Вулканы одного и того же типа могут проявлять разнообразие в своем поведении. Исследователи обнаружили скрытый механизм, который определяет, будет ли извержение взрывным или «умеренным».
Международная команда ученых, возглавляемая представителями Манчестерского университета, установила, что перегрев магмы может играть важнейшую роль в определении характера будущего извержения вулкана. Итоги исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Исследователи проанализировали застывшие образцы магмы, выброшенной во время извержения вулкана Тахогайте на острове Ла-Пальма в 2021 году. Результаты показали, что состояние так называемого «супернагрева» — при котором температура магмы превышает предел устойчивости кристаллов — может кардинально изменить ее поведение перед выходом на поверхность.
Восемь часов вместо двадцати минут
В обычных условиях микроскопические кристаллические «затравки», находящиеся в магме, способствуют быстрому формированию новых кристаллов. Однако при высоком перегреве эти центры кристаллизации растворяются. Кроме того, структура самой магмы становится более однородной, что дополнительно замедляет процесс образования новых кристаллов.
Для проверки гипотезы ученые воспроизвели вулканические условия в лабораторных условиях. Используя рентгенопрозрачную камеру высокого давления и синхротронную рентгеновскую микротомографию, они наблюдали за процессом кристаллизации в реальном времени.
Результаты экспериментов продемонстрировали яркое различие: магма без перегрева начинала кристаллизоваться примерно через 20 минут, в то время как сильно перегретая оставалась в жидком состоянии более восьми часов.
Как перегрев меняет характер извержения
Полученные результаты были интегрированы в компьютерные модели подъема магмы через земную кору. Выяснилось, что длительное замедление кристаллизации позволяет магме оставаться менее вязкой и быстро подниматься к поверхности. Такой сценарий способствует образованию мощных лавовых фонтанов и более динамичным извержениям.
Если же кристаллы начинают формироваться заранее, магма становится более густой и движется медленнее. В таком случае вулканические газы получают возможность постепенно выходить наружу, а извержение проходит значительно спокойнее, без разрушительных «спецэффектов». Вулкан может даже находиться в состоянии дремоты, хотя пробуждение огнедышащих гор может произойти в любой момент.