Что такое спящий или бодрствующий вулкан? Какие данные удалось собрать после крупнейшего за 70 лет землетрясения на Камчатке? Как именно предсказывают извержения? Об этом корреспондент «Научной России» узнал у профессора РАН, директора Минералогического музея им. А.Е. Ферсмана Павла Юрьевича Плечова и директора Камчатского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» Данилы Викторовича Чеброва.
Какие процессы происходят внутри Земли и как мы, ее жители, можем их изучать? 30 июля 2025 г. у берегов Камчатки произошло сильнейшее за последние 70 лет землетрясение с магнитудой 8,8 баллов. Оно спровоцировало цунами в самом регионе, на Северных Курилах и даже в США и Японии. Эпицентром землетрясения была акватория Тихого океана на глубине 47 км. Именно такие события и становятся самыми ценными источниками знаний для сейсмологов.
«Сейчас практически все сейсмологическое сообщество, и отечественное в том числе, сфокусировалось на землетрясении и цунами, произошедших летом 2025 г., потому что это событие выдающегося класса. Наша сеть смогла записать его достаточно неплохо, и теперь в мире есть всего три таких набора данных. Конечно, по качеству недотягиваем мы до японского, но превосходим чилийский. И теперь мы сможем подробнее разобраться с физикой очага таких мегаземлетрясений, потому что там эффекты были очень сильные», — сообщил Д.В. Чебров.
Главная цель при работе с этими данными — не просто повысить точность прогнозов, а разобраться в физической сути процесса. Прогнозирование — это сверхзадача, решение которой возможно только в случае глубокого понимания процесса. Но пока ученые лишь вынуждены изучать землетрясение по косвенным данным, по измерениям на поверхности. «Уникальность наших данных в том, что мы фактически записали землетрясение, получили акселерограмму в ближней зоне, в эпицентральной области. Это само по себе очень редкое событие. И наша сеть это испытание выдержала — мы смогли получить эту информацию, что очень важно. Это основные данные сильных движений в ближней зоне, фактически очаговые данные. Плюс результаты спутниковой геодезии — GPS-наблюдения. Система высокоточного позиционирования позволяет вести такие геодезические наблюдения с очень высокой частотой. Там были записаны, например, косейсмические скачки на 2 м — то, как “уехала” Камчатка. Главное, что есть длительная запись предшествующего процесса, и сейчас постсейсмический процесс продолжает записываться, поскольку он еще не закончился. Это все крайне ценные данные для мировой науки, потому что их не очень много», — отметил Д.В. Чебров.
Кроме того, наблюдения ученых, нацеленные на прогнозирование землетрясений, наконец позволили зафиксировать этапы подготовки и релаксации этого стихийного бедствия. По словам Д.В. Чеброва, там не было привычных предвестников события. Несмотря на все усилия специалистов, предсказать его не удалось. Причины аномального поведения этого сильнейшего землетрясения предстоит выяснить. Июльские землетрясения этого года стали мегасобытием и для вулканологии. Впервые в регионе специалисты воочию наблюдали взаимосвязь между землетрясениями и сейсмической активностью вулканов. Начал извергаться вулкан Ключевской ― самый высокий и активный в Евразии.
«Кратер Ключевского уже был заполнен лавой, но в последнее время этот процесс усилился, лава перехлестнулась, произошло несколько небольших выбросов. Лавовый поток пошел по склону, и мы наблюдаем, что сейсмическое дрожание усиливается. Связь этого процесса с землетрясениями, которые произошли в конце июля, не исключена. Можно предположить, что активизацию Ключевского спровоцировали конкретные сотрясения, потому что макросейсмический эффект наблюдался по всей Камчатке. Если выражаться бытовым языком, это все равно что потрясти бутылку с газированной водой, а потом открыть», ― комментировал тогда для «Научной России» Д.В. Чебров.
На обывательском уровне объяснить принцип работы вулкана несложно. В недрах нашей планеты под земной корой содержится раскаленное вещество. Этот поток иногда прорывается на поверхность, и места этих прорывов фактически и есть вулканы. Чаще всего продукты вулканизма образуют горы и холмы на месте извержения, а земля вспухает из-за давления горячего шлейфа. Вулканы бывают активные и неактивные, при этом активный вулкан может не извергаться несколько тысячелетий и все еще не считаться потухшим в масштабах геологического времени.
