Что ждет Землю, если Йеллоустонский супервулкан проснется прямо сейчас: вероятность извержения и глобальные последствия

Национальный парк Йеллоустон, расположенный преимущественно на территории штата Вайоминг, ежегодно принимает около пяти миллионов туристов. Большинство посетителей приезжают ради наблюдения за гейзерами и термальными источниками. При этом вся инфраструктура парка и его природные объекты находятся непосредственно внутри огромного геологического образования — Йеллоустонской кальдеры. Это гигантская впадина в земной коре, которая образовалась в результате масштабных выбросов раскаленной породы миллионы лет назад. То есть да — это не национальный парк с вулканом. Это и есть вулкан.

Глубоко под поверхностью земли находится резервуар с магмой, тепло от которого нагревает подземные воды, создавая знаменитые гейзеры парка. В прошлом эта система производила извержения огромной мощности. Около двух миллионов лет назад произошел выброс такого объема пепла и газов, что он покрыл значительную часть территории современной Северной Америки. С тех пор геологи зафиксировали еще два сверхмощных извержения и множество менее масштабных событий. Именно эта историческая хроника стала причиной появления в средствах массовой информации термина «супервулкан». Благо, данные современных геологических исследований показывают, что вероятность повторения подобной катастрофы в ближайшие тысячелетия практически исключена.

Физическое состояние подземной магмы

Чтобы вулкан начал извергаться, порода под ним должна находиться в жидком состоянии. Расплавленная масса, которую геологи называют магмой, содержит в себе большое количество растворенных газов. По мере того как эта масса поднимается к поверхности, давление газов возрастает. Извержение происходит в тот момент, когда давление внутри магмы превышает прочность горных пород, удерживающих ее под землей.

Современные методы сейсмического сканирования позволяют ученым создать точную трехмерную модель пространства под Йеллоустоном. Эти данные показывают, что в настоящее время магматический резервуар не способен произвести крупное извержение. Порода в нем находится преимущественно в твердом состоянии. Процент жидкого расплава слишком мал для того, чтобы накопить необходимое давление газов и прорвать многокилометровый слой континентальной коры.

Исследования фиксируют, что зона с наибольшей температурой медленно смещается к северо-восточной части кальдеры. Тепло поднимается из мантии Земли, но сталкивается с толстыми пластами холодной породы. В результате магма быстро теряет температуру и застывает на большой глубине. Так что, сейчас система находится в стабильном состоянии. Вероятность масштабного извержения в ближайшее время равна нулю.

Система мониторинга и реальные угрозы

Ученые из Геологической службы США совместно с несколькими университетами ведут круглосуточное наблюдение за парком. Они используют сеть сейсмографов для фиксации любых подземных толчков, GPS-датчики для измерения малейших смещений поверхности земли, а также станции для анализа температуры и химического состава газов, выделяющихся из почвы.

В настоящее время датчики фиксируют поднятие поверхности грунта на некоторых участках кальдеры. Площадь таких участков может достигать нескольких квадратных километров. Однако это естественный процесс, который не указывает на приближающееся извержение. Поверхность поднимается и опускается из-за перемещения подземных вод и газов глубоко под землей. Если бы магма действительно начала готовиться к прорыву, приборы зафиксировали бы резкие, нетипичные изменения сразу по всем показателям за несколько недель или месяцев до события.

Научное сообщество избегает использования слова «супервулкан», так как оно создает неверное представление о рисках. Этот термин предполагает, что Йеллоустон способен только на катастрофические извержения, выбрасывающие более тысячи кубических километров материала. На самом деле, наиболее вероятными угрозами являются локальные гидротермальные взрывы.

Гидротермальный взрыв происходит, когда грунтовые воды опускаются к горячим породам и стремительно нагреваются свыше температуры кипения, оставаясь в жидком состоянии из-за высокого подземного давления. Если давление в породе резко падает, вода мгновенно превращается в пар. Ее объем увеличивается в сотни раз, что приводит к направленному выбросу. Такой выброс разрывает землю, образует кратеры и выбрасывает камни и кипяток на поверхность. Это разрушительное явление, но оно опасно только для тех, кто находится непосредственно на территории парка. Другая вероятность — медленное вытекание густой лавы на поверхность без выбросов. Подобное явление происходило в Йеллоустоне около 70 тысяч лет назад и привело к формированию новых каменных плато.

