Извержения вулканов обычно невелики, но порою их сила такова, что под угрозой оказываются целые цивилизации. К сожалению, учёные пока не знают, каким образом можно предсказать силу извержений. В то же время известно, что извержения вызываются быстрым расширением пузырей, формирующихся в воде и прочих летучих веществах, запертых в расплавленной породе, поднимающейся из глубин. Этот механизм во многом схож с тем, что происходит, когда вы встряхиваете бутыль с газировкой, а потом откручиваете крышку. Насколько быстро или медленно вулкан и напиток расстанутся с газом, зависит от взаимодействия двух процессов: роста пузырьков и потери газа. Формирование и рост пузырьков и их влияние на свойства магмы - вот что стоило бы изучить ради предсказания масштабов извержений. Международная исследовательская группа во главе с Доном Бейкером из Университета Макгилла (Канада) выяснила, что разница между слабыми и сильными извержениями коренится в первых десяти секундах роста пузырьков в расплавленной породе. Поэтому делается вывод о необходимости специальных систем мониторинга, которые смогут информировать о быстрых изменениях состава и движения газа в эти краткие, но важные моменты. Учёные наблюдали рост вулканических пузырьков в реальном времени путём нагрева водоносной магматической породы с помощью недавно разработанной лазерной системы швейцарского синхротрона SLS и рентгеновской 3D-микрофотографии образцов во время первых 18 секунд роста пузырьков и образования пены. С помощью полученных изображений удалось измерить количество и размер пузырьков, изучить геометрию связей между ними, а также вычислить, насколько быстро газ выходил из образца и как падала сила пены. Оказалось, что поначалу в каждом кубическом сантиметре возникали тысячи маленьких пузырьков, которые очень быстро сливались в пену из крупных пузырей. Чем выше была потеря газа, тем сильнее снижалась сила пены. И всё это за 15 секунд. Затем учёные выяснили, что даже небольшого количества воды в расплавленной породе достаточно, чтобы вызвать разрушительное извержение. В большинстве случаев газ выходит слишком быстро, приводя к незначительным извержениям, но порою скорость образования пузырьков очень велика или условия таковы, что они не могут слиться в пену, и тогда случается катастрофа. Это маленький, но важный шаг на пути к предсказанию характера извержений.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Комментариев нет :
Отправить комментарий