Компьютерная модель заглянула в ад под Йеллоустоуном

С его бурлящими реками, длинными каньонами и буйными лесами Йеллоустоунский национальный парк — абсолютное сокровище! Но под живописным пейзажем скрыт настоящий ад, который только и ждет того, чтобы вырваться наружу. 

Используя компьютерные модели, исследователи симулировали условия под крупнейшим супервулканом в Северной Америке и обнаружили зону, которая может контролировать движение магмы, вытекающей из земной мантии.

Хотя огромный резервуар магмы и скрывается под Йеллоустонским национальным парком, прошло уже 630 тысяч лет с тех пор, как этот спрятанный супервулкан пережил суперизвержение, и 70 тысяч лет с момента последнего крупного разлива лавы. Ученые точно не знают, когда произойдет следующее извержение и произойдет ли вообще, но если это случится, лава изольется из кальдеры Йеллоустоуна и покроет территорию в радиусе 48-64 км.

Новое исследование, опубликованное на этой неделе в Geophysical Research Letters, улучшает наше понимание того, как расположены резервуары магмы под Национальным парком Йеллоустоун и как эта обширная лавовая система работает. Используя компьютерные модели, команда под руководством геолога Дилана Колона из Орегонского университета открыла ранее неизвестную коровую транзитную зону, которая может сказать нам, как магма, расположенная глубоко под поверхностью, ползет наверх и изливается на поверхность. Новое исследование не сообщает нам, когда произойдет новое извержение, но определенно делает шаг в этом направлении.

Тонкий слой коры в Йеллоустоуне — все, что отделяет нас от кипящего зла. Временами кора нагревается и размягчается магмой, позволяя лаве вытекать из гигантской щели под названием мантийная струя. В 2014 году исследователи использовали сейсмические волны, чтобы найти огромный резервуар магмы в верхней коре, но благодаря огромному объему углекислого газа и гелия, которые вытекали из земли, ученые выяснили, что глубже находится еще больше магмы. Было доказано, что это предположение верно, в 2015 году, когда ученые, также используя сейсмические волны, нашли еще больший резервуар магмы на глубине 20-45 км.

Какими бы важными ни были эти результаты, они не говорят геологам о составе, состоянии и количестве магмы, содержащейся в этих карманах. Чтобы заполнить пробел в знаниях, Колон разработал компьютерные симуляции, которые основываются на этой информации, чтобы визуализировать процессы, происходящие под Йеллоустоуном. В частности, исследователи пытались определить, где магма вероятнее всего скапливается под корой.

Согласно модели, противостоящие геологические силы давят друг на друга на глубине 5-10 км. Это создает транзитную зону, где холодная устойчивая горная порода уступает место горячей, частично расплавленной породе ниже. Эта транзитная зона, которую называют среднекоровым порогом, захватывает поднимающуюся магму, заставляя ее скапливаться и затвердевать на большой горизонтальной территории.

Модели предполагают, что порог достигает в толщину примерно 15 км. Симуляция увязывается с сейсмическими данными, полученными в 2014 и 2015 гг., которые предполагают, что модели — достаточно точная аппроксимация настоящего мира.

Результаты также показывают, что порог в основном состоит из горной породы, которая формировалась из остывшей магмы, и что резервуары магмы существуют и над ним, и под ним. Те, что выше, содержат насышенную газом риолитовую магму, которая периодически извергается на поверхность.

Ученые не знают, когда Йеллоустоун взорвется снова, но сейчас у нас есть объяснение магматической системы, которая производит эти извержения. Например, мы знаем, откуда происходит эруптивная магма и где она скапливается.

Подобные процессы могут происходит где угодно, и задача ученых сейчас — сравнить эти системы. Мы не можем предсказывать извержения, но такие прорывы означают, что в конце концов мы сможем этого достичь.