тогда изверглось около 100 км³ вулканических материалов, а диаметр образовавшейся после этого депрессии — так вулканологи и геологи называют понижение рельефа — составил 12 км.

Следы извержения этого вулкана можно обнаружить за тысячу километров к северо-западу — в районе Магадана, куда ушёл основной пепловый шлейф. Ещё в советские годы из добываемого здесь вулканического стекла местный завод выпускал лабораторную посуду, ёлочные игрушки и водочные бутылки. Так ужасающие события прошлого делали чуть радостнее настоящее и помогали строить светлое будущее.

Расположение Курильского озера

К западу от Курильского озера располагается более крупная (размером 27×18 км) и древняя Паужетская кальдера. Объём произошедшего примерно 420 тыс. лет назад извержения оценивается в 150–170 км³.

Если же вернуться к суперизвержениям, то с ними человеческая цивилизация, на её счастье, пока не сталкивалась. И Тоба, и даже самый молодой супервулкан — новозеландский Таупо — извергались задолго до того, как люди изобрели письменность или поделили общество на классы. Расчёты показывают, что извержения мощностью VEI 8 происходят на Земле в среднем каждые 17–20 тыс. лет. Если учесть, что Таупо взрывался 26,5 тыс. лет назад, ждать, возможно, осталось недолго.

Однако даже извержения меньшей силы — VEI 6 или 7 — способны вызвать локальную экологическую катастрофу, нанести серьёзный ущерб людям, а в некоторых случаях — привести к исчезновению целых государств. При этом основная угроза, как ни странно, исходит не от лавы — по подсчётам вулканолога Сары Браун и её коллег, менее 1% жертв извержений погибают из-за лавовых потоков.

Куда большую опасность представляют пирокластические потоки, лахары, а также пепел, который забивается в лёгкие людей и животных и не даёт им дышать. Кроме того, извержения могут спровоцировать цунами, что становится серьёзной проблемой для прибрежных районов.

Пирокласти­ческий поток

— лавина, состоящая из разогретых вулканических газов, пепла и обломков пород (другое название — «палящая туча»).

Лахар

— грязевой поток из воды, вулканического пепла и горных пород, который сходит со склонов вулкана после извержения.

Некоторые исследователи полагают, что к закату минойской цивилизации на Крите примерно в 1500 году до н.э. привёл проснувшийся на соседнем острове Санторин одноимённый вулкан. Объём выбросов составил около 80 км³ лавы и пепла (VEI 6), а высота цунами — около 100 м. Считается, что трагедия минойцев могла послужить прообразом легенды о гибели Атлантиды.

Летом 1783 года в Исландии раскрылась трещина Лаки (VEI 6). Бьющие из-под земли лавовые фонтаны поднимались на высоту до 800 м, а большую часть Северного полушария Земли окутал туман из серной кислоты, которую выбросил в атмосферу вулкан. Извержение продолжалось восемь месяцев и привело к гибели примерно 60% домашнего скота в Исландии. В течение трёх следующих лет умерли и 20% жителей острова. Одни — от голода, другие — из-за тяжёлых болезней. Эти события вошли в историю страны как Móðuharðindin — «голод в тумане».

Крупные магматические провинции, подобные плато Путорана и Декан, формируются на нашей планете каждые 20 млн лет. Самая молодая из известных — в районе Йеллоустоуна — возникла примерно 15–16 млн лет назад. Вулканологи подозревают, что новая трапповая провинция в наши дни формируется между Гренландией и Шотландией. Просто это настолько медленный процесс, что до определённого момента он проходит почти незаметно.

И всё-таки, какими бы мощными ни оказались грядущие извержения, специалисты уверены: жизнь на Земле не исчезнет полностью. В прошлом наша планета довольно быстро восстанавливала нанесённые ей раны, а на смену одним группам животных неизменно приходили другие. Выживет ли при этом человечество — это уже другой вопрос.

Способов предотвратить или хотя бы ослабить вулканическое извержение учёные не нашли до сих пор. Поэтому приходится полагаться на мониторинг и предупреждать о возможных катастрофах, заблаговременно эвакуируя из опасного района людей. К счастью, за последние несколько десятков лет появились достаточно надёжные способы прогнозировать извержения.

Эвакуация жителей деревни
на Филиппинах из-за извержения вулкана Майон, 2018 год

Учёные обследуют пещеру вулканического происхождения на Камчатке

Когда магматический расплав начинает подниматься с глубины на поверхность, он буквально проламывает земную кору и заставляет её трескаться. Столь слабые сейсмические колебания человек может не почувствовать, зато приборы их прекрасно улавливают. Если в разных точках на поверхности установить несколько таких приборов, то по времени прихода волны к каждой из них можно точно локализовать место, где поднимается магматический поток, и определить глубину, на которой он сейчас находится.

Другие верные признаки приближающегося извержения — вздымание земли и выделение из неё горячих газов. В прошлом вулканологи получали информацию о таких изменениях, передвигаясь по поверхности с приборами. Сейчас с этой задачей справляются космические спутники: одни проводят съёмку Земли и регистрируют изменения в её рельефе, другие с помощью инфракрасных датчиков фиксируют, в каких районах наблюдается аномальное повышение температуры.

Всё это позволяет за три-четыре месяца до вулканического извержения весьма точно спрогнозировать место и время начала этого события. С определением, насколько сильным оно будет, сложнее — слишком много переменных и неизвестных. То же самое касается и его продолжительности. К прогнозированию этих параметров современная наука ещё только идёт.

Долгосрочные прогнозы — на тысячи и десятки тысяч лет вперёд — как бы парадоксально это ни звучало, тоже достаточно точны. Извержения, как правило, происходят циклично, и, изучая историю, специалисты могут определить продолжительность периодов покоя.

Зато со среднесрочными прогнозами — интервалом между четырьмя месяцами и тысячами лет — всё по-прежнему плохо. Надёжных способов узнать об извержении, которое произойдёт через пару-тройку лет, наука до сих пор не открыла. Вот почему за наиболее активными и наиболее опасными вулканами (это не всегда одно и то же) учёные наблюдают в режиме нон-стоп.

Пожалуй, наиболее хорошо изученным считается Йеллоустоун. Учёные говорят о трёх катастрофических извержениях этого супервулкана. Они произошли 2,1 млн, 1,3 млн и 640 тыс. лет назад. Если цикл не нарушится, то следующего взрывного извержения можно ждать в ближайшие 100–150 тыс. лет. Более точного прогноза, увы, пока нет.

И всё же примерно четверть (а по другим оценкам — 45%) вулканов, извергавшихся за последние 10 тыс. лет, находятся вне «поля зрения» систем мониторинга. В России, к сожалению, ситуация также далека от идеала. В какой-то момент вулканологов в нашей стране было меньше, чем космонавтов. Сейчас кадровая ситуация улучшилась, однако вулканологической службы в России нет до сих пор, а постоянная обсерватория находится только на склонах Ключевского. Какое-то время изучать российские вулканы и следить за их поведением отечественным учёным помогали зарубежные гранты. За последний год исчезла и эта возможность.