Самый активный вулкан Антарктиды расположен на такой тонкой коре, что ее там быть не должно

Гора Эребус — самый южный действующий вулкан на планете. Её высота достигает трёх тысяч семисот девяноста четырёх метров. Она расположена на острове Росса у берегов Антарктиды. И под ней происходит нечто, чего, по геологическим меркам, быть не должно.

Земная кора под Эребусом имеет толщину от семнадцати до двадцати двух километров. Это примерно в два раза тоньше, чем геологи обычно ожидают под вулканом такого возраста и размера. Под большинством устойчивых материковых областей граница между корой и мантией — слой, который учёные называют границей Мохоровичича, — находится на глубине от тридцати пяти до сорока километров. Под островом Росса эта граница лежит на глубине от семнадцати до двадцати двух километров.

Результаты исследования опубликованы в апреле 2026 года в журнале Scientific Reports. Учёные использовали сейсмические данные, собранные с 2016 по 2020 год на четырёх станциях, установленных прямо на склонах вулкана.

Как работали измерения

Когда на Земле происходит землетрясение магнитудой шесть и выше, сейсмические волны распространяются по планете. Достигая границ между слоями горных пород, часть волн отражается, часть преломляется, часть преобразуется из одного типа в другой. Расставив датчики на поверхности и замерив время прихода волн, можно рассчитать, на какой глубине проходят границы слоёв и из каких пород состоят эти слои.

Четыре станции на Эребусе — их названия ЭЛХТ, НАУС, КОНЗ и АЙСЕЗ — записывали сигналы от удалённых землетрясений на протяжении четырёх лет. Сигнал от границы кора-мантия приходил на все четыре станции через две-две с половиной секунды после начала события. Это указывает на одинаково малую глубину залегания границы с разбросом не более трёх километров между разными замерами на одной станции.

Что показало отношение скоростей

Ключевой параметр в этом исследовании — отношение скорости продольной волны к скорости поперечной волны. Геологи используют его как прямой индикатор состава и состояния породы.

Если отношение находится в пределах от 1,60 до 1,73, порода считается кислой — лёгкой, богатой кремнезёмом, похожей на гранит. Если отношение от 1,74 до 1,79 — порода промежуточного состава. Если отношение выше 1,80 — порода основная, плотная, богатая железом и магнием, похожая на базальт и габбро. Такие значения также указывают на частичное плавление — то есть порода начинает превращаться в жидкость.

Под горой Эребус отношение скоростей в коре варьируется от 1,61 до 1,94. Разброс в треть единицы на толщине коры всего в двадцать километров — это не погрешность измерений. Это физическая подпись породы, которая была химически и термически перемешана миллионами лет вулканических вторжений.

Разница под разными склонами

Изменение неодинаково вокруг вулкана. В северо-западном направлении от вершины две станции показали отношение скоростей устойчиво выше 1,80. Это совпадает с ранее обнаруженной зоной замедленных сейсмических волн в том же северо-западном секторе под кратером Эребуса. Зона замедленных волн возникает там, где порода горячее среднего, частично расплавлена или насыщена жидкостью. Совпадение двух независимых измерений указывает на единую физическую структуру: область термически изменённой основной коры, протянувшуюся от средней части земной коры вверх к действующему лавовому озеру на вершине.

Химия углекислого газа добавляет сложности

Эребус выделяет много углекислого газа. Прямые измерения выбросов из лавового озера подтверждают, что магматический резервуар несёт повышенное содержание газа. Порода, насыщенная углекислым газом, и трещины в коре, заполненные углекислотой, понижают отношение скоростей. Это означает, что некоторые низкие показатели в наборе данных — от 1,61 до 1,67 — соответствуют кислым породам, смешанным с зонами насыщения углекислым газом, а не указывают на действительно кислый состав коры.

Не вертикальная труба, а сложная система

Путь магмы под Эребусом — не простая вертикальная шахта. Магнитные и электромагнитные измерения 2022 года проследили траекторию сопротивления магматической системы. Выяснилось, что она меняет направление с наклонного на запад под вершиной до крутого вертикального глубже внутри коры.

Новые сейсмические данные показывают высокие скорости поперечных волн — выше четырёх километров в секунду — в верхней коре на глубинах, соответствующих затвердевшим основным вторжениям. Это старые магматические тела, которые остыли на месте. Ниже этих затвердевших зон, в средней коре, скорости ниже, а отношение скоростей выше — что указывает либо на активное частичное плавление, либо на термически изменённую породу, ещё не полностью закристаллизовавшуюся.

На той глубине, где граница кора-мантия выражена наиболее чётко, траектория электрического сопротивления меняет направление. Именно в этой геометрической точке на границе коры и мантии глубинные углекислый газ и расплавы выбрасываются в вышележащую систему.

Региональный контекст

Трансантарктические горы к западу и в глубине континента несут кору толщиной до тридцати девяти километров. Остров Росса находится на крайне тонком конце регионального градиента: толщина коры падает с тридцати шести-сорока километров под горами до семнадцати-двадцати двух километров под островом на расстоянии всего в десятки километров. Этот градиент и движет всей вулканической системой. Тонкая кора даёт более короткий путь расплавам из мантии к поверхности. Активный рифт — разлом, который называется Террор, — не даёт коре утолщаться или заживать.

Ранние модели предполагали узкую вертикальную мантию прямо под островом, питающую вулкан с глубины. Более поздние геофизические обобщения изменили эту картину. Зоны замедленных волн, обнаруженные в мантии под Эребусом, простираются на двести пятьдесят-триста километров в ширину и достигают глубины не менее двухсот километров. Это слишком широко для узкого мантийного канала. Вместо этого данные указывают на рассеянное, тектонически модулированное поднятие расплава, распределённое по всей Западно-Антарктической рифтовой системе, а не сконцентрированное под одной точкой.

Практический вывод

Вулканическая активность на Эребусе поддерживается не одним отдельным источником тепла, который мог бы теоретически отключиться или сместиться. Источник тепла распределён по рифтовой системе на сотни километров литосферы. Архитектура коры над ним — пятнистая, истончённая, химически разнородная и структурно контролируемая разломами и старыми вторжениями — действует одновременно как фильтр и как накопитель для поднимающегося расплава.

Магма не поднимается вертикально. Она скапливается в зонах ослабленной коры, вступает в реакцию с существующей породой, накапливает углекислый газ по мере падения давления и следует по путям, контролируемым разломами, которые меняют геометрию между глубинной корой и поверхностью. Лавовое озеро на вершине Эребуса, которое непрерывно активно уже десятилетия, — это поверхностное выражение системы, работающей сквозь двадцать километров раздробленной, термически нарушенной коры и ещё полтораста километров аномально горячей мантии под ней.