Угрозы Йеллоустоуна – прогнозы телеканала BBC
Документальных и художественных фильмов, посвящённых Йеллоустоунскому супервулкану, снято великое множество. Говоря об игровом кинематографе, достаточно вспомнить знаменитый фильм-катастрофу американского режиссёра Роланда Эммериха «2012», премьера которого состоялась в ноябре 2009 года. Документальные фильмы даже и перечислить сложно. Но на одном из них всё-таки есть смысл остановиться чуть подробнее.
13 марта 2005 года на телеэкраны Великобритании вышел фильм телекомпании «BBC», который назывался «Супервулкан. Правда о Йеллоустоуне» («Supervolcano: The Truth About Yellowstone»), автор сценария и режиссёр – Фиона Скотт (Fiona Scott). Фильм этот интересен в силу, как минимум, трёх обстоятельств. Во-первых, британские кинодокументалисты, как и их американские коллеги, великолепно умеют снимать подобного рода фильмы. Они чётко, логично и последовательно излагают свою мысль, не перескакивая с темы на тему каждые пять минут, что просто обожают делать некоторые их российские коллеги.
Во-вторых, фильм «Супервулкан…» интересен тем, что он вышел, как я уже сказал, десять лет назад, в 2005 году. То есть – до того, как начался очередной ажиотаж первой половины 2010-х годов, связанный с возможным наступлением катастрофических последствий от извержения Йеллоустоунского супервулкана, и, стало быть, не несёт в себе эмоциональной составляющей: его создатели пытались объективно и спокойно рассмотреть все негативные последствия, связанные с Йеллоустоуном.
Наконец, в-третьих: эксперты, появляющиеся на экране в «Супервулкане…» (а среди них мы видим уже упоминавшегося мной Билла МакГуайра из научно-исследовательского центра «Benfield Hazard» при лондонском «University College») рисуют, в общем-то, достаточно тревожную картину последствий извержения Йеллоустоунского супервулкана. На фоне их рассказов прогнозы йеллоустоунского геолога Генри Хислера выглядят вполне невинно. Кстати, Генри Хислер в качестве одного из экспертов также принимал участие в съёмках этого фильма.
Итак, какую же информацию мы можем почерпнуть из фильма британских теледокументалистов о ходе и последствиях извержения Йеллоустоунского супервулкана?
Начать стоит с особенностей супервулканов. Дело в том, что они, если можно так выразиться, невидимы. Обычные вулканы имеют хорошо заметную конусообразную вершину, на склонах и в окрестностях которой исследователи-вулканологи без особых проблем могут обнаружить следы извержений этого вулкана в предыдущие эпохи. С супервулканами всё обстоит иначе – их горловина (кальдера), из которой и происходил выброс подземных пород, представляет собой либо впадину, либо, как в случае с кальдерой Йеллоустоунского вулкана, огромную долину, окружённую горами, имеющую десятки километров в диаметре.
Наблюдения с поверхности Земли и даже с самолёта может ничего не дать для обнаружения кальдеры супервулкана. Как, собственно, это раньше и происходило. Вот почему нет ничего удивительного в том, о чём я уже говорил – супервулканы начали обнаруживать лишь в 1960-х годах, когда, с началом космической эры, исследователи получили возможность наблюдать и изучать поверхность Земли из космического пространства.
Эксперт-участник фильма «Супервулкан…» Генри (Хэнк) Хислер в начальных кадрах сделал замечание, которое является своего рода квинтэссенцией сегодняшнего состояние вулканологии, особенно – в области изучения супервулканов: «Очень трудно сказать точно, что происходит внутри такого вулкана, как Йеллоустоун. Вполне возможно, что следующее суперизвержение произойдёт лишь через несколько сотен тысяч лет. А может быть, уже завтра». К сожалению, так оно и есть. Но как происходит извержение супервулкана, что ему предшествует, какие события могут подсказать людям, что очередное извержение – уже не за горами?
И тут вновь стоит вернуться к событиям лета 2003 года в районе бассейна гейзеров Норрис (Norris Geyser Basin). Тогда, рассказывают создатели фильма «Супервулкан…», температура почвы поднялась до точки кипения. Несколько гейзеров стали фонтанировать намного чаще, чем ранее и, кроме того, открылось несколько новых гейзерных точек, через которых прорывались горячие вулканические газы. В связи с резким изменением термической обстановки, вся эта территория была изолирована от посещения туристов.
