Ученые предупреждают: в ближайшее время могут произойти глобальные извержения вулканов, которые повлияют на всю планету. О том, реально ли это предсказать и есть ли у нас шанс с этим ужиться, «Огоньку» рассказал вулканолог, заместитель директора Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. Трофимука СО РАН, член-корреспондент РАН Иван Кулаков.
Индонезия остается одним из самых вулканоопасных регионов мира. Крестьянин на фоне извергающегося вулкана Агунг
Фото: Константин Трубавин, Коммерсантъ / купить фото
Индонезия остается одним из самых вулканоопасных регионов мира. Крестьянин на фоне извергающегося вулкана Агунг
Фото: Константин Трубавин, Коммерсантъ / купить фото
— На прошлой неделе закончилась самая крупная конференция геофизиков в Европе. Что сегодня волнует специалистов, которые изучают вулканы?
— Вы правы — это крупнейшая конференция Европейского союза наук о Земле: в прошлые годы она собирала до 20 тысяч ученых со всего мира, а в этот раз, к сожалению, все онлайн, так что адекватного общения не получилось. Самые интересные для меня секции были связаны с современными системами мониторинга вулканической активности, математическими методами моделирования деятельности вулканов и сейсмической томографией — трехмерной картиной строения Земли на больших глубинах.
— И каков вывод? Нам есть чего опасаться?
— C точки зрения вулканической активности мы живем в удивительно спокойное время. Обычно глобальные извержения происходят раз или два в столетие, а в ХХ и в ХХI веках таких не было. Что значит «глобальные»? Это извержения, последствия которых ощущались в другой части планеты. Например, температура менялась так, что летом выпадал снег или наблюдались совершенно психоделические закаты, как, например, было во времена грандиозного извержения вулкана Кракатау (в Индонезии.— «О») в 1883-м. В современных картинных галереях до сих пор можно увидеть удивительную закономерность: большое количество полотен того времени изображает именно закаты. Кстати, на знаменитую картину «Крик» Эдварда Мунка тоже вдохновили невероятные закаты, которые наблюдались в Норвегии после извержения вулкана Кальбуко в Чили.
— А когда в последний раз было глобальное извержение?
Иван Кулаков, вулканолог
Иван Кулаков, вулканолог
— В конце XIX века — это и есть Кракатау. Остальные до глобальных не дотягивают: в 1912 году извергался вулкан Новарупта-Катмай на Аляске, в 1956-м на Камчатке неожиданно проснулся вулкан Безымянный, в 1991-м — вулкан Пинатубо на Филиппинах. Это были сильные извержения, но все-таки регионального уровня.
— Не означает ли это, что нам следует ждать глобального извержения со дня на день?
— Да. Тот факт, что больше ста лет не было крупного извержения, все больше повышает риски того, что оно должно произойти в ближайшее время.
— А все-таки почему таких извержений так долго не было? Есть объяснение?
— Скажем так: нет никаких предпосылок, чтобы этого не случилось. По сути, это случайный процесс, и нам просто повезло, что таких крупных извержений у нас давно не было.
Эйяфьядлаёкудль и иже с ним
— А можно ли считать предвестником грядущего суперизвержения активизацию вулканической деятельности по всему миру? Смотрите, ведь проснулись Этна, Везувий, вулканы в Исландии…
— Извержения, которые мы наблюдаем, вполне рутинное явление, оно происходит на протяжении миллионов лет. Просто появилось больше средств связи, есть возможность сделать селфи на фоне вулкана и разместить в соцсетях.
Скажем, недавнее извержение вулкана Тааль на Филиппинах было запечатлено на миллионах фотографий, и поэтому кажется, что это событие уникальное.
— А как же извержение в Исландии, которое остановило на несколько дней авиасообщение в северном полушарии?
— Вулкан Эйяфьядлаёкудль извергался в 2010-м, я как раз летел на конференцию в Германии и попал в транспортный коллапс: все рейсы над Европой отменили. Помню, мы пошли в аэропорту в кафе, и я там даже прочитал небольшую лекцию о вулканах — у пассажиров было много вопросов. Но при этом извержение Эйяфьядлаёкудля, по мировым меркам, было небольшое: объем извергнутых пород составлял малую часть от кубического километра.
— А сколько же извергается при глобальном уровне?
