Супервулканы и поп-культура: мифы, фильмы и научные факты

Супервулканы не горы в традиционном смысле. Большинство людей представляют классический конический вулкан, такой как Фудзи или Везувий, но супервулканы обычно образуют массивные впадины, называемые кальдеры . Эти кальдеры создаются, когда магматическая камера опустошается во время большого извержения, а земля над ними разрушается в пустоту ниже. Получающаяся особенность выглядит как плоский, чашеобразный бассейн, иногда шириной в десятки километров, без центрального пика. Йеллоустонский национальный парк, например, находится внутри кальдеры, которая составляет примерно 55 на 72 километра.

На Земле существует лишь несколько подтвержденных мест суперизвержения, и они включают:

• Йеллоустонская кальдера (Вайоминг, США) — самый известный супервулкан с тремя суперизвержениями за последние 2,1 миллиона лет.
• Озеро Тоба (Суматра, Индонезия) — произвело самое большое известное извержение вулкана за последние 25 миллионов лет, около 74 000 лет назад.
• Вулкан Таупо (Новая Зеландия) — высокоактивная система кальдеры, которая произвела два события VEI 8 за последние 27 000 лет.
• Кампи Флегрей (Италия) — беспокойная кальдера около Неаполя, которая в последний раз извергалась в 1538 году, но не произвела события VEI 8 в истории.
• Кальдера Долгой долины (Калифорния, США) — Извержение 760 000 лет назад сформировало эту массивную депрессию в восточной Сьерра-Неваде.

Каждая из этих систем по-прежнему геологически активна, что означает, что они тщательно контролируются. Но активность не означает неизбежное извержение. На самом деле, подавляющее большинство активности в этих кальдерах состоит из незначительных землетрясений, деформации почвы и гидротермального вентиляции - ничего близкого к катастрофическому событию.

Индекс вулканической взрывоопасности: почему VEI 8 имеет значение

Понимание шкалы VEI необходимо для понимания того, почему к супервулканам относятся с такой серьезностью. Индекс вулканической взрывоопасности — логарифмическая шкала, измеряющая величину извержения на основе объема извергаемого материала, высоты шлейфа и продолжительности. Каждый шаг на шкале представляет собой примерно десятикратное увеличение выброшенного материала. Извержение VEI 6, как и извержение вулкана Пинатубо в 1991 году, производит около 10 кубических километров тефры. Событие VEI 7, такое как извержение вулкана Тамбора в 1815 году, производит около 100 кубических километров. Событие VEI 8, по определению, производит по меньшей мере 1000 кубических километров.

Чтобы представить это число в перспективе, порог в 1000 кубических километров является достаточным материалом, чтобы похоронить весь штат Техас под примерно 1,5 метрами пепла. Падение пепла от Йеллоустонского суперизвержения охватит центральные Соединенные Штаты в пепле, варьируя от метров вблизи кальдеры до сантиметров до восточного побережья. Немедленное опустошение вблизи кальдеры будет абсолютным, а долгосрочные климатические эффекты будут серьезными - вулканическая зима, вызванная сульфатными аэрозолями, введенными в стратосферу.

Однако логарифмическая природа шкалы также означает, что частота извержений резко уменьшается по мере увеличения магнитуды. События VEI 8 невероятно редки. Последнее известное суперизвержение произошло на озере Таупо в Новой Зеландии примерно 26 500 лет назад. Предыдущим было Тоба 74 000 лет назад. Интервал рецидивов для суперизвержений в любой данной кальдере составляет порядка сотен тысяч лет, а глобальный интервал рецидивов оценивается в один раз каждые 50 000-100 000 лет . По статистике, мы не должны в ближайшее время.

Мифы и заблуждения: что поп-культура делает неправильно

Поп-культура имеет привычку брать реальные явления и усиливать их в апокалипсические фантазии. Супервулканы особенно подвержены такому лечению, потому что масштабы реального суперизвержения уже ошеломляют — не требуется много преувеличений, чтобы превратить его в конец света. Вот самые распространенные мифы и то, что на самом деле говорит наука.

