Редактор ПостНауки Кристина Чернова и физик Олег Мельник побеседовали в Рубке о том, сможет ли человек когда-нибудь управлять вулканизмом и использовать его в своих интересах.

Современная вулканология

— Когда появилась все-таки современная вулканология как наука?

— Расцвет вулканологии начался в 50-е годы XX века. Ученые пытались расшифровать деятельность вулканов и раньше, но делали это странно. В сущности, вулканология превратилась в науку по двум причинам: накопилось много эмпирических данных от наблюдений за вулканами и разработали приборы для измерения вулканической активности.

Сейчас у ученых есть приборы, которые измеряют землетрясения на вулканах с земли и со спутника. Возможность измерения активности со спутника важна, потому что многие вулканы недоступны для посещения. Еще вулканологи измеряют состав магмы — эта практика целиком заимствована из математики и химии.

— Зачем изучают извержения? Разве о них еще не все известно?

— Вулканы — это природная лаборатория, из магмы добывают медь, цинк, свинец. Металлы появляются в магме из-за вулканических газов, которые в ней растворены. На Уайт-Айленде, к примеру, образуется новое медное месторождение. Поэтому, изучая процесс образования газов в магме, мы можем узнать больше о формировании крупных медных месторождений. В будущем это поможет их найти и раскопать.

— Сколько в мире действующих и спящих вулканов?

— Количество спящих определить невозможно. В каких-то вулканических районах может быть много вулканов, наслоенных один на другой, поэтому неясно, считать их одним вулканом или несколькими.

С активными проще: ученые считают вулкан активным, если тот извергался хотя бы раз за последние 10 тысяч лет. Примерно тогда кончился ледниковый период, после которого большая часть вулканов активизировалась. Всего активных вулканов около 4 тысяч.

— Извержения — нередкое явление, они происходят практически постоянно. Так?

— Конечно, вулканы работают постоянно в течение уже многих тысяч лет, просто мы не видели их в действии. Стромболи, например, 2 тысячи лет извергается, вулкан Ясур в Вануату — 400 лет. Однако это неопасные вулканы. 

Есть и обратные случаи, когда вулканы извергаются очень редко: сначала долго накапливают энергию, а потом случается крупный взрыв. Например, Йеллоустон в Америке — там извержение происходит каждые 600 тысяч лет. Цикл бездействия для вулкана уже прошел, так что, предположительно, извержения можно ждать уже завтра, и этим активно пользуются недобросовестные журналисты.

— Как ученые предсказывают извержение вулкана и то, насколько оно будет опасно? 

— Вулкан похож на бутылку шампанского. Можно ее подогреть и резко открыть — пузырьки расширятся, и шампанское выстрелит пробкой в потолок, произойдет взрывное извержение. Это самый опасный вариант развития событий. А можно открыть аккуратно, и тогда пузырьки (магма) выделятся медленно. Такие извержения называют эффузивными. 

Бывают промежуточные варианты, когда вулкан извергается небольшими взрывами. Такое случается, когда верхушка вулкана закрыта «пробкой» из застывшей лавы. Если она вдруг разрушится при большом давлении, произойдет извержение. Этот вариант самый опасный, и не за счет мощности: его мало изучают и сложнее всего прогнозировать.

— Плиниев можно назвать первыми вулканологами?

— Не знаю, может, до этого были греки. Кто-то наверняка наблюдал извержения вулкана Санторин, который уничтожил минойскую культуру. Описание извержения Санторина — это первое документальное свидетельство очевидцев, которое мы знаем из писем Плиния Младшего к Титу. Они описывают извержение Везувия, оно самое опасное, плинианского типа. Ультраплинианские извержения значат, что на поверхность поступает 1000 кубических километров магмы в день, а длиться оно может неделю.

Крупные извержения

— 9 декабря 2019 года в Новой Зеландии произошло извержение вулкана Уайт-Айленд, погибло 16 туристов. Почему вулканологам не удалось это предсказать? 

— Вулканологи предсказали: извержение может произойти в любую минуту. У каждого вулкана есть так называемая шкала опасности, которая измеряется уровнями. Первый уровень: вулкан неопасен, можно посещать. Второй уровень (Уайт-Айленд): есть риск извержения. Третий и четвертый уровень: к вулкану лучше не приближаться. 