Это было явно не лишним, так как в долине Норрис стали происходить наглядные изменения – стала гибнуть растительность, а на всей площади долины стал конденсироваться пар. Всё это повлияло на жизнь диких животных, обитавших на территории долины. Более того, была зафиксирована смерть небольшого стада из пяти бизонов, которые скончались внезапно – там, где они паслись. Расстояние между обнаруженными телами скончавшихся животных не превышало 40–45 метров.
Исследования показали наличие в долине Норрис очень высокого содержания сульфида водорода и чрезвычайно высокую концентрацию углекислого газа. В результате исследования выяснилось, что бизоны погибли от отравления газом, так как и сульфид водорода и углекислый газ содержатся в магме. Был обнаружен ещё один явный признак того, что магма начинает подниматься к поверхности земли: перед началом извержения наблюдается деформацию грунта – подъём земной поверхности. Это, как считают учёные, является верным признаком того, что магма, пробиваясь к поверхности, деформирует скалы.
Факт поднятия земной поверхности, как полагают исследователи, может объясняться двумя причинами: либо увеличением объёма магмы в этой зоне, либо концентрацией газов. И то, и то может оказывать влияние на деформацию земной поверхности в зоне риска. Казалось бы, это является одним из верных показателей готовящегося в ближайшем будущем извержения. Но и тут не всё так просто.
Подобного рода наблюдения совершенно справедливы для обычных вулканов. А вот в случае с супервулканами деформация, поднятие почвы, как показывают исследования последних лет, ещё ни о чём не говорит. Давление подземных газов может понизиться в результате открытия нескольких новых газовых гейзеров. Давление магмы может снизиться в результате, как говорил в фильме Генри Хислер, небольшого извержения. А может не произойти ни того, ни другого, но давление подземных сил всё равно в силу каких-то причин снизится и поверхностный слой земли опустится – в наблюдениях за природой Йеллоустоунского вулкана бывало и такое. Поднятие и опускание поверхностного слоя почвы для Йеллоустоуна – обычное дело. Иными словами, понятно, что ничего не понятно.
Согласно научным данным, спровоцировать извержение супервулкана могут новые потоки магмы, поступающие к поверхности из земных глубин. При этом давление в магматической камере постоянно нарастает. Магма формируется в десятках километрах под землёй. Чтобы подняться к поверхности, ей необходимо пробить себе путь в горных породах, разрушая их на пути своего движения. А это приводит к учащению землетрясений в районе её возможного выхода на поверхность. Факт наличия землетрясений – показатель того, что магма пробивается к поверхности земли. А Йеллоустоун – крайне активный с сейсмической точки зрения регион: в последние годы здесь фиксируется от 1000 до 3000 землетрясений.
Большинство из этих землетрясений столь слабые, что зафиксировать их могут только специальные приборы. Сильные землетрясения опасны тем, что они могут затронуть камеру с магмой и спровоцировать извержение вулкана. Учёные говорят так: если мы поймём природу процессов, происходящих в магматической камере, мы поймём природу извержений супервулканов.
Ещё один эксперт фильма «Супервулкан…», профессор Университета штата Юта Роберт Смит (Robert Smith), геолог и геофизик по базовому образованию, с помощью показаний сейсмографов смог определить приблизительные размеры магматической камеры Йеллоустоунской кальдеры. Она составляет порядка 20–25 000 кубических километров. Это – почти 80 километров в длину, 40 – в ширину и 8 – в глубину. Иначе говоря, она в 3 раза больше Нью-Йорка.
Что говорит сегодняшняя вулканологическая теория о причинах начала извержения супервулкана? Причиной может послужить, например, увеличение потока магмы, поступающего к поверхности из глубин Земли. Давление в магматической камере начнёт увеличиваться и понятно, что придёт тот момент, когда поверхность кальдеры его не выдержит и случится взрыв с последующим обрушением кальдеры вниз, в подземные глубины супервулкана, после чего начнётся извержение магмы на поверхность земли.
При начале извержения Йеллоустоунского супервулкана первое, что увидят вольные или невольные его наблюдатели – огромное облако вулканического пепла, которое, по прогнозам, поднимется над поверхностью земли на высоту порядка 45–50 км. Извержение Йеллоустоуна эксперты и авторы фильма постоянно сравнивали с извержением вулкана Святая Елена в 1980 году. Понятно почему: оно стало крупнейшим в современности на территории Соединённых Штатов и, по сути, оно стало первым масштабным извержением, которое дало учёным массу новых, доселе точно им неизвестных данных, полученных именно практическим путём, а не методом теоретических расчётов. Так вот при извержении Святой Елены облако вулканического пепла поднялось в атмосферу на высоту 20–25 км.
