Передбачити виверження вулкана допоможе кристалічний годинник: що він показує

Останніми роками увага дослідників прикута до так званого «кристалічного годинника», що показує, як довго магма зберігалася в надрах Землі, перш ніж вирватися на поверхню. Вчені звернулися до нього, припускаючи, що він дасть змогу ефективніше передбачати виверження вулканів, що в нинішніх реаліях зробити надзвичайно складно, пише IFLScience.

Десятиліття досліджень пролили світло на безліч геологічних подій, подібних до вивержень вулканів, проте нам все ще багато що залишається невідомим, особливо коли йдеться про надра Землі, поведінку магми та те, як вона пробирається на поверхню.

 

Тепер учені звернулися до «кристалічного годинника», проте далеко не всі дослідники підтримують цю ідею. Частина вчених вважають, що використання «кристалічного годинника» і той час, який він показує, є спірною темою.

Процес виверження вулкана може здатися простим? Рідка магма накопичується глибоко під землею, поки тиск не змусить її вирватися на поверхню. Але реальність трохи складніша. Коли магма підіймається крізь земну кору, вона може викликати землетруси, виділяти пари та інші ознаки того, що готується вивергнутися. Але вчені досі не впевнені в тому, як саме підіймається магма.

Дослідники зазначають, що одна можливість полягає в тому, що це прямий підйом, схожий на концепцію «магматичного прища», який триває кілька днів. Інша теорія передбачає, що магма підіймається до поверхні, потім зупиняється, утворюючи під землею басейни. Ця застигла магма може залишатися нерухомою протягом тисячі років, а потім відроджується і продовжує свій рух на поверхні.

Передбачається, що магма може зупинитися під землею, якщо охолола до температури 720 °C — у такому разі вона твердне і фактично застигає, поки не настане її черга. Потім, якщо знизу відбувається ін’єкція нової гарячої магми, затверділа порода плавиться і виштовхується вгору, щоб вивергнутися.

Якщо вірна перша теорія, то гул у сплячій горі вказує на те, що виверження неминуче і скоро настане, але якщо вірна друга теорія — цього може і не статися.

«Кристалічний годинник»

У 2014 році вчені звернулися до аналізу кристалів, що утворюються у вулканічній породі внаслідок минулих вивержень. Команда розглянула кристали, щоб зрозуміти, як магма поводилася до того, як досягла поверхні планети.

На думку Карі Купера з Каліфорнійського університету та Адама Кента з Університету штату Орегон, які подрібнили вулканічні породи й просіювали кристали, що утворилися в породі в міру того, як магма рухалася до поверхні планети.

Зокрема вчені розглянули та кристали, відомі як плагіоклаз, які можна використати в радіометричному датуванні, вимірявши кількість урану, що розпався в мінералі. Оскільки плагіоклаз міцний і не може перетоплюватися, він пропонує корисний спосіб вимірювання того, коли почала формуватися магма.

Таким чином учені знайшли кристал, який можна використовувати для оцінки того, як довго магма перебувала в рідкому стані. У результаті «кристалічний годинник» використовує плагіоклаз, піроксен, олівін і кварц, щоб визначити, як довго мінерали піддавалися температурам рівня виверження. Робота Купера і Кента стала значним проривом для вулканологів і надихнула на інші дослідження відтоді.

Суперечки навколо «кристалічного годинника»

Дослідники згодні, що «кристалічний годинник», ймовірно, дасть нам змогу зрозуміти, як магма поводиться до викиду на поверхню планети. Однак деякі все ж сумніваються в ефективності такого методу. Здебільшого їхні побоювання пов’язані з тим фактом, що надзвичайно складно відтворити типи умов, присутніх глибоко під поверхнею Землі.

Магматичні кристали складаються з безлічі мікроскопічних шарів, які утворюються, коли кожна нова ін’єкція гарячої магми підіймається знизу, щоб нагріти застиглу породу. Простими словами, кожен шар має бути унікальним хімічно, подібно до річних кілець у дерев. Однак у реальності це не зовсім так — з часом атоми мігрують між шарами, роблячи хімічний склад кристалів більш однорідним. Також здається, що старіші кристали мають більше цього ефекту розмиття.

Утім, дослідники згодні, що ідея «кристалічного годинника» все ще є перспективною, проте потребує обережності та доопрацювання.