Механика гипотетического мегаизвержения

Несмотря на отсутствие реальной угрозы в наши дни, ученые создали подробные модели того, как будет развиваться ситуация, если температура под Йеллоустоном когда-нибудь снова расплавит магму до жидкого состояния.

Все начнется с резкого падения давления в земной коре. Образовавшиеся трещины позволят растворенным в магме газам начать стремительно расширяться. Когда прочность породы будет преодолена, произойдет мощнейший взрыв.

Сразу после прорыва на поверхность в атмосферу устремятся столбы раскаленного газа, пепла и мелких фрагментов горных пород. Они достигнут высоты в десятки километров. Когда плотность этих выбросов станет слишком большой, огромные массы раскаленного материала начнут падать обратно на землю под воздействием гравитации. Это приведет к образованию лавин из газа и камня. Они будут двигаться по земле со скоростью нескольких сотен километров в час, уничтожая все строения, инфраструктуру и растительность на территории штатов Вайоминг, Монтана и Айдахо. Из-за крайне высоких температур органические материалы сгорят мгновенно.

Далее угрозу будет представлять вулканический пепел, который ветер начнет разносить на тысячи километров. Вулканический пепел существенно отличается от обычного. Это микроскопические частицы зазубренного стекла и камня. Попадая в двигатели автомобилей и самолетов, он вызывает их остановку. Оседая на линиях электропередач, особенно в сочетании с влагой, пепел приводит к коротким замыканиям, что полностью разрушит энергетическую сеть Северной Америки. Толстый слой пепла на крышах зданий вызовет их массовое обрушение под тяжестью породы.

Глобальные климатические последствия

Главный удар по остальному миру нанесет не само извержение и не пепел, а химический состав выбросов. При крупном извержении миллионы тонн диоксида серы попадают в стратосферу. Там этот газ вступает в химическую реакцию с водяным паром, образуя микроскопические капли серной кислоты. Эти капли формируют плотный слой аэрозолей, который окутывает всю планету.

Аэрозольный слой работает как барьер для солнечного излучения. Он отражает часть солнечного света обратно в космос, не позволяя ему нагревать поверхность Земли. В результате начинается резкое падение глобальных температур.

Чтобы спрогнозировать последствия, климатологи изучают исторические прецеденты. В 1815 году в Индонезии произошло извержение вулкана Тамбора, которое выбросило в атмосферу огромный объем сернистых газов. Следующий, 1816 год вошел в историю как «Год без лета». Из-за снижения температур в Европе и Северной Америке начались снегопады летом, что привело к гибели урожая, нехватке продовольствия и распространению болезней.

Масштаб гипотетического извержения Йеллоустона значительно превысил бы показатели вулкана Тамбора. Климатические модели показывают, что плотный слой стратосферных аэрозолей будет держаться в атмосфере от пяти до десяти лет. В течение этого времени мировые температуры существенно снизятся. Это сделает невозможным ведение сельского хозяйства в привычных объемах в большинстве стран северного полушария. Глобальные логистические цепочки поставок продовольствия остановятся, что приведет к жесткому дефициту ресурсов по всему миру.

Восстановление системы

При всей разрушительности описанного сценария геологические данные утверждают, что подобное событие не способно уничтожить человечество полностью. Изучение слоев горных пород показывает, что Земля неоднократно переживала масштабные вулканические извержения. За всю историю биосферы ни одно извержение не становилось причиной абсолютного вымирания биологических видов.

Планетарный климат постепенно возвращается к норме по мере того, как аэрозоли оседают из стратосферы на землю, а химический баланс атмосферы восстанавливается. Температура снова начинает расти, и экосистемы адаптируются к новым условиям.

Сегодня Йеллоустон остается одним из самых тщательно изучаемых геологических объектов в мире. Благодаря современным технологиям мониторинга любые изменения в давлении, температуре или составе подземных пород фиксируются в режиме реального времени. Это гарантирует, что процессы, происходящие под национальным парком, не станут неожиданностью для человечества.