Підводний супервулкан біля Японії прокидається після 7300 років

Він не гуркотів і не давав сигналів. Але у глибині океану поруч з японським островом Кюсю відбувається щось, що змушує вулканологів бути уважними: магматична камера кальдери Кікай — місця наймогутнішого відомого виверження за останні 12 000 років — повільно і непомітно заповнюється свіжою магмою. У новому дослідженні, про яке повідомляє ScienceAlert, вчені не лише підтвердили цей факт, а й запропонували нову загальну модель того, як великі кальдери накопичують магму перед катастрофічними виверженнями.

Що відомо коротко:

• Кальдера Кікай 7300 років тому виверглася з силою, що у 32 рази перевищувала виверження Пінатубо 1991 року.
• Дослідники Університету Кобе та JAMSTEC провели масштабні сейсмічні дослідження з борту кораблів.
• Під кальдерою виявлена велика магматична камера — та сама, що живила виверження Акахоя.
• Хімічний аналіз показав: магма всередині нова, а не залишок давнього виверження.
• Робота опублікована у журналі Communications Earth & Environment.

Що таке кальдера і чому Кікай особлива

Кальдера — це велетенська западина у формі чаші, що утворюється після спустошення магматичної камери під час катастрофічного виверження. Це не звичайний кратер: діаметр кальдери може становити десятки кілометрів. Кіккай — одна з найзагадковіших: вона майже повністю занурена під воду, що ускладнює дослідження, але водночас дозволяє зберігати сліди минулих катастроф у морських відкладеннях.

«Підводне розташування дозволяє нам проводити систематичні великомасштабні дослідження», — пояснює співавтор роботи Сіма Нобукадзу, геофізик Університету Кобе.

Поряд з Кікай найвідоміші кальдери планети — Єллоустоун у США (остання кальдероутворювальна подія 640 000 років тому) та Тоба в Індонезії, яка 74 000 років тому пережила найбільше виверження за всю задокументовану геологічну історію.

Деталі відкриття

Команда розгорнула дослідницькі судна з масивом пневматичних гармат і кількома десятками сейсмометрів на дні океану. Пневматичні гармати генерували сейсмічні імпульси, а сейсмометри реєстрували, як ці хвилі поширюються крізь земну кору. Метод — наче ультразвук, але для товщі Землі: за швидкістю і характером хвиль можна відтворити структуру порід на глибині.

Результат: під лавовим куполом, що формується у кальдері протягом останніх 3900 років, залягає велика магматична камера. «З огляду на її розміри та місцерозташування очевидно, що це той самий магматичний резервуар, що живив попереднє виверження», — каже Сіма.

Але ключовим виявився хімічний аналіз: склад магми відрізняється від матеріалу виверження Акахоя. Це означає — перед нами не «залишки» 7300-річної давнини, а свіжа порція розплавленої речовини, що надійшла знизу. «Магма, яка зараз міститься у резервуарі під лавовим куполом, — це швидше за все нова, щойно введена магма», — підтверджує Сіма.

Яким було виверження Акахоя

Щоб зрозуміти масштаб, варто уявити: виверження Акахоя 7300 років тому викинуло близько 160 кубічних кілометрів щільної породи — більш ніж у 11 разів більше, ніж вулкан Новарупта 1912 року, і у 32 рази більше, ніж Пінатубо 1991 року, чий попіл затьмарив небо по всій планеті.

Піроkластичні потоки — розпечені хмари газу, попелу і каміння — поширювались на 150 кілометрів від епіцентру. Тефра (вулканічний матеріал) вкрила величезні простори Японії і Корейського півострова. Виверження спустошило землі народу Дзьомон — стародавніх мешканців Японії, що жили там між приблизно 14 000 до н.е. і 300 до н.е. У матеріалі про магматичну камеру Єллоустоуну ми вже розповідали, як схожі процеси відбуваються під американським супервулканом — але Кікай ще мало відомий широкій аудиторії.