— Объемы извержения измеряют в кубических километрах в твердом эквиваленте. То есть если вы возьмете кубический километр пород, раздробите его в пыль и выкинете в атмосферу, то естественно, это облако окажется гораздо больше по объему, чем один кубический километр. Но ученые считают так, как будто это облако спрессовали и получился кубик размером 1 километр. Так вот объем извержения в Исландии составлял 0,1 кубического километра. С бытовой точки зрения это много, но это если не сравнивать с Кракатау в 1883-м — тогда вырвалось порядка 25 кубических километров пород. Или с мощнейшим извержением, произошедшим в 1815 году, когда взорвался вулкан Тамбора (это тоже Индонезия.— «О») в воздух попало 150 кубических километров. По сравнению с Исландией больше в тысячу раз.
— Неужели уже в XIХ веке была методика измерения?
— Нет, конечно, но мы можем говорить об объеме, измеряя толщину пеплового слоя на разных расстояниях от эпицентра: 50, 100 километров и далее. Эти осадки до сих пор хорошо определяются в грунте.
— Если выброс в Исландии был столь незначительный, почему же перестали летать самолеты?
— То извержение показало, насколько наша цивилизация уязвима. Выброс вулканического пепла, из-за которого самолеты не смогли летать, привел к полнейшему ступору всей экономики Европы в течение нескольких дней. Представьте, что будет, если произойдет извержение наподобие вулкана Тамбора или Кракатау…
Собственно, задача ученых, геофизиков и вулканологов, как раз в том, чтобы оценить последствия таких извержений для атмосферы, дать информацию конструкторам, чтобы они закладывали возможность встречи самолета с облаками вулканического пепла. Пусть сами самолеты при этом будут более дорогими, зато более безопасными.
— А в чем опасность для самолетов?
— Вулканический пепел — это очень маленькие острые и твердые кусочки, если они попадают в горячие лопасти двигателя, то действуют как абразив, наждачка. Это приводит к тому, что двигатели выходят из строя и самолет может упасть. При этом пилоты могут не заметить, что влетают в такое облако, оно бывает почти прозрачным. Так, например, было 15 декабря 1989-го с «Боингом-747», следовавшим по маршруту Амстердам — Анкоридж — Токио: он пролетел сквозь облако пепла, выброшенное вулканом Редаутом.
— Пилот, вероятно, может и не заметить облако, но ведь наземные службы должны были предупредить?
— Это удивительный случай, потому что извержение в буквальном смысле прозевали: вулкан находится на большом удалении, и за той областью не было надлежащего контроля. У меня есть запись разговоров летчиков из кабины, которые замечают, что вокруг какой-то странный желтоватый цвет атмосферы, а потом говорят: «О, у нас загорелся двигатель. Затем загорелся еще один, третий, четвертый… Теперь у нас не работают все четыре двигателя, и мы, видимо, падаем…» Удивительным образом в последний момент один двигатель заработал, и они чудом сели в Анкоридже. Когда приблизились к самолету, то увидели: с него слезла вся краска, как будто по борту прошлись наждачной бумагой… На нем, кстати, летел мой знакомый геофизик Хууст Нолет. Он рассказывал, что пассажиры, конечно, были уверены, что выжить не удастся. После этого случая он увлекся изучением вулканов и сейчас пишет очень известные книжки на эту тему.
— И самолет после этого инцидента списали?
— Нет, он летал еще долго. Правда, замена одного двигателя обошлась в сумму чуть не в 10 раз больше, чем весь бюджет местной обсерватории, которая определяла вулканическую активность в этом районе Аляски. Обсерваторию, кстати, после этого тоже оснастили современным оборудованием. И сейчас наш институт работает с их данными по Алеутской дуге — архипелагу вулканического происхождения.
— На какую высоту может подниматься облако вулканической пыли и какие есть средства, чтобы изучать его передвижение?
— Вообще, эта пыль ведет себя очень странно и иногда перемещается по непонятным траекториям. Считается, что перенос пепла может проходить как на высоте 10 километров, где летают самолеты, так и в стратосфере — это порядка 80 километров. При этом облака пепла могут перемещаться на огромные расстояния непредсказуемо. Например, извержение происходит где-нибудь в Южной Америке, скажем, в Перу, а пыль от него оказывается в европейской части России. Интересно, что это оказывает, как считается, заметное влияние на исторические события.
Вулкан как двигатель прогресса
— …Например?!
— Ну, скажем, в 1601 году с 16 февраля по 9 марта извергался мощный вулкан Уайнапутина в Перу. Объем выброшенных пород составил порядка 30 кубических километров, это было одно из глобальных извержений, которое привело к так называемому малому ледниковому периоду в Европе. В то время в Московском царстве Борис Годунов начал проводить реформы, которые, вероятно, могли вывести страну на новую траекторию развития. Но Годунову не повезло: похолодание, вызванное извержением вулкана на другой стороне Земли, привело к череде неурожаев и к Великому голоду, охватившему страну с 1601 по 1603 год.
