Сенсационное открытие: ученые определили дату взрыва Йеллоустонского супервулкана

Сенсационное открытие: ученые определили дату взрыва Йеллоустонского супервулкана

На Земле насчитывается около 20 супервулканов — вулканов, извержение которых способно изменить климат на планете. Один из них находится в Йеллоустонском национальном парке (США). Строго говоря, это не вулкан в привычном нам виде, а его просевшее жерло, кальдера — гигантская впадина размером 72×55 км, образовавшаяся в результате нескольких сильных извержений. Под ней на многокилометровой глубине расположена огромная камера с раскалённой магмой.

Последнее гигантское извержение Йеллоустонского супервулкана случилось 640 тыс. лет назад. А вот следующее может произойти в любой момент. Уже несколько лет учёные наблюдают, как земная кора в кальдере приподнимается, а это один из признаков предстоящего катаклизма. Три года назад геологи, изучив ископаемые останки вулканического пепла, предупредили: геотермальные процессы в магматическом пузыре идут гораздо быстрее, чем считалось ранее. И очередное суперизвержение может случиться ещё при нашей жизни.

Осенью 2019 года группа учёных из США и Германии зафиксировала подъём магмы под Йеллоустонской кальдерой. И подтвердила, что внизу находится мантийный плюм — вертикальный поток магмы, протянувшийся от ядра Земли на тысячи километров.

Но куда больше исследователи озадачены поведением гейзера под названием «Пароход» (Steamboat Geyser) — к слову, крупнейшего в мире. В первой половине ХХ века он вообще не проявлял никакой активности. Извергаться он начал в 1991 году, выбросив фонтан горячей воды на высоту 90 м. Затем извержения пошли эпизодически, а два года назад их количество резко возросло. И если в 2018-м «Пароход» запустил струю в небо 32 раза, то в 2019-м — уже 47 раз! Увеличилась и сила фонтана: сейчас вода поднимается на высоту до 100 м. Одни эксперты объясняют это большим количеством талых вод в почве, но другие связывают с процессом пробуждения супервулкана.

Связанные вопросы и ответы:

В каком году предположительно произойдет взрыв Йеллоунстонского супервулкана

Попадая в большом количестве в стратосферу, продукты извержений могут там задерживаться на несколько лет, создавая "аэрозольный экран" . Здесь нужно большее внимание обратить именно на сернистый газ (SO2), который в присутствии водяных паров окисляется до серной кислоты (H2SO4). Мельчайшие капельки этой кислоты образуют в атмосфере взвесь, которая может присутствовать до нескольких лет. Аэрозольный экран на время своего существования сокращает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, но одновременно, с ростом концентрации парниковых газов (прежде всего СО2), увеличивается и парниковый эффект. Всё же, действие экрана пересиливает конкурента и на некоторое время наблюдается снижение глобальной температуры в тропосфере (в то время как температура стратосферы наоборот возрастает). Вулканический мелкодисперсный пепел, проникая в стратосферу также участвует в уменьшении количества поступающей солнечной энергии, а в тропосфере он способствует формированию большего количества облачности, что дополнительно ослабляет инсоляцию (количество поступающей на земную поверхность солнечной энергии) . Таким образом, вулканический пепел и взвесь серной кислоты увеличивает планетарное альбедо (отражательную способность). Количество осадков в период "вулканической зимы" как правило, заметно уменьшается, особенно в тропических и экваториальных регионах (за счёт снижения испаряемости). Однако, по мере разрушения такого экрана, глобальная температура вновь возвращается к прежнему значению, а иногда наблюдается ещё более стремительный рост, чем до извержения (за счёт поступивших объёмов углекислого газа во время извержения).

Какое влияние окажет взрыв вулкана на климат и экосистему планеты

МЕРЫ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВОВ

     Разрушение ограждающих и несущих строительных конструкций вызывается избыточным давлением взрыва в помещении. Для сохранения основных ограждающих и несущих конструкций в помещениях категорий А и Б следует предусматривать наружные легко сбрасываемые конструкции (ЛСК). В качестве ЛСК рекомендуется использовать остекление окон и фонарей, а также легко сбрасываемые покрытия с массой 1 м²не более 70 кг. Площадь ЛСК должна составлять не менее 0,05 м²на 1 м³объема помещений.