ДОСЬЕ
Вулкан Святая Елена (Mount St. Helens) принадлежит к классу стратовулканов. Расположен на западном побережье США, округ Скамания, штат Вашингтон, в 154 км к югу от Сиэтла. Находится в Каскадных горах, является одним из вулканов «Тихоокеанского огненного кольца», включающего в себя более 150 активных вулканов.
Извержение 1980 года началось 20 марта с мощного подземного толчка магнитудой 4,2 и достигло пика 18 мая, когда в 08:32 часов утра по местному времени в результате землетрясения магнитудой 5,1 и последовавшего взрыва была разрушена северная сторона конуса вулкана. Пирокластические потоки распространились на территории в 600 кв. км.
Облако пепла поднималось в атмосферу на высоту 20–27 км и двигалось в восточном направлении со средней скоростью 100 км/ч, достигнув к полудню 18 мая штата Айдахо. Пепел от извержения вулкана к утру 19 мая достиг столицы канадской провинции Эдмонтон, находящейся примерно в 1000 км на северо-восток от вулкана.
В результате извержения вулкана Святая Елена погибло 57 человек и порядка 7000 крупных животных (медведей, оленей, лосей). Извержение сопровождалось выделением порядка 24 мегатонн энергии, в воздух было выброшено 2,79 кубических километров земных пород.
По подсчётам учёных, мощность извержения вулкана Святая Елена приблизительно равнялась мощности атомной бомбы, взорванной над Хиросимой в августе 1945 года. А мощность взрыва Йеллоустоунского супервулкана может быть мощнее в 1000 раз.
Ещё одно сравнение этих двух извержение сделал в фильме Билл МакГуайр: согласно теоретическим расчётам, последнее йеллоустоунское извержение выбросило в воздух около 2500 кубических километров земной породы. Извержение Святой Елены в 1980 году – около 3 кубических километров. Следовательно, с теоретической точки зрения, новое извержение Йеллоустоунского супервулкана будет, как минимум, в 800 раз сильнее.
Ещё несколько цифр, которые в фильме были приведены одним из сотрудников FEMA – Федерального агентства США по чрезвычайным ситуациям (The Federal Emergency Management Agency, FEMA), созданного относительно недавно – в июне 1978 года. Крупнейшая на сегодня операция FEMA – координация действий различных служб для проведения спасательных работ после теракта 11 сентября 2001 года в Нью-Йорке. Тогда работы велись на территории площадью 16 акров, или 0,1 кв. км, которая была засыпана почти 2 млн тонн обломков. Американские специалисты из FEMA тогда, десять лет назад, предполагали, что при извержении Йеллоустоунского вулкана объём разрушений будет примерно в 10 000 000 (десять миллионов) раз больше.
С помощью суперкомпьютера «Hazus» специалисты агентства FEMA, по просьбе авторов фильма «Супервулкан…», рассчитали предоставленные ими данные об активности Йеллоустоунского вулкана во время его предыдущего извержения с целью осуществления компьютерного моделирования возможных последствий извержения грядущего и расчёта рисков для жителей США в разных штатах. И вот что получилось.
Извержение вулкана Святая Елена в 1980 году затронуло площадь порядка 600 кв. км. Извержение в Йеллоустоуне может охватить территорию почти в ¾ Соединённых Штатов. Какие опасности могут грозить людям, оказавшимся в разной степени близости от Йеллоустоуна?
Очевидно, что наиболее опасна будет ближайшая к извержению вулкану зона в радиусе порядке 100 км. Именно эта территория будет подвержена атаке так называемой пирокластической волны – самого опасного продукта вулканического извержения. Для сравнения: при извержении вулкана Святая Елена в 1980 году пирокластические потоки разрушили всё в радиусе до 20 км от вулкана.
Пирокластические потоки возникают, когда давление, выбросившее в атмосферу огромную массу раскалённого газа и земных пород, на секунды ослабевает, и её часть обрушивается на склоны кратера вулкана и ближайшие к нему окрестности. Пирокластические потоки образуют сжигающую всё на своём пути лавину, которая движется со скоростью, которая может даже превышать скорость звука, то есть – примерно 350 м/с, или – около 1240 км/час. В Йеллоустоуне такие потоки могут опустошить территорию площадью примерно 10 000 кв. км.