Миф 1: Йеллоустоун назрел для извержения

Это, пожалуй, самый стойкий миф о супервулканах. Утверждение обычно звучит примерно так: Йеллоустоун извергался примерно каждые 600 000-800 000 лет, и последнее извержение было 640 000 лет назад, поэтому мы правы по графику. Во-первых, вулканические системы не работают по строгому графику. Интервалы между тремя крупными извержениями Йеллоустоуна, образующими кальдеру, были 2,1 миллиона лет, 1,3 миллиона лет и 640 000 лет — эти интервалы непоследовательны. Во-вторых, самое последнее крупное извержение в Йеллоустоуне было на самом деле потоком лавы, который произошел около 70 000 лет назад, а не извержением. В-третьих, система магмы под Йеллоустоуном в настоящее время не находится в состоянии, которое привело бы к извержению. Геологическая служба США (USGS) постоянно наблюдает за Йеллоустоуном

Миф 2: Извержение уничтожит всю жизнь на Земле

Это излюбленный сюжет в фильмах о катастрофах, но он не подтверждается геологическими данными. Переизвержение Тобы 74 000 лет назад было крупнейшим вулканическим событием последних 25 миллионов лет, и все же человеческие популяции выжили. Генетические данные свидетельствуют о узком месте популяции в то время, но связь между Тобой и серьезным генетическим узким местом у людей все еще обсуждается среди ученых. Даже худший сценарий суперизвержения Йеллоустоуна не вызовет вымирания человека. Это вызовет серьезный глобальный голод, экономический коллапс и гибель людей в массовом масштабе, но человечество выживет. Планета пережила гораздо худшие события в своем глубоком прошлом, включая извержения траппов Декана, которые способствовали мелово-палеогеновому вымиранию, и жизнь сохранилась.

Миф 3: Извержение может произойти в любой момент без предупреждения

Этот миф прямо противоречит тому, как на самом деле ведут себя вулканы. Сверхизвержения не происходят из ниоткуда. Им предшествуют десятилетия до столетий волнений, в том числе возрастающая сейсмичность, поднятие грунта, изменения выбросов газа и тепловые аномалии. Магматическая камера должна достичь критического порога давления и объема, и этот процесс требует времени. Мониторинг сетей в Йеллоустоуне, Кампи Флегрей и Кальдере Лонг-Вэлли достаточно чувствителен, чтобы обнаружить изменения высоты земли, измеренные в миллиметрах, и выбросы газа, измеренные в частях на миллиард. У ученых были бы годы заблаговременного предупреждения, если бы супервулкан начал медленный марш к суперизвержению. Идея о том, что это может произойти за одну ночь, пока все спят, является чистой фикцией.

Миф 4: Все супервулканы одинаковы

Поп-культура имеет тенденцию сливать все супервулканы в одну категорию: «большой вулкан, который убьет всех». В действительности каждая система супервулканов уникальна с точки зрения состава магмы, стиля извержения, интервала рецидива и текущего состояния активности. Йеллоустоун производит риолитическую магму, которая толстая и богатая газом, что приводит к взрывным, производящим пепел извержениям. Таупо — это силическая система кальдеры, которая произвела как эффузивные, так и взрывные извержения. Кампи Флегрей — беспокойная кальдера, которая испытала повторяющиеся эпизоды подъема и сейсмических роев без извержения вообще. Понимание этих различий имеет решающее значение для оценки опасности и для информирования общественности о риске.

Оригинальное название: Movies and Media: The Spectacle Factor

Голливуд никогда особо не интересовался геологической точностью, и супервулканы не являются исключением. Привлекательность супервулкана как сюжетного устройства заключается в его масштабах и драматизме — это природная катастрофа, которая может угрожать целым континентам в одной сцене. Вот некоторые из самых заметных изображений и то, как они складываются в реальность.

«Пик Данте» (1997)

Хотя это не строго супервулкан, этот фильм имеет извержение 7-го класса VEI, которое имеет некоторые характеристики с суперизвержениями. Фильм примечателен своим относительно реалистичным изображением вулканических опасностей, включая пирокластические потоки, лахары (вулканические сели) и пепел. Последовательность извержения драматизируется для эффекта, но показанные типы опасностей достаточно реальны. Основной провал фильма - это временная шкала - извержение идет от первых признаков беспорядков до полномасштабного катаклизма в считанные дни, тогда как в реальности такое наращивание займет гораздо больше времени. Тем не менее, для голливудского фильма-катастрофы «Пик Данте» удивительно уважительно относится к фактической науке, и USGS даже консультировался по производству.