«Так что просыпающийся вулкан — это не совсем корректная терминология. Вулканическая деятельность приурочена к вулканоопасным районам, и там так или иначе одни вулканы активизируются, другие отмирают. Этот процесс более или менее непрерывный и не связан именно с просыпанием какого-то отдельного вулкана. Я бы говорил про активизацию вулканических областей. Вот, например, Аляска. Мы знаем, что там есть активные вулканы, например Катмай, Трайдент и т.д. Но мало кто знает, что активизация этого района случилась относительно недавно, буквально несколько сотен лет назад, а до этого 100 млн лет эта область была неактивна. Вот такие области максимально интересны и максимально опасны для живущих там людей, когда ничто не предвещает вулканизм — и вдруг он начинается. В целом, если вы живете в вулканоопасной области, то какая вам разница, какой из ближайших вулканов начнет извергаться и засыплет ваш дом пеплом или зальет лавой? Собственно, таких просыпающихся областей не очень много и они пробуждаются на протяжении сотен, а иногда тысяч лет. То есть начинается активная тектоника, поднятия поверхностей, магма пробивается к земной коре, скапливается под ней. Это может перейти в извержения. Обычно первые извержения в таких областях очень массивные, мощные, катастрофические, а потом постепенно это переходит в рутину», — объяснил вулканолог Павел Юрьевич Плечов.
Что такое катастрофическое извержение? Фактически от обычного извержения его отличают только объем исторгнутого материала и тяжесть последствий для нашей цивилизации. Например, одно из недавних извержений вулкана Эйяфьядлайекюдль в Исландии прервало авиасообщение над Западной Европой и некоторыми регионами Северной Америки. А одно из крупнейших суперизвержений за историю планеты (скорее даже их серия), произошедшее около 250 млн лет назад, уничтожило две трети всего живого на Земле. Однако астрофизики считают, что вулканическая активность могла способствовать появлению жизни. В частности, именно вулканы внесли вклад в формирование земных атмосферы и гидросферы, выбросив значительное количество углекислого газа и водяного пара.
«Если мы говорим именно про вулканы в пределах активных областей, есть масса примеров, когда вулкан начинает зарождаться или активизируется после большого перерыва. Например, в Исландии на полуострове Рейкьянес есть область, которая была очень активна примерно 6 тыс. лет назад и более. Это часть Срединно-Атлантического хребта. Но в последние 6 тыс. лет извержения там не происходили, они переместились к востоку, в другую вулканически активную область. Среди вулканологов уже зрела гипотеза, что эта вулканическая зона отмирает и больше здесь извержений не будет, а надо ожидать перемещения активности в другой район Исландии. Однако в 2021 г. произошел новый подъем магмы, активизация этой области. И вот с 2021 по 2025 г. случилось восемь извержений. Последнее было 1 апреля 2025 г. То есть 6 тыс. лет зона молчала, и вдруг начались очень мощные извержения. Город Гриндавик частично разрушен, несколько домов залиты лавой. Можно сказать, что это рождение новых вулканов, хотя их называют по-старому. Но вулкан Фаградальсфьядль, в пределах которого было извержение, — это другой вулкан. Он сформировался в других условиях, по сути, на его месте сейчас возникает новый вулкан. Такие перемещения вулканов связаны с активной тектоникой, когда идет мощное движение блоков континентальной или океанической коры. Тогда старая область вулканизма постепенно замирает, а на новом месте создаются условия для нового вулканизма. Тем не менее говорить в глобальном плане, что у нас вдруг стало больше или меньше вулканических областей, не приходится, потому что периодичность глобальной вулканической активности — не годы, не десятки лет, а, как правило, тысячи или миллионы лет», — отметил П.Ю. Плечов.
Существует очень много методов прогноза землетрясений, мониторинга вулканов. Прогноз можно разделить на три большие группы: долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный. Больше всего проблем со среднесрочным, на годы или первые десятилетия. К сожалению, сегодня не существует надежных методов такого прогноза. Да, можно выявить, что вулкан точно извергнется, но будет ли это в ближайший год, через 10, 100 или 1 тыс. лет, ученые сказать не могут.
«Долгосрочный прогноз говорит о том, что вулканическая область еще активна и здесь потенциально могут быть извержения. Это может быть сотня лет, две сотни, десятки сотен лет. Но он не говорит, что надо срочно спасаться. Методы установления активности области многогранны: спутниковая альтиметрия (видим колебания поверхности, перемещение блоков в земной коре или мантии); мониторинг газов (показывает поток глубинных газов, значит, возможна жизнь магматических систем); изучение предыдущих извержений. Есть консенсус: вулкан или область считается активной, если с последнего извержения прошло меньше времени, чем перерывы между извержениями. По этому принципу, например, Йеллоустонская кальдера считается активной. Последнее катастрофическое извержение было ~640 тыс. лет назад, перед этим ~1,3 млн лет, а перед ним ~1,8 млн лет. Катастрофические извержения случались примерно каждые 600 тыс. лет. С последнего прошло как раз 600 тыс., ожидается еще одно. Если оно не произойдет в разумные сроки (еще ~600 тыс. лет), можно начать думать, что активность прекратилась. Примерно такие диапазоны. Если вулкан извергался раз в 15 минут (как Стромболи), то перерыв на несколько дней не говорит о конце активности», — рассказал П.Ю. Плечов.