     Проблема определения необходимой площади ЛСК, предназначенных для сброса избыточного давления, развиваемого при взрыве, до сего времени остается недостаточно изученной. В частности, отсутствуют общепринятые представления об интенсификации сгорания пылевоздушных смесей.

     Конструкции покрытий, междуэтажных перекрытий зданий и помещений категорий А и Б должны исключать возможность образования непроветриваемых пространств во избежание скоплений взрывоопасных газов.

     В зданиях и помещениях, в которых применяются или перерабатываются газы плотностью не менее 0,8 по отношению к воздуху, в перекрытиях устраивают сквозные проемы (открытые или перекрытые решетчатыми настилами) площадью не менее 15 % от общей площади перекрытия каждого этажа, включая площадь самих проемов. При применении или переработке газов тяжелее воздуха площадь проемов должна составлять не менее 10 %.

     В целях уменьшения последствий возможного взрыва или пожара рекомендуется размещать помещения категорий А и Б у наружных стен, а в многоэтажных зданиях — на верхнем этаже.

     Число этажей зданий категорий А и Б при степени огнестойкости I и II не должно превышать шести.

Какие защитные меры могут быть предприняты для минимизации последствий взрыва

Когда мы слышим «супервулкан», воображение рисует огромную огненную скалу, которая возвышается на многие километры. Супервулканы отличаются от обычных стратовулканов отсутствием ясно выраженных конусов.

Так, крупнейший из известных и наиболее «созревший» для извержения Йеллоустонский супервулкан, кальдера которого имеет размеры 55×75 км, географически может быть описан как слабо холмистая местность, окружённая горами. Хотя кратеры этих исполинов могут превышать площадь всей Москвы, с виду они не представляют никакой угрозы и вообще на вулканы не похожи. Поэтому когда ученые говорят о самых опасных супервулканах, они имеют в виду территории, на которых они находятся.

На этой карте показаны известные в прошлом крупные извержения вулканов. Те, что отмечены красным, имеют по крайней мере 8 баллов по индексу вулканической эксплозивности. Фото

На планете, согласно исследованиям ученых, за последние 2,5 миллиарда лет произошло 15 извержений супервулканов, которые привели к формированию такого же числа крупных трапповых провинций. На карте их отмечено 15. При этом несколько из них активны до сих пор. По оценкам Геологической службы США эти вулканы — одни из самых опасных супервулканов в мире:

• Первый расположен в Японии, на острове Кюсю. Это вулкан Айра , который взорвался 22 тыс. лет назад. Сейчас на его месте расположен город Кагосима с населением полмиллиона человек. И молодой действующий вулкан Сакурадзима.

• Второй супервулкан — Таупо . Сейчас это озеро в кальдере одноимённого вулкана на Северном острове Новой Зеландии. В 200 году н.э. он выбросил в атмосферу рекордное количество лавы.

Изображение предоставлено Дугалом Таунсендом / GNS Science / EOS .

• Вулкан Тоба на острове Суматра. 74 000 лет назад он взорвался, оставив после себя огромную кальдеру. Его глубина достигает 500 м, а размеры 90х25 км. Это самое большое вулканическое озеро в мире. Под ним до сих пор находится очаг магмы. Извержение супервулкана Тоба стало крупнейшим за последние 20 млн лет.

Henrik Hansson Globaljuggler CC BY-SA 3.0

• В США на территории штата Нью-Мексико находится супервулкан Валлес , протяженность кальдеры которого составляет 22 км. Этот супервулкан сформировался более полутора миллионов лет назад, сегодня территория вокруг него объявлена природным заповедником. Последний раз извергался в эпоху плейстоцена.