«2012» (2009)

Этот фильм берет концепцию супервулкана и бежит с ней в чистую фантазию. В «2012 году» катастрофическая цепная реакция с участием солнечных нейтрино плавит ядро Земли и вызывает глобальный каскад катастроф, включая извержение Йеллоустоуна. Фильм показывает Йеллоустоун взрывающийся в массивном огненном шаре, который сжигает все на мили, за которым следует ударная волна, которая опустошает весь континент. Это изображение с научной точки зрения смешно — настоящее суперизвержение произведет пепельную колонну и пирокластические потоки, а не огненный шар в ядерном стиле и ударная волна. Фильм является чистым зрелищем без притязаний на точность, и он сделал больше, чем любой другой фильм, чтобы закрепить неправильное представление общественности о супервулканах как мгновенных глобальных переключателях смерти.

«Супервулкан» (2005, BBC Docudrama)

Эта сделанная для телевидения документальная драма от BBC является одной из наиболее серьезных попыток изобразить Йеллоустонское суперизвержение. Она сочетает в себе вымышленную историю с интервью в документальном стиле с учеными и достаточно точными изображениями эффектов извержения, включая пеплопад, охватывающий Средний Запад, неурожай, остановку воздушного движения и экономический коллапс. Фильм не лишен драматической лицензии, и последовательность извержения сжата во времени, но она гораздо более обоснована в реальной науке, чем голливудские альтернативы. Фильм был произведен в консультации с вулканологами и все еще используется в качестве образовательного инструмента в некоторых контекстах. Стоит отметить, что изображение фильма извержения как одного взрывного события упрощено - реальное суперизвержение, вероятно, будет включать несколько фаз различной интенсивности в течение недель или месяцев.

«The Core» (2003)

В этом фильме показана последовательность, в которой экипаж должен остановить извержение супервулкана в Риме с помощью ядерного устройства. Наука в «Ядре» одинаково ужасна, и субплот супервулкана не является исключением. Идея о том, что ядерный взрыв может каким-то образом предотвратить извержение вулкана, не просто неверна — это противоположность тому, что произойдет. Ядерные испытания в Тихом океане фактически вызвали небольшие вулканические и сейсмические события. Фильм является хорошим примером того, как супервулканы могут быть спущены на любой сюжет катастрофы независимо от научной правдоподобности.

Что ученые на самом деле изучают

Пока поп-культура сосредотачивается на апокалиптических сценариях, настоящие вулканологи делают терпеливую, методичную работу по пониманию систем супервулканов.Цель не в том, чтобы предсказывать неизбежный конец света, а в том, чтобы понять процессы, которые приводят к крупным извержениям, и своевременно предупреждать, когда это необходимо.

Сети мониторинга

Супервулканы являются одними из наиболее тщательно контролируемых геологических объектов на Земле. Йеллоустонская вулканическая обсерватория (YVO), сотрудничество между USGS, Йеллоустонским национальным парком и Университетом Юты, управляет сетью из более чем 50 сейсмических станций, 30 GPS станций и нескольких объектов мониторинга газа. Данные от этих инструментов передаются в режиме реального времени и непрерывно анализируются. Подобные сети существуют в Кампи Флегрей (управляемый Национальным институтом геофизики и вулканологии в Италии) и в Таупо (управляемый GNS Science в Новой Зеландии).

Ключевые индикаторы, которые отслеживают ученые, включают:

• Сейсмичность — Рои землетрясений могут указывать на движение магмы или гидротермальную активность.
• Деформация грунта — Поднятие или оседание пола кальдеры выявляет изменения в основной магматической камере.
• Выбросы газа — Увеличение диоксида серы (SO2) или диоксида углерода (CO2) может сигнализировать о том, что новая магма поднимается к поверхности.
• Тепловые аномалии — Изменения температуры поверхности, измеренные спутниками или наземными датчиками, могут указывать на изменения гидротермальной циркуляции.

Магма камерная динамика

Одно из самых важных открытий последних десятилетий заключается в том, что супервулканические магматические камеры не являются единичными, огромными бассейнами жидкой магмы. Вместо этого они являются мешовыми зонами — гетерогенными смесями частично расплавленной породы, твердых кристаллов и пузырьков газа. Доля расплава (жидкой магмы) до твердого тела изменяется с течением времени, и извержение требует, чтобы большой объем кашиной зоны стал достаточно богатым и под давлением, чтобы разбить надлежащую кору. Этот процесс, как полагают, происходит в течение сотен тысяч лет, а не в одночасье. Текущие исследования в Йеллоустоне предполагают, что магматическая камера составляет около 5-15% расплава , что намного ниже порога, необходимого для извержения.

Гипотеза Тоба

Одной из наиболее обсуждаемых тем в вулканологии является суперизвержение Тоба и его влияние на человеческие популяции. Гипотеза катастрофы Тоба предполагает, что извержение 74 000 лет назад вызвало шестидесятилетнюю вулканическую зиму, за которой последовал тысячелетний период охлаждения, и что этот экологический стресс сократил глобальную человеческую популяцию, возможно, до 10 000 человек. Однако недавние генетические и археологические данные осложнили эту картину. Некоторые исследования показывают, что узкое место произошло раньше или что человеческие популяции в Африке и Азии не были так сильно затронуты, как когда-то считалось. Дискуссия продолжается, и она служит напоминанием о том, что последствия суперизвержений сложны, регионально изменчивы и не полностью поняты.

Готовность и смягчение

Когда ученые говорят о «подготовке» к суперизвержению, они не говорят о строительстве бункеров или эвакуации целых континентов. Действующая цель — снижение уязвимости к вулканическим опасностям во всех масштабах. Для суперизвержения это означает поддержание надежных сетей мониторинга, разработку карт опасности осадков, накопление продовольствия и воды для сельскохозяйственных регионов, которые могут быть захоронены в пепле, и планирование для нарушения воздушных перевозок, электрических сетей и водоснабжения. USGS имеет структуру оценки опасности кальдеры [[FLT: 2]], которая информирует агентства по управлению чрезвычайными ситуациями на местном, государственном и федеральном уровнях. Реальность заключается в том, что стоимость подготовки к суперизвержению намного ниже, чем стоимость быть пойманным в неведении.

Что поп-культура делает правильно

Поп-культура сделала одну вещь исключительно хорошо: она сделала супервулканы бытовой концепцией. До выхода "Супервулкана" на BBC и бесконечного потока документальных фильмов о катастрофе Йеллоустоуна на кабельном телевидении большинство людей никогда не слышали этот термин. Сегодня общественность широко осознает, что Йеллоустоун - супервулкан и что такие особенности существуют в других местах в мире. Это осознание создает основу для научной коммуникации - гораздо легче объяснить реальные риски и усилия по мониторингу, когда у людей уже есть базовая основа для того, что такое супервулкан.

Кроме того, фильмы-катастрофы, даже неточные, служат своего рода симуляцией «что, если», которая может вызвать полезные разговоры. После выхода «2012» USGS увидела заметный всплеск общественных запросов о Йеллоустоуне, что дало ученым возможность исправить заблуждения. Зрелище создает любопытство, и любопытство может привести к образованию. Задача для научных коммуникаторов состоит в том, чтобы использовать это любопытство, не пренебрегая очень реальными проблемами, которые есть у людей.

Нижняя линия на супервулканах

Супервулканы реальны, они мощны, и они неизбежно извергаются снова. Но популярный образ их как тикающих бомб замедленного действия, которые могут в любой момент уничтожить мир, является искажением научной реальности. Доказательства из геологической летописи и современного мониторинга говорят о другой истории: суперизвержения редки, им предшествуют четкие предупреждающие знаки, и риск для любого человека в любой данный год исчезающе мал. Реальные опасности являются региональными и глобальными — пеплопад, климатические разрушения и экономический коллапс — а не мгновенное уничтожение, изображенное в фильмах.

Лучший способ думать о супервулканах — это не как об угрозе судного дня, а как о естественном процессе, работающем в масштабе времени, далеком от человеческого опыта. Они напоминают о том, что Земля — динамичная планета с глубокой историей и долгим будущим. Поп-культура будет продолжать драматизировать их, и это прекрасно, пока общественность также имеет доступ к научным фактам, которые ставят драму в перспективу. В следующий раз, когда вы посмотрите фильм, в котором Йеллоустоун взрывается в огненном шаре, помните: настоящий Йеллоустоун делает что-то гораздо более интересное — он медленно, тихо строит магматическое тело, которое не будет извергаться в течение десятков тысяч лет. И если это когда-либо произойдет, у нас будет много предупреждений, чтобы уйти с пути.