Точно так же извержение другого вулкана определенно стало одной из причин Французской революции конца XVIII столетия. Речь о вулкане Лаки в Исландии, он проснулся в августе 1783 года и с незначительными перерывами извергался до 1785-го. Это привело к невероятно холодным зимам в последующие годы, значительная часть Великобритании и европейского континента оказались покрыты туманом, а среднегодовая температура в Европе в течение трех лет понизилась на 3°C. После пяти лет неурожая и тяжелейшего голода народ взбунтовался.
Не меньшие потрясения были и в самой Исландии: особенностью вулкана Лаки стал огромный объем извергнутой базальтовой лавы с большим количеством ядовитых газов. Это привело к большому числу жертв — погибло свыше 20 процентов населения и 50 процентов скота.
— Вы говорили, что самое большое глобальное извержение произошло в 1815 году, когда извергался вулкан Тамбора. Оно тоже повлияло на цивилизацию?
— Еще как! Тамбора, расположенный на острове Сумбава в Индонезии, начал извергаться 10 апреля 1815 года, и это стало самой крупной мировой катастрофой. Извержение сопровождалось оглушительным взрывом, звук которого был слышен на расстоянии порядка 2,5 тысячи (!) километров. Туча пепла заволокла огромную территорию, кромешная тьма опустилась на область радиусом примерно 600 километров. Это привело к явлению, которое в науке называют «год без лета». В 1816 году в апреле в Квебеке, например, лежал снег высотой 30 сантиметров. В Европе сильное похолодание и обильные дожди привели к эпидемиям, голоду и беспорядкам. Кстати, считается, что повсеместный мор лошадей заставил задуматься об альтернативных источниках передвижения и именно тогда придумали первую модель велосипеда.
При этом, замечу, глобальные извержения, которые задокументированы человеком, мелочи в сравнении с тем, что наша планета переживала в доисторическое время. За последний миллион лет известны три так называемых суперизвержения.
— А это что такое?
— Это такие извержения, у которых объем выбросов был свыше 1000 кубических километров. В последний раз такое случилось 26 тысяч лет назад в Новой Зеландии.
Самым значимым суперизвержением считается извержение вулкана Тоба 74 тысячи лет назад в Индонезии на острове Суматра, объем составил 2800 кубических километров.
Это привело к наступлению «вулканической зимы» и вызвало общепланетарный климатический коллапс — температура по всей Земле в среднем упала на 12 градусов. В то время уже появились люди, которые до извержения жили в достаточно комфортных климатических условиях. По одной из гипотез, после этого на планете осталось не более 10 тысяч наших дальних предков — те, чей мозг оказался более совершенным и кто смог приспособиться к новым условиям. Более того, считается, что именно это стало толчком к развитию, собственно, человека разумного.
— Правильно ли я понимаю, что один из таких страшных древних вулканов на территории США по-прежнему активен?
— Да, это известный Йеллоустонский супервулкан, который в последний раз извергался около 640 тысяч лет назад. Этот вулканический комплекс состоит из серии вложенных кальдер (круглая котловина вулканического происхождения.— «О»), каждая из которых — след катастрофических извержений, происходящих здесь с периодичностью 500–700 тысяч лет. О том, что магматический очаг там «живой», свидетельствует сейсмическая активность, деформации земной поверхности и газовыделение. Так, в 2005 году почва там поднялась на 12 сантиметров, что сопровождалось достаточно сильными землетрясениями. Это означает, что опасность нового извержения достаточно велика. Вместе с тем не факт, что если извержение там произойдет, то оно будет супермасштаба, однако исключить такого сценария нельзя.
— А в Европе есть такая опасность? С Везувием, например, или Этной?
— Это достаточно предсказуемые вулканы, а опасность в Европе связана с Флегрейскими полями. Это крупный вулканический район, расположенный к западу от Неаполя на берегу залива Поццуоли. Если вы посмотрите детальную топографическую карту местности, то увидите, что она покрыта огромными воронками и похожа на лунную поверхность. Каждая из воронок — след мощного извержения, которое случилось какое-то время назад. Некоторые исследователи связывают вымирание неандертальцев с последним крупным извержением этого вулкана 36 тысяч лет назад. Сегодня здесь земля тоже постоянно «дышит»: в 1984-м поверхность поднялась на 1,8 метра, так что итальянцам пришлось срочно перестраивать порт.