Температура пирокластических потоков, как правило, достигает и даже может превышать 400 градусов по Цельсию. Вывод: человеку в них выжить практически невозможно, тело человека или животного попросту моментально сварится. Уровень смертности людей и животных будет достигать почти 90 %, а количество жертв в районе Йеллоустоуна может, по мнению авторов фильма «Супервулкан…» составить около 87 000 человек. Но это – совсем незначительные потери по сравнению с тем, что произойдёт, когда газопылевое облако Йеллоустоуна начнёт распространяться вширь.
Вулканический пепел кажется менее грозной субстанцией, чем пирокластический поток или горящая лава, но это – лишь видимость, так как он может стать причиной самых разных, подчас совершенно неожиданных проблем.
Британские теледокументалисты привели расчёты, сделанные специалистами Британской метеорологической станции о характере движения масс пепла в атмосфере после извержения супервулкана в Йеллоустоуне. Результаты расчётов показали, что всего лишь через несколько дней пепел покроет не только территорию США, но достигнет и европейского континента.
Важно понимать: когда слой выпавшего на поверхность земли пепла достигает 6 дюймов или 15 сантиметров, нагрузка на кровли многих домов окажется слишком большой, и они начнут обрушаться. Если людей об этом заранее не предупредить, то в каждом из небольших частных домов, в которых, в основном, и живёт население в районе Йеллоустоуна, может погибнуть от одного до трёх человек, либо они будут, как минимум, серьёзно травмированы. Именно это обстоятельство и станет причиной основного количества смертей вокруг Йеллоустоуна, где слой выпавшего пепла может, согласно прогнозу, достигать 60 см. То есть сотни тысяч людей могут погибнуть или от обрушения кровель их домов, или от удушья, вдохнув мельчайшие частицы пепла, если извержение захватит их на открытой территории.
Даже небольшое количество вулканического пепла вдали от вулкана может привести к катастрофам техногенного характера: пепел забьётся в системные блоки компьютеров, он может негативно повлиять на работу частного и общественного транспорта, может испортить линии электропередач, загрязнить воду, уничтожить сельскохозяйственные посевы, привести к гибели домашних и диких животных.
Очередной этап последствий извержения вновь может быть связан с негативным воздействием вулканического пепла. Его мельчайшие частицы, парящие в воздухе, могут вызвать дожди, которые мощными ливнями прольются на поверхность земли и спровоцируют потоки, подобные селевым лавинам, сходящим с гор. В общей сложности, согласно расчётам компьютера агентства FEMA «Hazus», от йеллоустоунского пепла может погибнуть около 500 000 человек.
Однако вулканический пепел может убивать и другим способом, который авторы британского фильма проиллюстрировали на примере малоизвестного широкой публике извержения щитовидного вулкана Лаки на юге Исландии в 1783–1784 годах.
ДОСЬЕ
Вулкан Лаки (Lakagígar) – щитовидный вулкан на юге Исландии, расположен в национальном парке Скафтафедль. Представляет цепь из более чем 100 кратеров высотой до 820 м., протянувшихся на протяжении 25 км.
Предпоследнее крупное извержение Лаки исследователи относят к 934 году, в результате которого на земную поверхность вышло около 20 кубических километров лавы.
В 1783–1784 годах в результате мощного землетрясения, которое продолжалось 8 месяцев, произошло трещинное извержение с выходом на земную поверхность порядка 15 кубических километров базальтовой лавы. Площадь поражения лавой составила 565 кв. км. В результате многомесячного извержения в атмосферу были выброшены ядовитые соединения фтора и двуокиси серы; погибло более 50 % поголовья домашнего скота (около 11 000 голов крупного рогатого скота, 200 000 овец, 30 000 лошадей), так как, помимо прочего, вулканический пепел полностью или частично засыпал пастбища на большей части острова.
В результате извержения были растоплены большие массы льда, что привело к масштабным наводнениям, неурожая и голоду населения, в результате которого погибло около 10 000 исландцев или 20 % тогдашнего населения страны.
Летом 1783 года над многими районами Северной Европы и Северной Америки наблюдался светящийся туман, который задерживал проникновение солнечных лучей на земную поверхность. Это привело к понижению среднегодовой температуры во всём Северном полушарии Земли, неурожаю и голоду 1784 года в Европе.
