Орбитальные циклы Земли могут активизировать вулканы

Ритм климатических изменений, происходивших в последние миллионы лет истории Земли, определяется орбитальными циклами: в зависимости от количества солнечного света ледники то растут, то отступают. На перемены отзывается вся планета — от циркуляции атмосферы и океана до экосистем и даже эрозии и переноса осадка.

Новое исследование говорит о том, что это влияет и на вулканизм. Учёные и раньше замечали подобные корреляции в течение ограниченных периодов времени и в региональных масштабах, а новая работа даёт более широкую картину.

Извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году (фото fridgeirsson).

Чтобы получить длинную летопись извержений вулканов, исследователи взялись за морские донные отложения со всего Тихоокеанского огненного кольца. В отличие от суши, там нет эрозии, уничтожающей слои пепла. Датирование слоёв производится путём сравнения их с надёжно датированными сухопутными слоями и оценки скорости, с которой осадок накапливается на морском дне. Ошибки, конечно, неизбежны, но исследователи сделали всё возможное, чтобы учесть неопределённости.

Собрав воедино данные обо всех извержениях последних миллионов лет, специалисты обнаружили циклы той же длительности, что и орбитальные. Наиболее заметно проявился цикл наклона оси продолжительностью 41 тыс. лет. Для проверки было сгенерировано 100 тыс. случайных наборов данных. Менее 1% из них дали корреляцию, соответствующую по силе фактическим данным.


Но почему? Скорее всего, дело в изменениях стресса в земной коре, вызванных ледниковыми периодами и межледниковьями. Ледовые щиты сильно давят на кору под ними, а снижение уровня моря соответствующим образом меняет самочувствие океанической коры. И наоборот. Возьмите мячик или воздушный шарик и надавите в одном месте: вы увидите, как при этом вспучивается его поверхность в другой точке. Поэтому при повышении уровня моря (и росте давления на океаническую кору) немного поднимается и континентальная кора (например, в вулканически активных областях Центральной и Южной Америки). Тем самым уменьшается верхнее давление в магматических камерах, и магме проще выбраться наружу.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи воспользовались простой компьютерной моделью напряжённых состояний земной коры во время последнего оледенения в Центральной Америке. Корреляция извержений с рассчитанным стрессом оказалась очень красивой.

В целом пик вулканической деятельности на несколько тысяч лет отстаёт от изменений наклона оси (и климата). Это нормально для земной коры, очень медленно реагирующей на меняющиеся условия на поверхности. По крайней мере модели вели себя аналогичным образом.

Естественно, исследование не является ни глобальным, ни абсолютно полным, но представляется вероятным, что учёные получили реальную картину.

Результаты работы опубликованы в журнале Geology.

Подготовлено по материалам Ars Technica.