Фото nps.gov

Для минимизации последствий взрыва супервулкана могут быть предприняты следующие защитные меры:

• Охрана окружающей среды: мониторинг за состоянием окружающей среды, контроль за уровнем загрязнения воздуха и воды, предотвращение утечки токсичных веществ.
• Увеличение срочности и готовности: проведение регулярных тренировок и учений, подготовка персонала к чрезвычайной ситуации, создание эвакуационных планов.
• Мониторинг за сейсмической активностью: установка сейсмических станций, мониторинг за уровнем сейсмической активности, предотвращение утечки газов и лавы.
• Охрана населения: проведение информационных кампаний, организация эвакуации населения, создание временных убежищ.
• Мониторинг за состоянием вулкана: проведение регулярных наблюдений за состоянием вулкана, мониторинг за уровнем вулканической активности, предотвращение утечки лавы и газов.

Важно помнить, что предотвращение последствий взрыва супервулкана - это коллективная ответственность, которая требует усилий от государства, общества и отдельных граждан.

• Самый большой в Северной Америке супервулкан расположен на территории Йеллоустоунского национального парка. Вулкан не извергался уже более 600 тыс. лет и, по словам вулканологов, не так давно начал проявлять признаки активности. Если этот гигант все-таки пробудится от спячки, в лучшем случае, его мощности хватит, чтобы устроить на планете еще один Ледниковый период. В худшем — извержение Йеллоустоунского супервулкана разбудит все остальные активные вулканы на Земле и вызовет настоящий апокалипсис.

В чем отличие Йеллоустонского супервулкана от обычных вулканов

Туф Бишопа, Лонг-Велли.

«Мегаизвержение» супервулкана — катастрофа, угрожающая не только человечеству, но и всем экосистемам Земли. Но она не начнётся без предупреждения — примерно за год до начала происходят изменения, которые можно отследить.

Такое заключение было сделано на материале нового микроскопического анализа кристаллов кварца из пемзы, взятой из туфа Бишопа в Восточной Калифорнии, места извержения супервулкана, которое сформировало район Кальдеры Лонг-Велли ( англ . Long Valley Caldera) 760 000 лет назад.

Статья «Год до взрыва супервулкана» (The Year Leading to a Supereruption) опубликована 20 июля в журнале PLOS One . Её авторы — Гильерме Гуальда (Guilherme Gualda) из университета Вандербильта (Vanderbilt University) и Стивен Саттон (Stephen Sutton) из Чикагского университета.

«Эволюция магматического тела гигантского супервулкана характеризуется событиями, происходящими в разных временных масштабах, — говорит Гуальда. — Десятки тысяч лет нужны для того, чтобы образовалось достаточное количество эруптивной магмы. Однажды образовавшись, это гигантское магматическое тело находится в неустойчивом состоянии на протяжении от столетий до нескольких тысячелетий. Теперь мы показали, что начало процесса декомпрессии, при котором выделяются пузырьки газа, дающие силу извержению, начинается менее чем за год до извержения».

Микрофотография одного из 73-х кристаллов кварца, изученных Гуальда и Саттоном.

Гуальда и Саттон проанализировали десятки мелких кристаллов кварца туфа Бишопа. Предыдущие исследования кристаллов кварца нескольких супервулканов, в том числе Лонг-Велли, показали, что они имеют отличительные особенности края поверхности. Эти исследования позволили сделать вывод, что эти особенности образуются менее чем за столетие до извержения.

В новом исследовании использовался более точный метод измерения времени роста края кристалла, основанный на изменении концентрации титана. Исследователи установили, что концентрация титана в кварце напрямую коррелирует с количеством испускаемого света, если материал облучать быстрыми электронами (эффект катодолюминесценции). Это позволило использовать катодолюминесцентные изображения в высоком разрешении для измерения вариаций концентрации титана и, исходя из этого, для определения темпов роста края кристалла.

«Максимальное время роста края находится в диапазоне от приблизительно одной минуты до 35 лет, с медианой около 4 дней. Более 70% изучаемых особенностей сформировались менее чем за год, это показывает, что рост края кристаллов происходил в основном в последние дни, месяцы до извержения, в условиях высокого пересыщения. Это позволяет предположить, что рост края кристалла означает начало процесса декомпрессии и перехода преэруптивного состояния в извержение», — говорится в статье.