Наука потрясений
— Это значит, что сегодня в районе Неаполя находиться опасно?
— Нет, можно спокойно путешествовать, потому что вулканы, в отличие от землетрясений,— благородные злодеи. Их деятельность, конечно, тоже приводит к разрушениям и жертвам, но они обычно о нападении предупреждают. Поэтому ученые научились предсказывать извержения. Хотя мы знаем, что у каждого из вулканов свой характер: кто-то более предсказуем, а кто-то менее. Сегодня изучение вулканов — отдельная область науки, где ученые должны постоянно обмениваться данными, потому что оказывается, что, изучив повадки, скажем, вулкана Безымянного на Камчатке, мы можем предсказать поведение вулкана где-нибудь в Индонезии.
— Вулканы, может, нас и предупреждают, но почему-то эти предупреждения не всегда срабатывают. Непонятно, к примеру, почему подавляющее число жителей Помпеи не покинули город, хотя предвестники в виде землетрясений, судя по историческим источникам, были…
— На самом деле это очень важный вопрос, потому что он напрямую связан с политикой. Мы можем оставить древних римлян в покое и найти примеры в более близком к нам времени. В 1902 году на острове Мартиника в Карибском море произошло извержение вулкана Мон-Пеле. За несколько минут процветающий портовый город Сен-Пьер, богатейший город французской колонии Мартиника, накрыло раскаленным облаком из пепла, паров и газов. Облако сожгло не только все постройки, но даже корабли в море. Накануне извержения ученые предупреждали, что на приисках в горах обнаружены выбросы газа, а это означало — вулкан проснулся, нужно срочно эвакуировать город. Но мэр, ожидавший в те дни переизбрания, запретил говорить об этом. В результате погибло более чем 10-тысячное население города вместе с мэром и комиссией из Франции, которая приехала исследовать состояние вулкана. Выжил всего один человек — преступник, который сидел в катакомбной тюрьме.
Схожая история произошла в 1982-м, когда взорвался вулкан Невадо-дель-Руис в Колумбии. Вместе с коллегами я посещал это очень красивое место. Итальянские вулканологи еще в начале 1980-х предупреждали, что вулкан в очень нестабильном состоянии и при этом покрыт толстым слоем снега. Это означало, что возможно образование мощнейших селей, что, собственно, и произошло. После извержения селевый поток устремился в долину со скоростью свыше 40 километров в час и накрыл город Армеро, где погибли более 23 тысяч человек. После этого власти Колумбии потратили огромные средства на создание отличной системы оповещения — сейчас там работает большое количество сейсмических станций. Мы сотрудничаем с колумбийскими специалистами, и вообще, могу утверждать, что открытость данных и возможность обмена информацией — залог безопасности. Иногда, правда, кажется, что это понимают во всем мире, но не у нас: порой, чтобы установить какой-то геофизический прибор, особенно иностранного происхождения, требуется пройти немыслимое количество бюрократических преград.
— А что реально требуется ученым для точных прогнозов?
— Во-первых, нам нужно непрерывно получать информацию о состоянии земной поверхности в опасном районе. За несколько дней до извержения она начинает деформироваться, что хорошо фиксируют приборы. Также мы отслеживаем появление еще одного предвестника катастрофы: тремора — своеобразного дрожания и гула, когда магма пробивает себе путь наверх. Другой сигнал связан с поведением газов. Это можно легко понять, представив бутылку с кока-колой: когда вы приоткрываете крышку, то по степени напора газа понимаете, хлынет фонтан из горлышка или нет. Ну а ученые, кроме того, определяют состав газа — он будет разный в зависимости от того, как близко подошла магма к поверхности. Все эти данные используются при расчете экспоненты, которая довольно точно показывает, как скоро будет извержение.
— А когда это становится понятно?
— Как правило, за несколько дней. Этого вполне достаточно для единственного способа предотвращения катастрофы — эвакуации. И вот тут все зависит от того, насколько местные власти взаимодействуют с учеными и доверяют их прогнозам.
— Потому что каждая эвакуация — это огромные средства?
— Да, и каждый раз — серьезное испытание для страны. В 2006-м я присутствовал во время такого мероприятия в Индонезии: сотни машин должны были в короткий срок вывезти людей на безопасное расстояние… Тогда извержение вулкана Мерали не нанесло большого урона, и среди населения наблюдалось некоторое недовольство действиями властей. Зато в 2010-м своевременная эвакуация людей вокруг этого же вулкана спасла сотни тысяч жизней. После этого ученые здесь стали национальными героями, их изображения печатали на футболках. Я это к тому, что в отношении вулканов к мнению ученых следует прислушиваться обязательно.
