«Тихие» вулканы: как природа может ударить без предупреждения

Некоторые вулканы могут извергаться неожиданно — без заметных толчков, землетрясений или деформаций почвы. Такие события представляют серьёзную опасность как для местных сообществ, так и для авиации. Одно из свежих научных открытий проливает свет на причины этих «невидимых» катастроф. Исследование вулкана Вениаминов на Аляске помогает понять, почему некоторые извержения происходят почти без предупреждений.

Когда вулкан молчит… но готов к атаке

Обычно вулканологи могут заранее определить приближающееся извержение. Сейсмографы фиксируют подземные толчки, спутники регистрируют поднятие почвы, а газоанализаторы выявляют выбросы из подземных глубин. Всё это указывает на то, что магма поднимается ближе к поверхности, и давление в магматических камерах растёт.

Но это работает не всегда. Есть особый тип вулканов — «тихие». Они не дают явных признаков активности, несмотря на то, что внутри уже происходят процессы, способные вызвать извержение. Такие вулканы могут активироваться внезапно — и застать всех врасплох.

Пример с Аляски: вулкан Вениаминов

Один из таких коварных вулканов — Вениаминов, расположенный на Алеутских островах. Его вершина покрыта ледником, а активность тщательно отслеживается геологической службой США. Однако даже при современных технологиях из 13 извержений с 1993 года только два сопровождались достаточным количеством сигналов, чтобы заранее оповестить учёных. Особенно показательным стал случай в 2021 году: извержение началось, но было замечено только спустя три дня.

Доктор Юйю Ли, учёный из Университета Иллинойса, возглавил исследование, которое ставило целью понять, как и почему такие извержения остаются «невидимыми».

«Несмотря на все достижения в мониторинге, некоторые вулканы всё ещё могут взорваться почти без сигналов тревоги. Это делает их особенно опасными — особенно если они находятся недалеко от населённых пунктов или маршрутов воздушного движения», — говорит Ли.

Как исследователи создавали «портрет» вулкана

Учёные проанализировали данные наблюдений за Вениаминовом за три летних сезона, предшествующих «тихому» извержению в 2018 году. Это извержение дало лишь неясные признаки — слабые и легко интерпретируемые как фоновая активность.

На основе этих данных исследователи разработали физическую модель поведения вулкана. В неё включили:

• шесть возможных объёмов магматической камеры;

• различные скорости поступления магмы;

• три варианта формы камеры (вытянутая, округлая и плоская);

• разные глубины залегания магмы.

Модель позволила спрогнозировать, при каких условиях произойдут извержения, и какие из них окажутся «тихими».

Медленно, незаметно — но смертельно

Результаты оказались очень показательными. Когда магма поступает быстро, даже если извержения не происходит, поверхность начинает заметно деформироваться — и это сигнал. Быстрый приток в маленькую камеру может вызвать сильное, но легко фиксируемое извержение.

Но самое коварное начинается тогда, когда магма поступает медленно, и камера — относительно небольшая. В этом случае давление растёт, но недостаточно, чтобы вызвать ощутимую сейсмическую активность или подъём почвы. Магма скапливается, как вода в тихом пруду, пока в какой-то момент не прорвётся наружу — безо всякого предупреждения.

Кроме того, выяснилось, что форма и глубина магматической камеры тоже влияют на «видимость» активности. Широкие камеры могут аккумулировать магму с минимальной деформацией поверхности, а узкие и продолговатые — слабо провоцируют землетрясения.

Температура — недооценённый фактор риска

Но самым неожиданным результатом исследования стала роль температуры. Учёные добавили тепловой анализ в модель и выяснили: если камера и окружающие её породы тёплые, они становятся более пластичными. Это значит, что они деформируются без разрывов и трещин — а значит, не производят сейсмических волн, которые можно было бы обнаружить.

Таким образом, даже если магма поступает, ни земля не «вздрагивает», ни поверхность не поднимается. Всё выглядит спокойно, пока внезапно не происходит выброс.

Это объясняет, почему вулканы с длительной историей активности и стабильным притоком магмы могут быть особенно коварными: их камеры остаются теплыми, и это скрывает всё, что происходит внутри.

Где ещё есть такие вулканы?

Подобные тихие извержения могут происходить и в других частях мира. Исследователи отмечают несколько «подозрительных» вулканов:

• Попокатепетль и Колима в Мексике — близко к густонаселённым регионам.

• Мерапи в Индонезии — один из самых активных вулканов в Юго-Восточной Азии.

• Галерас в Колумбии — ранее считался хорошо изученным, но уже преподносил неожиданные сюрпризы.

• Стромболи в Италии — туристический магнит, где даже небольшое неожиданное извержение может вызвать панику.

Все они находятся рядом с населёнными пунктами и/или авиалиниями. Именно такие системы требуют особенно тщательного наблюдения.

Новые методы наблюдения: как наука вооружается

Чтобы не дать стихии застать человечество врасплох, учёные предлагают обновить арсенал наблюдательных технологий. Среди рекомендуемых мер:

• Внедрение глубинных наклономеров и тензометров, которые способны улавливать малейшие движения почвы даже на глубине;

• Использование оптоволоконных сенсоров, которые могут фиксировать мельчайшие изменения давления;

• Инфразвуковой мониторинг, способный засечь звуки, не слышимые человеческим ухом, но сопровождающие подземную активность;

• Наблюдение за газами, в том числе двуокисью углерода и сернистым газом, которые могут выделяться до начала извержения.

Также важную роль начинают играть искусственные нейронные сети и машинное обучение. Они могут анализировать огромные объёмы данных и «замечать» то, что человеку или даже обычной системе контроля может показаться незначительным.

Что это значит для будущего?

Сегодня мы приближаемся к новому этапу в вулканологии — когда моделирование, точные данные и машинный интеллект работают вместе. Это даёт шанс своевременно выявлять даже такие скрытые угрозы, как «тихие» извержения.

В долгосрочной перспективе это означает:

• улучшение прогнозов,

• повышение уровня защиты населения,

• и возможность быстрее реагировать на потенциальную опасность.

В частности, на Аляске уже ведётся работа по установке дополнительных датчиков вблизи Вениаминова, а международное сообщество делает ставку на объединение спутниковых данных с наземными наблюдениями.

Последнее слово — за природой

Урок, который даёт нам вулкан Вениаминов, прост и тревожен: не всегда буря сопровождается громом. Иногда она приходит на цыпочках.

Тихие извержения не реже, а порой и опаснее традиционных. Они требуют новых подходов, новых технологий и особенно — новой внимательности. Научное сообщество уже сделало шаг навстречу этой проблеме. Теперь остаётся не упустить шанс подготовиться до того, как природа снова напомнит о себе — неожиданно и без предупреждения.