По данным Гуальда, период декомпрессии, вероятно, будет сопровождаться расширением магматического тела, которое можно обнаружить и на поверхности. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, какие именно признаки надвигающегося извержения следует искать на поверхности.

Извержения супервулканов произошли в целом ряде мест по всему миру в недавнем геологическом прошлом. Самое последнее было в вулканической зоне Таупо в Новой Зеландии 26 500 лет назад. За последние пару миллионов лет произошло около десяти мегаизвержений, и нет оснований предполагать, что их не будет в будущем.

Самый известный супервулкан — Йеллоустон, его извержение может быть губительным для биосферы в результате длительного снижения температуры на всей планете, гибели растительности и изменения состава атмосферы. На территории России находится Камчатский супервулкан.

«Насколько мы можем судить, никакое из этих мест в настоящее время не имеет магматического тела, необходимого для мегаизвержения, — сказал Гуальда. — Однако они являются местами, где супер-извержения произошли в прошлом, и очень вероятно, что произойдут в будущем».

На территории России тоже есть суперкальдера — Карымшина , древний супервулкан на полуострове Камчатка. Представляет собой горную систему в форме овала с длиной большой оси около 35 км. Расположен в 50 км к югу от Петропавловска-Камчатского. Открыт в 2007 году.

Супервулкан начал формироваться в конце олигоцена, хотя в это время его извержения были не сильными и не влияли на окружающую среду. В эти времена в долине начали изливаться базальты докальдерного этапа в юго-западной части кальдеры в долине реки Средняя Карымчина. Также в этих местах появлялись мелкие дацитовые, туфовые и риолитовые вулканы.

В период кальдерообразующего этапа (1,5 миллиона лет назад) начались сильные извержения в разных частях кальдеры с излияниями игнимбрита, а также формирование, потухшего на данный момент, вулкана Больше-Банная, верхне-паратунских горячих источников в долине реки Верхняя Паратунка и конуса Бабий камень вулкана Бархатная сопка.

Какие признаки предшествуют извержению супервулкана

Ученые разгадали тайну знаменитого космического взрыва

Alexander Antipov

сверхновая нейтронная звезда космическое открытие исследование астрономия

Долгие годы поисков и споров наконец завершились успехом.

В феврале 1987 года астрономы стали свидетелями взрыва звезды в близлежащей галактике. Это событие было видно с Земли на протяжении нескольких месяцев, взрыв светил с силой в 100 миллионов солнц. Из-за огромного количества обломков даже самые мощные телескопы не могли подтвердить, что осталось в его центре.

Новые исследования подтверждают, что в центре взрыва находится нейтронная звезда, настолько плотная, что чайная ложка ее вещества весила бы 10 миллионов тонн.

Доктор Мэгги Адерин-Покок, сравнила это исследование с расследованием убийства. "Речь идет о смерти звезды, и загадкой было то, что скрывается в пылевых облаках вокруг остатков," - сказала она.

Взрыв произошел в результате конца жизни огромной звезды, в 20 раз превышающей массу нашего Солнца, так называемого голубого сверхгиганта. Его жизнь завершилась впечатляющим образом в процессе, известном как сверхновая, получившей название SN 1987A . Это была первая сверхновая, видимая невооруженным глазом за последние 400 лет, и звезда, детали которой были зарегистрированы астрономами до ее взрыва.

Наблюдения за SN 1987A сделали ее идеальной лабораторией на небесах для проверки теорий о смерти звезд. Но важная часть головоломки отсутствовала - что осталось в ее сердце после такого катастрофического события.

Согласно теории, звезды коллапсируют, когда у них заканчивается топливо для ядерных реакций, заставляющих их светиться. Масса звезды настолько велика, что ее гравитационная сила сжимает собственные атомы, производя самое плотное вещество во Вселенной, которое называется нейтронной звездой , а если звезда большая, она может стать черной дырой .

Но что именно осталось после взрыва? Это важно для астрономов, потому что сверхновые распространяют тяжелые элементы, которые помогают формировать и поддерживать жизнь во Вселенной.

Исследователи, публикующие свои результаты в журнале Science, говорят, что у них есть убедительные, если не подавляющие, доказательства того, что это нейтронная звезда.

