Предсказать извержение вулкана помогут "кристаллические часы": что они показывают

Исследователи анализируют "кристаллические часы", чтобы определить, как долго магма оставалась в недрах Земли до извержения.

В последние годы внимание исследователей приковано к так называемым "кристаллическим часам", показывающим как долго магма хранилась в недрах Земли прежде чем вырваться на поверхность. Ученые обратились к ним, предполагая, что они позволят более эффективно предсказывать извержения вулканов, что в нынешних реалиях сделать чрезвычайно сложно, пишет IFLScience.

Десятилетия исследований пролили свет на множество геологических событий, подобных извержениям вулканов, однако нам все еще многое остается неизвестным, в особенности когда речь идет о недрах Земли, поведении магмы и того, как она пробирается на поверхность.

Теперь ученые обратились к "кристаллическим часам", однако далеко не все исследователи поддерживают эту идею. Часть ученые считают, что использование "кристаллических часов" и то время, которое они показывают, являются спорной темой.

Процесс извержения вулкана может показаться простым? Жидкая магма накапливается глубоко под землей, пока давление не заставит ее вырваться на поверхность. Но реальность немного сложнее. Когда магма поднимается сквозь земную кору, она может вызывать землетрясения, выделять пары и другие признаки того, что готовится извергнуться. Но ученые до сих пор не уверены в том, как именно поднимается магма.

Исследователи отмечают, что одна возможность заключается в том, что это прямой подъем, похожий на концепцию "магматического прыща", который длится несколько дней. Другая теория предполагает, что магма поднимается к поверхности, затем останавливается, образуя под землей бассейны. Эта застывшая магма может оставаться неподвижной в течение тысячи лет, а затем возрождается и продолжает свое движение на поверхности.

Предполагается, что магма может остановиться под землей, если остыла до температуры 720 °C — в таком случае она затвердевает и фактически застывает, пока не наступит ее черед. Затем, если снизу происходит инъекция новой горячей магмы, затвердевшая порода плавится и выталкивается вверх, чтобы извергнуться.

Если верна первая теория, то гул в спящей горы указывает на то, что извержение неизбежно и скоро наступит, но если верна вторая теория — этого может и не произойти.

"Кристаллические часы"

В 2014 году ученые обратились к анализу кристаллов, образующихся в вулканической породе в результате прошлых извержений. Команда рассмотрела кристаллы, чтобы понять, как магма вела себя до того, как достигла поверхности планеты.

По мнению Кари Купера из Калифорнийского университета и Адама Кента из Университета штата Орегон, которые измельчили вулканические породы и просеивали кристаллы, образовавшиеся в породе по мере того, как магма двигалась к поверхности планеты.

В частности ученые рассмотрели и кристаллы, известные как плагиоклаз, которые можно использовать в радиометрическом датировании, измерив количество распавшегося в минерале урана. Поскольку плагиоклаз прочный и не может переплавляться, он предлагает полезный способ измерения того, когда начала формироваться магма.

Таким образом ученые нашли кристалл, который можно использовать для оценки того, как долго магма находилась в жидком состоянии. В результате "кристаллические часы" используют плагиоклаз, пироксен, оливин и кварц, чтобы определить, как долго минералы подвергались температурам уровня извержения. Работа Купера и Кента стала значительным прорывом для вулканологов и вдохновила на другие исследования с тех пор.

Споры вокруг "кристаллических часов"

Исследователи согласны, что "кристаллические часы", вероятно, позволят нам понять, как магма ведет себя до выброса на поверхность планеты. Однако некоторые все же сомневаются в эффективности такого метода. В основном их опасения связаны с тем фактом, что чрезвычайно сложно воспроизвести типы условий, присутствующих глубоко под поверхностью Земли.

Магматические кристаллы состоят из множества микроскопических слоев, которые образуются, когда каждая новая инъекция горячей магмы поднимается снизу, чтобы нагреть застывшую породу. Простыми словами, каждый слой должен быть уникальным химически, подобно годовым кольцам у деревьев. Однако в реальности это не совсем так — со временем атомы мигрируют между слоями, делая химический состав кристаллов более однородным. Также кажется, что более старые кристаллы имеют больше этого эффекта размытия.

Впрочем, исследователи согласны, что идея "кристаллический часов" все еще является перспективной, однако требует осторожности и доработки.