Нова модель циклів супервулканів

Найважливішим науковим внеском цієї роботи є не сам факт наявності магми, а нова загальна модель поведінки магматичних камер після суперзверження. Дослідники назвали її «моделлю повторного введення магми».

За цією моделлю, після спустошення резервуару під час колосального виверження кальдера не «вмирає» — знизу, через підкорові канали, поступово надходить нова магма. Лавовий купол, що утворюється зверху, є видимим свідченням цього процесу.

«Ця модель повторного введення магми узгоджується з існуванням великих неглибоких магматичних резервуарів під іншими гігантськими кальдерами — Єллоустоуном і Тоба», — зазначає Сіма.

Саме тому відкриття важливе далеко за межами Японії: воно дає вченим нові інструменти розуміння того, як і коли інші супервулкани планети можуть накопичити достатньо магми для повторного виверження. У контексті 26 цікавих фактів про вулкани наша планета має близько двадцяти супервулканів — і більшість із них ще недостатньо вивчені.

Чому це важливо для науки

Механізм великих кальдерних вивержень — один із найменш зрозумілих процесів у геології. «Ми повинні зрозуміти, як така велика кількість магми може накопичуватися, щоб зрозуміти, як відбуваються гігантські кальдерні виверження», — каже Сіма.

Нині вчені не можуть передбачити ні терміни, ні ймовірність таких подій — частково тому, що доступ до підводних кальдер вкрай обмежений, а наземні аналоги (Єллоустоун, Тоба) не демонструють настільки прозорого збереження слідів минулих циклів. Кікай, завдяки своєму підводному розташуванню, фактично стала унікальною «природною лабораторією».

«Наша кінцева мета — навчитися краще відстежувати ключові ознаки майбутніх гігантських вивержень», — підсумовує Сіма. Це прямо пов’язано з безпекою мільйонів людей: Єллоустоун, за деякими оцінками, став ще небезпечнішим, ніж вважали раніше — і здатність вчасно помітити «пробудження» таких систем може стати критично важливою.

🌋 Цікаві факти

• Виверження Акахоя вважається найбільшим відомим виверженням голоцену — геологічної епохи, в якій ми живемо (останні ~11 700 років). Для порівняння, знамените виверження Кракатау 1883 року було у 40 разів меншим за об’ємом, за даними Смітсонівського інституту вулканології.
• Вулкан Тоба (Індонезія) 74 000 років тому спровокував «вулканічну зиму», що тривала роки: за деякими гіпотезами, людська популяція скоротилась до лічених тисяч особин — про це детально йдеться у дослідженні, опублікованому в Nature.
• Єллоустоун вивергався тричі: 2,1 млн, 1,2 млн та 640 000 років тому. За даними Геологічної служби США, магматична камера під ним займає близько 90 на 40 кілометрів.
• Лавовий купол, що формується під кальдерою Кікай протягом 3900 років, за попередніми оцінками досягає понад 30 кубічних кілометрів — більший за гору Фудзі.

❓ FAQ

Чи загрожує кальдера Кікай Японії найближчим часом? Наразі немає ознак неминучого виверження. Факт наповнення магмою сам собою не означає небезпеки: для накопичення критичної кількості можуть знадобитися тисячі років. Проте дослідження підкреслює важливість постійного моніторингу.

Чому підводний вулкан важко відстежувати? Сейсмометри і GPS-станції, що зазвичай використовуються на суші, на дні океану розставити значно важче. Нові методи — сейсмічне зондування з кораблів — дозволяють обійти це обмеження і «просвітити» товщу порід акустичними імпульсами.

Як нова модель допоможе запобігати катастрофам? Знаючи, що нова магма надходить через конкретні канали і накопичується у певних зонах, вчені зможуть встановити «маркери пробудження» — зміни швидкості сейсмічних хвиль, деформації дна океану, температури води. Це основа для раннього попередження.