Профессор Клас Франссон из Стокгольмского университета в Швеции, возглавивший исследование, сказал, что это первый случай, когда кому-то удалось исследовать центр сверхновой и то, что было создано там.

"Теперь мы знаем, что есть компактный источник ионизирующего излучения, скорее всего, нейтронная звезда. Мы искали это с момента взрыва, но должны были подождать, чтобы смочь подтвердить предположения."

Новые данные указывают, что поверхность нейтронной звезды должна быть около миллиона градусов, остывшая с 100 миллиардов градусов.

Команда будет продолжать мониторить область сверхновой, чтобы узнать больше о точных деталях взрыва. И данные дают команде возможность наблюдать за очень ранней "младенческой" нейтронной звездой и сравнивать ее с более старыми, чтобы увидеть, как эволюционируют эти космические тяжеловесы со временем.

Наблюдения стали возможными благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба от NASA. Будучи самой мощной космической обсерваторией, когда-либо созданной, он имеет инструменты, которые делают измерения на инфракрасных частотах и таким образом могут видеть сквозь космическую пыль, которая так долго блокировала наш вид.

Профессор Майк Барлоу из Университетского колледжа Лондона говорит, что, хотя было несколько косвенных намеков, JWST получил "первые прямые доказательства" того, что это нейтронная звезда.

"Загадка о том, скрывается ли нейтронная звезда в пыли, длилась более 30 лет, и захватывающе, что мы ее разгадали."

Данные JWST проанализировали 34 учёных из 12 стран. Они обнаружили свет атомов элементов, аргона и серы, мог быть произведен только мощным излучением, исходящим от нейтронной звезды в центре сверхновой. Прямого изображения самой нейтронной звезды нет, но, по мнению доктора Роберта Мэсси из Королевского астрономического общества, чем-то еще было бы трудно объяснить показания.

Так или иначе, несмотря на то что астрономам-следователям пока не удалось обнаружить окончательное доказательство в этой космической загадке, они обнаружили неопровержимые следы его присутствия.

Какие регионы планеты могут больше всего пострадать от взрыва Йеллоунстонского вулкана

Многие вулканы находятся в районах с благоприятным климатом, а почвы, удобренные вулканическим пеплом, особенно плодородны. И люди продолжают селиться вблизи вулканов, несмотря на потенциальную опасность, которую те несут. Поэтому жизненно необходимо уметь прогнозировать вулканические извержения.

Инструкция

1

Ученые определили, что активность вулканов напрямую зависят от активности Солнца и подчиняется одиннадцатилетнему циклу.

2

Чтобы предсказать извержение вулкана, необходимо вести постоянное наблюдение за его состоянием. Проявлением вулканической активности являются термальные источники и фумаролы – вулканические газы. Установлено, что перед извержением температура воды в горячих источниках и фумаролов повышается. Может изменяться и состав вулканических газов и воды – возрастает концентрация соединений серы. Почва также нагревается – это видно по таянию ледников и пересыханию ручьев и колодцев.

3

На изменении температуры почвы основан метод инфракрасной съемки со спутника . Анализируя снимки, сделанные в разное время, можно судить о возможности извержения .

4

Признаком грядущего бедствия могут служить магнитные аномалии в районе вулкана – стрелки компасов отклоняются от истинного значения. Возрастает и интенсивность магнитного поля. Это связано с тем, что расплавленная магма подходит ближе к поверхности земли .

5

Также перед извержением происходят небольшие землетрясения , уровень почвы поднимается. Иногда гора вырастает на несколько десятков метров. Часто можно слышать грохот, исходящий из недр вулкана, и видеть увеличивающееся количество дыма. В Японии даже вывели формулу, достаточно точно рассчитывающую вероятность извержения вулкана Асама. Она зависит от количества землетрясений и выделившегося из вулкана дыма за месяц.

6

Помочь людям в прогнозе могут и животные. Кошки, собаки, земноводные, пресмыкающиеся очень метеочувствительны. По всей видимости, на их самочувствие влияют колебания земной коры и возрастающая сила магнитного поля. Незадолго до катастрофы их поведение становится беспокойным, и они стараются покинуть опасное место. Возможно, некоторые люди тоже обладают такими способностями, но не склонны придавать этому значения.