Извержение Лаки в 1783–1784 г. считается одним из самых губительных за минувшее тысячелетие и одним из самых обильных по объёмам извергнутой в его ходе лавы.
Безусловно, трещинные извержения щитовидных вулканов типа Лаки и извержение супервулкана типа Йеллоустоунского – разные явления. Но есть то, что их связывает: оба они могут стать крупнейшими на Земле за последние 12 000 лет. Есть и ещё одно общее обстоятельство.
Сегодня об извержении вулкана Лаки известно на удивление много благодаря свидетельствам пастора Джона Стейндримсона, который тогда жил в Исландии. В своих дневниковых записях пастор отмечал смерть многих исландцев от ужасных болезней – опухолей, наростов на коже. Чтобы выяснить причины их смертей, археологи уже в наши времена начали исследовать могилы жертв извержения вулкана Лаки. И выяснилось, что подавляющее большинство скелетов людей имели аномалии, в частности, тазобедренных костей, которые обычно являются довольно гладкими: на них виднелись многочисленные узловатые наросты. Эти новообразования на поверхности костей могли быть вызваны флюорозом – то есть хроническим заболеванием костной системы, которое развивается при длительном избыточном поступлении в организм фтора и его соединений. А при извержении в Лаки как раз и высвободилось огромное количество фтора, являющегося чрезвычайно токсичным природным газом. Именно фтор стал причиной флюорозиса, от чего люди или умирали, или становились калеками.
Пепел, выпавший на Землю при извержении Йеллоустоуна, также может принести большое количество фтора. Но главная опасность, как это ни странно может прозвучать после вышесказанного, представляет даже не фтор, а другой вулканический газ.
При сильных вулканических извержениях в воздух выбрасываются большие объёмы серы, которая в виде серной кислоты (нечто вроде аэрозоли) оказывается в верхних слоях стратосферы, то есть попадает в верхний уровень атмосферы, находящийся на высоте от 11 до 50 км. В стратосфере нет водяного пара, чтобы растворить попавшую туда при извержении вулкана серу, поэтому она может оставаться там не один год. Эти серные аэрозоли будут образовывать своего рода завесу, которая станет отражать солнечный свет. Следствием это станет снижение температуры на поверхности Земли, а величина этого показателя напрямую зависит от активности извержения супервулкана и, следовательно, от объёмов выбросов серы в стратосферу.
Известно, что уже не первый год учёные изучают образцы льда, которые сохранились в ледниковых регионах Земли – прежде всего, в Антарктиде и Гренландии, которые являются великолепным хранилищем данных о том, что происходило с климатом на Земле за последние, как минимум, 110 000 лет.
Изучая керны (пробы льда, взятые с помощью специально разработанной технологии) полученных в Гренландии образцов льда, учёные обнаружили аномальное количество серы, которое соответствовало крупнейшему вулканическому извержению, произошедшему на Земле примерно 74 000 лет назад. Исследователи полагают, что это наличие серы в гренландском льду является свидетельством извержения супервулкана Тоба. Согласно подсчётам, при этом извержении в атмосферу попало более 2 000 000 000 (двух тысяч миллионов) тонн серной аэрозоли.
По просьбе авторов фильма «Супервулкан. Правда о Йеллоустоуне», созданного телеканалом BBC, специалисты Института Макса Планка в Гамбурге, используя данные ледяных кернов, попытались смоделировать последствия извержения супервулкана в Йеллоустоуне. И вот что получилось у немецких учёных: уже через три недели после извержения выброшенная в верхние слои атмосферы взвеси образуют самый настоящий воздушный покров из серы такой плотности, что он может стать причиной невиданного доселе глобального похолодания.
Другая созданная метеорологами модель показала, насколько резкими могут быть изменения климата. После извержения в Йеллоустоуне температура на территории Европы и США упадёт на 12 градусов Цельсия, она будет покрыта снегом почти весь год, причём так будет продолжаться 2–3 года. Посевы, естественно, погибнут, а земледелие придёт в абсолютный упадок.
Но ещё более шокирующие изменения могут придти в тропические районы Земли, где среднегодовая температура может опуститься на 15 градусов Цельсия. В Юго-Восточной Азии прекратятся муссоны, а ведь эти сезонные дожди являются жизненно важными для пропитания людей, составляющих 2/3 современного населения Земли.
