Ученые построили на заднем дворе миниатюрный вулкан

Чтобы изучить принцип работы самых мощных вулканов, группа геологов сымитировала самое настоящее извержение — с раскаленной магмой и водой под большим давлением. 

Как устроить у себя на заднем дворе самый настоящий вулкан? Нужно взять немного базальтовой породы, ссыпать ее в индукционную печь и разогреть до 1300 градусов Цельсия. Затем получившийся расплав необходимо влить в изолированный стальной короб высотой около полуметра и закачать в него воду под давлением. Все, вулкан готов! Разумеется, это весьма опасный эксперимент, так что лучше всего оставить его профессиональным геологам — таким, как Инго Сондер, научный сотрудник Университета Буффало.

 

Доктор Сондер и его команда из шести исследователей решили устроить этот зрелищный опыт не из праздного интереса. Они хотят понять, какие именно факторы вызывают самые мощные землетрясения, в надежде провести реальную оценку рисков для тех людей, что живут в вулканически активных регионах мира. Результаты работы ученых были недавно опубликованы в Journal of Geophysical Research.

Несмотря на то, что опубликованные результаты носят пока лишь предварительный характер, ученые пришли к выводу, что чаще всего спонтанные извержения возникают, когда нагретая вода под высоким давлением встречается с вертикально ориентированной полостью, заполненной лавой. Так, при высоте контейнера в 50 см реакция была более мощной, чем при высоте в 20 см. Аналогично и вода, пущенная со скоростью 9 м/с, спровоцировала более интенсивное «извержение», чем поток со скоростью 2 м/с. Точка соприкосновения лавы с водой также имела большое значение — сильнее всего лава выплескивалась тогда, когда над точкой нагнетания находилось минимум 30 см расплавленной породы.

В природе моно встретить целый ряд геологических реакций, в которых принимают участие расплавленная порода и вода. Их исход может быть как весьма незначительным, так и невероятно ярким — все зависит от бесчисленных вариаций химического состава и состояния окружающей среды. Когда воду просто удерживает более горячее вещество (к примеру, лава), то вокруг нее образуется слой пара, похожий на оболочку воздушного шара. Он снижает передачу тепла извне в воду, тем самым стабилизируя ее. Когда такой водяной шар достигает поверхности, он моментально испаряется в виде паров и газов.

Однако, когда вода попадает в полость с раскаленной лавой, два этих вещества смешиваются намного быстрее. Пузырь с паром дестбилизируется, а вода, будучи в три раза легче лавы, стремительно поднимается вверх — это и провоцирует извержение. Эти сведения проливают свет на самые опасные извержения в мире. Так, исландский вулкан Эйафьятъялакьюль извергался два года подряд, а его предшественник, Лаки, в 1783 году уничтожил четверть населения Исландии. Еще один пример: извержение вулкана Килауэа на Гавайях началось в 1983 году и продолжалось 30 лет. Что общего у этих вулканов? Правильно — они окружены водой.

Стоит отметить, что ученым придется проделать еще не один и не два эксперимента, чтобы окончательно разобраться в механизмах возникновения извержений. Однако каждый подобный опыт будет не только обогащать знания человечества о мире, в котором мы живем, но и делать жизнь людей немного более безопасной.