«Краткосрочный прогноз касается периодов в несколько недель. Сейчас успехи мониторинга позволяют говорить о периоде порядка трех месяцев (около 12 недель). Но подготовка может идти быстрее. По крайней мере за несколько недель видна подготовка конкретного вулкана к извержению. Что это означает? Геофизическими методами фиксируется подъем магмы к поверхности. Он сопровождается массой явлений: проработкой каналов (если каналы давно не активны, чувствуются землетрясения до магнитуды 5); деформацией (область, где будет извержение, надувается из-за поступления магмы — фиксируется спутниковым мониторингом); газовым анализом (перед извержением меняются состав и температура глубинных — ювенильных — газов, чувствуется датчиками в почве). Бывает совсем краткосрочный прогноз (срочная эвакуация), когда вулкан вот-вот начнет извергаться. Иногда срабатывает, иногда нет. Если вулкан не извергался давно, его каналы закупорены. Магма рвется близко к поверхности, но вулкан ее не пускает. Когда напряжение достигает критической степени, постройка вулкана начинает дрожать — это сейсмический тремор, он хорошо фиксируется. Обычно это происходит за сутки или несколько суток до извержения. Тогда мы говорим: да, сейчас вулкан будет извергаться, надо срочно эвакуировать людей. Примерно так», — дополнил П.Ю. Плечов.
Но, как мы уже отметили, вулканы и их извержения далеко не всегда приносят человечеству вред. А задача ученых не ограничивается разработкой методов предсказания возможных катастроф. Так, например, зоны с вулканической активностью привлекают внимание биологов, которые находят там новые виды уникальных организмов. Из источника Солнечный, расположенного в кальдере Узон на Камчатке, биологи МГУ выделили анаэробную термофильную бактерию Thermanaerothrix solaris. Новый организм растет при температуре от 47 °С до 75 °С, разлагая разнообразные биополимеры: целлюлозу, хитин, крахмал, ксилан и др. Бактерия также способна разлагать растительную биомассу.
«Полезность вулканов — обширный и серьезный вопрос. Есть очевидное: плодородность почв, источник строительных материалов. Есть менее объяснимые факторы. Недавно была создана совмещенная карта вулканов и освещенности Земли (она фиксирует плотность населения и развитие цивилизации). Эти зоны практически совпадают. Где больше вулканов, там больше плотность населения. Объяснять только плодородностью почв не приходится — в постиндустриальную эпоху многие люди не связаны с сельским хозяйством. Возможно, здесь важны исторические аспекты: вулканические кратеры казались надежными убежищами. В средневековой Италии строили замки, крепости, пользуясь естественной защитой. Использовали вулканические склоны, особенно туфы, для пещерных городов — в них легко копать и скрываться. В Италии, Африке вулканы связаны и с задержкой воды: вулканические породы за счет пористости обеспечивают лучшее дренирование. Возникают не просто плодородные почвы, но и источники воды. Вулканы часто представляют собой горы, притягивающие взгляд. Людям скучно жить на равнинах, они предпочитают холмистые или горные долины. С вулканами связаны месторождения полезных ископаемых, в древности это был ключевой источник серы. Древние вулканические районы — источник многих цветных металлов. Торговля, насколько я понимаю, началась с обсидиановых изделий (это вулканическая порода). Вулканические районы предоставляют массу интересного. Кроме того, есть не очень понятная связь: почему-то в холмистой, гористой вулканической местности стремление что-то развивать выражено больше, чем в более спокойной обстановке. Впрочем, эта гипотеза требует научного доказательства», — подчеркнул П.Ю. Плечов.
Исследования вулканов и землетрясений не только позволяют нам находить полезные ископаемые и сберегать наши жилища от катастроф. Благодаря изучению вулканической активности на Земле ученые лучше понимают то, как устроены иные планеты в космосе. Даже чтобы однажды возвести на Луне космическую базу, ученым нужны вулканы. Доступ к натуральному лунному грунту ограничен, и для экспериментов ученые используют не только образцы реголита, но и близкие к нему по химическому и минеральному составу вулканические породы Камчатки и Приморского края. Такова сила науки — в ней все взаимосвязано.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Обозрение "Terra & Comp".
