Планету ждет крупнейшее извержение вулкана. Готово ли к этому человечество?

Человечество ежегодно тратит сотни миллионов долларов на защиту своей планеты от внешних угроз — вроде столкновений с астероидами и метеоритами. В октябре 2022 года в Землю должен врезаться астероид Диморф, но этого не произойдет благодаря проекту НАСА DART (Double Asteroid Redirection Test — испытания перенаправления двойного астероида), который изменит траекторию объекта. На это событие было выделено более 300 миллионов долларов. Однако человечество, задавшись целью обезопасить себя от космических угроз, уделяет слишком мало внимания тому, что происходит на Земле. Согласно расчетам ученых, вероятность крупномасштабных извержений вулканов в сотни раз выше, чем риск столкновения с любыми космическими телами, вместе взятыми. Причем климатические последствия тех и других событий сопоставимы, но уровень подготовки к ним сильно отличается. «Лента.ру» рассказывает о вулканической опасности, о которой люди пока недостаточно серьезно задумываются.

Постоянная угроза

С начала XXI века в мире произошло более 50 извержений вулканов с индексом вулканической взрывоопасности (VEI) от четырех и выше, а также взрывов меньшей силы, которые привели к гибели людей, существенному ущербу и разрушениям. Вероятность извержения с магнитудой семь и более в этом столетии составляет один к шести.

В январе 2022 года в Тонге произошло мощное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, которое длилось 11 часов. Это был самый крупный магматический выброс с 1991 года, когда произошло извержение Пинатубо на Филиппинах, и самый мощный из когда-либо зарегистрированных приборами. Пепел выпал на территории сотен километров, повредив работу инфраструктуры и сельского хозяйства. Кроме того, были испорчены подводные кабели, что нарушило связь государства с внешним миром на несколько дней. В некоторых регионах сформировалась ударная волна, вызвавшая цунами, которое достигло берегов Японии, Северной и Южной Америки. Общий ущерб эксперты оценили в 18,5 процента ВВП Тонги. В случае более длительного извержения последствия были бы еще более катастрофическими для всей планеты.

Извержение случается из-за повышения давления газов: когда оно превышает прочность пород — происходит взрыв, подобно тому, как открывается бутылка шампанского

В июне 2011 года произошел внезапный взрыв чилийского вулкана Пойяуеу в Андах. На высоту более десяти километров непрерывно извергались массы пепла, который покрыл все близлежащие села. Из-за ветра пострадали многие населенные пункты к востоку от вулкана и местная экосистема. В столице Аргентины Буэнос-Айресе были вынуждены приостановить авиасообщение и отменить рейсы. В реках и озерах температура воды повысилась до 45 градусов, что привело к гибели почти всей рыбы.

Еще одним известным вулканическим взрывом за последние десятилетия стало извержение вулкана Эйяфьятлайокудль в Исландии весной 2010 года. Авиасообщение во всей Северной Европе было прервано, в аэропортах отменили тысячи рейсов. Высота столба пепла достигла 13 километров, а при попадании пепла в стратосферу (на высоту свыше 11 километров) он может перемещаться на значительные расстояния. Согласно статистике Международной ассоциации воздушного транспорта, ежедневные потери авиакомпаний от отмены рейсов составили не менее 200 миллионов долларов.

200миллионов долларов
ежедневно теряли авиакомпании от отмены рейсов из-за извержения вулкана Эйяфьятлайокудль

На территории России расположено 200 вулканов, из них 56 — действующие. По большей части они находятся на Камчатке и на Курильских островах, однако есть и более древние вулканы — на территории Кавказа, в Краснодарском крае, на Байкале. Некоторые из них последний раз извергались до нашей эры, однако есть и те, в которых магматические процессы достаточно активны и в наши дни. Одним из таких является двухконусный стратовулкан Эльбрус. Сейчас там располагаются исследовательские геологические станции, которые фиксируют на глубине от 7 до 13 километров жидкую магму в камерах. На южном склоне находятся фумарольные поля, из которых на поверхность вырываются струи вулканического пара, а в долине реки Малка есть термальные источники. На основе полученных данных Эльбрус рассматривают как потенциально активный вулкан. В случае его извержения, помимо разрушительного воздействия пепла и магмы, массивная ледяная шапка начнет плавиться и образует вулканогенные сели, которые будут нести разрушение на расстояние до 100 километров.

Разрушительный эффект

В результате извержения на поверхность вырываются раскаленные до тысячи градусов Цельсия потоки магмы. Они формируются из расплавленных пород. Этот процесс осуществляется из-за локального понижения давления, называемого декомпрессией и происходящего из-за тектонических разломов. Кроме того, на появление магмы влияет флюидный режим, то есть поток газов, который резко понижает температуру плавления.

Поскольку горные породы состоят из кристаллов различных минералов, процесс плавления происходит на их стыках, после чего объединяется и перемещается в сторону понижения давления, чаще всего вверх. Извержения случаются из-за повышения давления газов, и когда оно превышает прочность пород — происходит взрыв, подобно тому, как открывается бутылка шампанского. В случае, если скорость роста газовых пузырей превышает скорость их подъема в расплавленных породах, они разрывают магму и формируют пепел, который представляет собой обломки вулканического стекла.