Какие исследования и наблюдения были проведены учеными для определения даты взрыва

Из-за своих последствий извержения вулканов представляют для человечества не меньшую, а, возможно, большую угрозу, чем атомная война, падение крупного метеорита или любые другие глобальные катастрофы. И, по-видимому, эту опасность мы недооцениваем.

Атомная война — угроза вполне реальная, но в наших силах не допустить ее возникновения. Что касается метеоритов, то у нас есть только догадки, косвенные доказательства вызванных ими биосферных катастроф — достоверных свидетельств нет.

Катастрофических извержений с заметными экологическими последствиями в истории человечества было много, включая извержения вулканов Тоба и Кракатау в Индонезии. Но самое крупное извержение, фактически экологическая катастрофа, грозившая уничтожением всему живому на Земле, произошло на границе перми и триаса 250 млн лет назад. И оно было связано с извержениями сибирских траппов — обширной вулканической системы на северо-востоке евразийского континента, где в течение около миллиона лет одновременно извергалось множество вулканов; а также с аналогичными магматическими событиями, которые, вероятно, произошли в океанах. К сожалению, пермская океаническая кора не сохранилась.

Считается, что эта вулканическая активность привела к вымиранию почти 80% всех биологических видов (по численности более 90%) — практически все живое на Земле погибло, хотя потом довольно быстро, по геологическим меркам, восстановилось. И то, что случилось один раз, может повториться, но возможность сохранения (или восстановления) человеческой цивилизации после такой катастрофы представляется маловероятной.

Возможно ли предсказать точную дату взрыва Йеллоустонского супервулкана с точностью до дня

Прогнозы оказались неутешительными во всех возможных вариантах.

Служба новостей ForPost

Фото: pixabay.com.

Международная команда учёных поделилась своими прогнозами о том, к чему может привести возможная ядерная война. Как пишет Daily Mail , исследователи смоделировали целый ряд сценариев: ядерную войну между Россией и США, а также между Индией и Пакистаном. Результаты проекций оказались неутешительными во всех возможных вариантах.

«Неважно, кто кого будет бомбить: Индия, Пакистан, НАТО, Россия. Как только дым попадает в верхние слои атмосферы, он распространяется по всей планете и затрагивает всех», — рассказала ведущий автор исследования Шерил Харрисон из Университета штата Луизиана.

Ядерные удары могут привести к выбросу в верхние слои атмосферы миллиардов тонн дыма и чёрного углерода, поглощающего солнечный свет. По прогнозам учёных, спустя месяц после взрыва уровень температуры на планете упадёт приблизительно на 7 градусов Цельсия — сильнее, чем при последнем ледниковом периоде.

Даже после того, как дым развеется, температура воздуха не вернётся к довоенным показателям. Из-за такого похолодания морской лёд расширится более чем на 15 миллионов километров и вырастет почти на два метра в высоту — это заблокирует доступ к крупным портам, включая Пекин, Копенгаген и Санкт-Петербург.

Лёд распространится и на регионы с обычно умеренным климатом, а Северное полушарие станет в целом неприемлемым для судоходства. Изменения уровня морского льда будут наблюдаться как минимум несколько тысячелетий — в результате ядерной войны планета будет переживать «маленький ледниковый период».

Недостаток света и резкий скачок температур приведут к гибели бесчисленного количества водорослей, что приведёт к фактическому «голоду в океане» — рыбы и морские растения начнут исчезать. Океанам требуется больше времени, чтобы восстановиться, чем суше — у пространств ближе к поверхности в лучшем случае на это уйдут десятки лет, а экосистемы на большой глубине будут приходить в себя столетиями.

«В 1980-х мировые лидеры использовали наши исследования в качестве стимула для завершения ядерной гонки, а пять лет назад — для принятия в ООН резолюции о запрете ядерного оружия. Мы надеемся, что это новое исследование побудит больше стран ратифицировать договор о запрете», — заявила Харрисон.