— А спутниковые данные используются для наблюдения за вулканами?
— С помощью современных радарных измерений со спутников можно замерять вертикальные движения земной поверхности с точностью до нескольких миллиметров. Как правило, перед извержением происходит «вспучивание» земной поверхности, что может служить предвестником грядущей катастрофы. Однако, как было сказано ранее, вулканы являются живой системой, и такое «дыхание» магматического очага не всегда приводит к извержению.
Когда извержения происходят в удаленном месте на той же Камчатке, спутниковые данные используют для отслеживания их последствий. При этом в воздух выбрасывается большое количество пепла, а спутниковые наблюдения позволяют своевременно отслеживать его перемещения и предупреждать самолеты, летящие над Тихим океаном. Здесь большую роль играют наши высококлассные ученые на Камчатке. Российские специалисты-вулканологи признаются всем миром, хотя финансирование нашей науки от мировых стандартов отличается в разы.
На краю Земли
Вулканическую активность Камчатки видно даже с борта МКС. Извержение Ключевской сопки
Фото: Сергей Рязанский
Вулканическую активность Камчатки видно даже с борта МКС. Извержение Ключевской сопки
Фото: Сергей Рязанский
— Расскажете о вашей работе на Камчатской гряде?
— Начиная с 2012 года мы устанавливаем на Камчатке сети сейсмических датчиков. В прошлом году по Центральной Камчатке было установлено 35 сейсмостанций. По сути это сверхчувствительные микрофоны, а полученная информация помогает понять глубинное строение региона. Ведь здесь происходит много землетрясений, они излучают сейсмические сигналы, которые проходят через внутренние структуры вулкана. Мы записываем эти сигналы, по ним можем узнать, из чего состоит вулкан внутри. Этот метод называется сейсмическая томография. Такие работы позволяют узнать, как и чем «питаются» вулканы. В дальнейшем это поможет определить механизмы функционирования магматических источников под активными вулканами и, следовательно, более точно предсказывать извержения.
— Как вы устанавливаете эти датчики? Речь ведь о совсем диких местах…
— Это отдельная история. Иногда приходится ехать несколько суток по бездорожью, куда-то можно добраться только на вертолете. Процедура снятия аппаратуры на склоне вулкана и вовсе напоминает фильмы о Джеймсе Бонде: едва вертолет коснется земли, мы должны максимально быстро забрать оборудование и тут же запрыгнуть в кабину. Каждая минута вертолетного времени стоит дорого, а погода на Камчатке меняется стремительно: стоит промедлить и утонешь в тумане. А это значит, что снять показания можно будет только в следующем году, при условии что удастся собрать средства еще на один рейс. Но и это не все: иногда дорогостоящие станции утаскивают медведи или их сносит при извержении — так было несколько лет назад во время активности Ключевского вулкана.
— Какие из ваших открытий последних лет вы бы назвали самыми интересными?
— Скоро должна выйти наша работа, связанная с изучением вулкана Безымянный. Известно, что до 1956-го он считался потухшим и не привлекал внимания вулканологов. Но в 1956-м неожиданно произошел колоссальный взрыв, который снес половину этой горы. С тех пор небольшие извержения, выбрасывающие столбы пепла высотой 10–15 километров, происходят почти каждый год. При этом огромное количество газа и пепла выбрасывается через узкое отверстие длиной 50 и шириной всего 2 метра.
В 2017 году нам удалось установить станцию на вершине вулкана буквально в 500 метрах от активного конуса — это уникальный для науки случай. Честно говоря, во время извержения мы уже не надеялись, что станция уцелеет, но приехали на место, разгребли слой камней и пепла и увидели: лампочка-то горит. В итоге получили уникальный массив данных о деятельности вулкана. Буквально в режиме реального времени за одну неделю до извержения мы увидели, как внутри этого вулкана образовывался огромный газовый пузырь, который затем вырвался наружу.
— Как же вы теперь с таким-то опытом полевой работы трудитесь в условиях самоизоляции?
— На самом деле объем собранной информации так велик, что без работы мы точно не сидим. Кроме того, сейчас в мировой науке развивается особая практика открытости — ученые выкладывают в открытый доступ большие массивы данных, в том числе связанные с геофизикой Земли. Так что в случае чего мы сможем какое-то время позаниматься геологией, не выходя из дома…