Помимо очевидного физического воздействия извержений в виде схода магмы, селей и разрушительной силы самого взрыва, вулканы несут в себя неочевидные на первый взгляд последствия, которые затрагивают не только близлежащие населенные пункты, но и всю планету. При извержении выбрасываются тонны взвешенных частиц, которые при определенной силе взрыва достигают тропосферы и стратосферы, а оттуда разносятся ветрами на дальние расстояния. Это может способствовать поглощению части солнечного излучения, что приводит к глобальному охлаждению планеты. После извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году на высоту 24 километра выбросилось такое количество пепла, которое привело к среднему снижению солнечного излучения на 2,5 ватта на квадратный метр, что охладило Землю как минимум на 0,5-0,7 градусов Цельсия.

Все процессы на Земле синхронизированы, и климатические изменения в океанах и атмосфере могут зависеть от последствий извержения. Согласно выводам ученых, крупномасштабный взрыв вулкана способен вызвать на 60 процентов большее похолодание в тропиках в следующем веке по сравнению с современными показателями. Частота извержений также может увеличиться в результате изменений из-за таяния льда, повышения количества осадков и уровня моря.

Информация об охлаждении планеты в результате появления взвешенных частиц в атмосфере на первый взгляд может показаться положительной, ведь в последние годы климатологи только и говорят что о глобальном потеплении, вызванном деятельностью человеческой цивилизации. Однако этот противодействующий эффект будет слишком резким и мощным, что только усугубит воздействие на климат и приведет к неравномерной температуре и аномальному количеству осадков.

Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай продолжалось 11 часов. Это был самый крупный магматический выброс с 1991 года

Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году. Высота столба пепла достигала 13 километров

На основе последних геологических данных Эльбрус рассматривают как потенциально активный вулкан

Современная мировая экономика взаимосвязана, и катастрофа в одной стране может вызвать кризис в других, что можно заметить в ходе войн и эпидемий. Эти проблемы затронут сферы транспорта, торговли, энергетики, финансов и сельского хозяйства. Статистика говорит, что экономические последствия от извержения вулкана с крупной магнитудой составят около восьми триллионов долларов. Своевременная подготовка обойдется гораздо дешевле, чем устранение внезапных стихийных разрушений.

Что необходимо предпринять?

На данный момент системы вулканологического мониторинга развиты на нашей планете неравномерно. Они позволяют регистрировать характерные параметры изменений за некоторое время до крупного извержения. Точный прогноз сложно сформировать, но по мере приближения взрыва происходят геологические процессы, по которым их сроки можно конкретизировать. В местах частых извержений — например, в Исландии — иногда получается составить прогноз с точностью до часа, однако в большинстве случаев у ученых не так много времени для оповещения людей, на которых эта катастрофа может повлиять. Более того, в случае спящих вулканов понять точное время извержения еще сложнее, поскольку у специалистов может быть слишком мало данных об объекте.

27процентов извержений
были зарегистрированы сейсмометром с 1950-х годов

Вулканологи из Бирмингемского и Кембриджского университетов предложили свои методики по улучшению мониторинга и предотвращению последствий. В первую очередь необходимо выделить регионы повышенной угрозы, что потребует новых междисциплинарных исследований. В случае активизации вулканических процессов в некоторых областях — например, в Малаккском проливе — могут быть перекрыты торговые пути.

По подсчетам ученых, только 27 процентов извержений с середины прошлого века отслеживались сейсмометром. Улучшение существующей глобальной базы данных о магматических выбросах (включая информацию о сейсмичности, выделении газов, деформации грунта), а также применение в этой области искусственного интеллекта позволило бы разработать более подробные прогнозы будущих извержений. Кроме того, ученым не хватает технических возможностей для своевременной объективной оценки. После извержения вулкана Тонга прошло 12 часов, прежде чем были получены снимки зонда ЕС Sentinel-1A. Эксперты настаивают на запуске специального спутника с инфракрасными камерами, однако внедрить эту технологию повсеместно до сих пор не удалось.

Фото: Alexander Piragis / Zoonar / Legion-media

Также требуется разработать программу оповещения населения и создать центры экстренной помощи по всему миру. Осведомленность и предварительное обучение позволили эвакуировать 20 тысяч человек во время извержений в 2021 году. Укрепление критически важных объектов инфраструктуры и новые гуманитарные соглашения между странами помогут уменьшить последствия в регионах катастрофы и на торговых сетях.

Эксперты считают, что необходимо принять меры по разработке прямого влияния на вулканические процессы. Технически проникновение в магматические камеры уже возможно. К 2024 году вулканологи планируют пробурить такую камеру в Исландии для создания магматической обсерватории, чтобы протестировать сенсорное оборудование для более точных прогнозов. Там же хотят провести исследования для оценки возможности манипуляций магмой или породами ради снижения взрывоопасности извержений.