Выходит, туристическая компания знала, что вулкан небезопасен. Дату извержения предсказать невозможно, поэтому вулканологи оперируют только степенями опасности.
Такие извержения в глобальном масштабе считаются небольшими: столб пепла в Новой Зеландии поднялся на высоту 3 километра, но в рамках гигантских извержений это крошечная высота. Мелкие извержения очень сложно предсказать. 

Произошло землетрясение, возникла трещина, по которой морская вода попала близко к магме и вскипела, образовался паровой выброс. Такие извержения называются фреатическими. Они часто встречаются на островных и прибрежных вулканах, которые расположены на островах или побережье.

— СМИ сообщают, что на Камчатке тоже может скоро проснуться вулкан Безымянный. Насколько это извержение опасно?

— Безымянный мелко извергается примерно раз в год, последний случай был в 2017 году. Между извержениями из него выдавливается очень жидкая лава, как паста из тюбика. Иными словами, растет лавовый купол. 

Безымянный вулкан для населенных пунктов неопасен, потому что до ближайшего поселка Ключи от него 40 километров. В последний раз он крупно извергался в 1956 году: столб пепла был высотой в 35 километров, все деревья у восточного подножья повалило в радиусе 500 километров. Вулканологи признают это извержение одним из крупнейших в XX веке. К счастью, никто не погиб.

— Какая самая неспокойная зона на планете?

— Меньше всего повезло жителям Индонезии: там самое большое количество активных вулканов и много жертв их извержений. Еще часто извергается Япония — может, сами извержения там редки, но в окрестности вулканов живет много жителей, поэтому каждый инцидент там представляет серьезную угрозу для жизни.

— Какие приборы есть в вулканологической обсерватории?

— В каждой вулканологической лаборатории есть:

  • сейсмографы, оценивающие магнитуду землетрясений; 
  • приборы, измеряющие состав вулканических газов, которые выходят из фумарол; 
  • термометры, измеряющие температуру горячих источников. 

Процедура наблюдения отличается в каждом случае: на Везувии, например, следят сразу за десятком параметров. Если какой-то из параметров отклоняется от нормы, ученые наблюдают за ним более пристально.

— Люди когда-нибудь научатся предотвращать извержения? 

— Есть успешные попытки не предотвращать извержения, а отвернуть лавовый поток от населенного пункта: построить дамбы, полить поток водой — образуется корка, и магма повернет. Такое уже делали на Гавайях, успешно.

А вот взрывные извержения пока предотвращать не удавалось. Ученые предлагали закидать в кальдеру Йеллоустона ядерные бомбы, чтобы из трещин газ выходил из магмы. Такое растрескивание пород, однако, может привести к обратному — инициированию извержения. 

— Можно ли использовать вулканы в качестве источника энергии?

— Многие страны уже используют. Исландия закачивает в поры в земле воду, она вскипает, подается на турбины и производит электроэнергию. С помощью воды исландцы подогревают тротуары в стране. Это, правда, амбициозный проект, у нас на Камчатке всего две геотермальных станции, энергию из которых добывать сложнее.

— Как работает геотермальная станция?

— Обычно это система труб. По одной закачиваем холодную воду в горячие породы, по другой на поверхность поднимается пар, он и крутит турбины. К сожалению, вместе с этим паром выходит вся таблица Менделеева, потому что вулканическая магма привносит газы — хлор и фтор. Проблема геотермальной энергии — в эффективном очищении материала, который поступает на турбины.

— Как вулканологи разных стран обмениваются данными?

— Мы, например, уже больше 20 лет сотрудничаем с вулканологами из Бристольского университета в Великобритании. Источники данных — это либо сотрудничество, либо статьи. Я каждый день просматриваю заголовки статей в научных журналах и подбираю все, что может быть интересно.

— Какие вулканологические обсерватории и научные институты сегодня передовые?

— В странах, где есть вулканизм и службы мониторинга сейсмической активности, они развиты хорошо — я имею в виду богатые страны. Содержать вулканологов на Филиппинах или в Индонезии удается благодаря дотациям богатых стран. 

Еще существует IAVCEI — Международная организация вулканологии и химии земных недр. В ней 2000 человек. Грубо говоря, это все вулканологи мира, мне эта организация в 2004 году за мои работы вручила медаль. Я единственный ее обладатель в России, очень приятно.

Рекомендуем по этой теме: