Недавнее исследование пролило свет на этот вопрос: на интенсивность извержения влияет не только внутреннее давление и газообразование, а еще и физика трения внутри каналов магмы. Иначе говоря, пузырьки образуются не только в результате понижения давления, но и благодаря силе трения, которая действует в канале.
Секрет вулканов: почему одни ведут себя тихо, а другие устраивают апокалипсис
Ранее ученые считали, что главные факторы, определяющие силу извержения вулкана, – это наличие газов в магме и внутреннее давление. Как с бутылкой шампанского: пока пробка на месте, пузырьки остаются внутри, а при открытии пена устремляется наружу. Но оказалось, что с вулканами все сложнее, чем с шампанским.
Freepik
Легендарные вулканы Сент-Хеленс и Кизапу, например, содержат магму с высокой концентрацией газа и, по логике, должны взорваться, но этого не происходит. Почему?
Профессор Оливье Бахманн использовал аналогию с помешиванием меда в банке: у ее стенок движение происходит медленнее из-за трения, а в центре – быстрее. Аналогичная ситуация возникает в магматическом канале: внутренний поток движется с разной скоростью
Все дело в трении
Ученые убедились в том, что даже при стабильном давлении сильное трение способно инициировать образование пузырьков газа. Внутри жерла создается сеть газовых «трубочек», по которым газ выходит наружу, снижая давление и облегчая выход магмы. В такие моменты извержение проходит относительно спокойно. Обратное происходит, когда газов мало, но трения много: пузырьки начинают быстро формироваться и сливаются, вызывая стремительный подъем магмы и мощный взрыв.
Яркий пример – извержение Сент-Хеленс 1980 года: вначале из вулкана вытекала лава, а затем последовал внезапный и разрушительный взрыв. Ученые предполагают, что все началось именно благодаря тому, что трение способствовало высвобождению газов, а резкое снижение давления, вызванное обрушением пород, спровоцировало катастрофу.
Для более глубокого понимания механизмов ученые создали лабораторный вулкан: обогатили углекислым газом вязкую жидкость, налили ее в емкость, и создали условия для трения. Когда сопротивление достигло определенного уровня, в жидкости быстро появились пузырьки. И чем выше было содержание газа, тем быстрее и интенсивнее шел этот процесс.
Это исследование открывает новые горизонты для прогнозирования вулканических извержений. Может, в скором времени мы и вовсе научимся «успокаивать» вулканы, не дожидаясь «пиротехнического шоу».