Некоторые вулканы в буквальном смысле взрываются и теряют часть своей вершины во время извержений из-за формирования микроскопических наночастиц оксида железа в их магме, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Извержение вулканов"Результаты последних наблюдений за вулканами, а также эксперименты в лабораториях и компьютерные расчеты показывают, что взрывообразные извержения вулканов предваряют резкие изменения в характере движения магмы по его недрам. Эти сдвиги происходят в результате небольших изменений в химическом составе риолитовой магмы, которые возникают из-за ее кристаллизации, перемешивания или обновления", — рассказывает Данило ди Дженова (Danilo Di Genova) из Бристольского университета (Великобритания).

Самые мощные и жаркие извержения вулканов происходили примерно 90 миллионов лет назад на территории современной Коста-Рики, лава которых была примерно такой же горячей, как первичная материя Земли 2,5 миллиарда лет назад, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Вулканические извержения"Архейские коматиты представляют собой супер-горячие версии потоков лавы, которые сегодня можно увидеть рядом с вулканами на Гавайях. Они были очень похожи на них за одним большим исключением – из-за высокой температуры они были раскалены добела, а не докрасна, и текли по поверхности планеты, больше похожей на Венеру, чем на современную Землю", — рассказывает Эстебан Гейзел (Esteban Gazel) из Технологического колледжа Виргинии в Блэксбурге (США).

Земля до начала времен

В далеком прошлом, как рассказывают ученые, Земля была гораздо горячее, чем сегодня, благодаря остаточному теплу формирования Солнечной системы и распадам радиоактивных элементов в ее породах. Извержения вулканов и прочие проявления геологической активности происходили тогда гораздо чаще, и химический состав пород и лавы того времени был заметно иным, чем сегодня.

Как рассказывает Гейзел, геологи достаточно давно ищут следы этих первичных пород Земли, изучение которых помогает нам раскрывать тайны того, как выглядела планета в первые эпохи своей жизни, как она сформировалась и как возникли другие планеты Солнечной системы.

Залежи этих пород, так называемые коматиты, достаточно часто находят в недрах самых древнейших тектонических плит и континентов Земли. Как раньше считали геологи, они не встречаются в отложениях, сформировавшихся позже, чем 2,5 миллиарда лет назад, так как к тому времени мантия и кора Земли стали слишком "холодными" для формирования этих пород.

Оказалось, что это не так – Гейзел и его команда обнаружили в местечке Тортугаль на тихоокеанском берегу Коста-Рики залежи пород, являющихся коматитами или сформировавшиеся в похожих условиях не 2,5 миллиарда, а всего 90 миллионов лет назад, в эпоху динозавров.

В это время вся Центральная Америка и Карибский бассейн представляли собой зону геологической активности, в которой формировались современные острова Карибского моря и Мексиканского залива, а также остров Галапагос в Тихом океане. Эти же процессы, как заявляют ученые, привели к выходу на поверхность Земли необычно горячих лав, чья температура превышала 1700 градусов Цельсия.

Путешествие к ядру Земли

В пользу этого говорит необычный минеральный состав вулканических отложений в районе Тортугаль, в породах которых присутствует необычно много магния – элемента, чья доля в породах очень сильно зависит от температуры их формирования. Как правило, чем горячее была магма, тем больше магния будет содержаться в ее окаменевших следах, и больше всего магния содержится в архейских коматитах.

Аналогичная доля этого элемента, как рассказывают ученые, содержится в отложениях, которые они изучали на западе Коста-Рики. Вдобавок к этому, кристаллы оливина в этих выбросах древних вулканов сформировались при рекордно высоких температурах – 1600-1700 градусов Цельсия, что опять же говорит о том, что местные вулканические породы являются аналогами древних коматитов.

Как рассказывают ученые, есть два основных варианта интерпретации данной находки. Первый говорит о том, что породы мантии Земли могут быть гораздо горячее, чем мы считаем, и содержать в себе "карманы" необычно горячих пород, подобных тем, которые попадали на поверхность планеты 2,5 миллиарда лет назад. Их существование ставит под сомнение все выводы о прошлом Земли, полученные в ходе исследования коматитов, всегда считавшихся образцами первичной материи планеты.

Кроме того, возможно и то, что подобные сверхгорячие лавы возникают на самой границе между ядром Земли и ее мантией, и проникают на поверхность планеты через так называемые плюмы – вертикальные "течения" в магме, стремительно поднимающиеся из недр Земли к ее поверхности и нередко вызывающие катастрофические извержения вулканов.

В пользу этого говорит то, что многие следы подобных катастроф, к примеру, породы так называемых сибирских траппов в Восточной Сибири, содержат в себе почти столько же магния, как и коматиты из Коста-Рики. Эту идею, как отмечают ученые, можно будет проверить, попытавшись найти изотопные и химические следы материи ядра в образцах пород из Тортугаля.

Источник: РИА Новости

Подводные вулканы и срединно-океанические хребты рождаются в ходе крайне странного процесса – оказалось, что дно моря может в буквальном смысле разрывать само себя, выпуская на поверхность потоки лавы, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Расположение различных сейсмических событий"Срединно-океанические хребты считались своеобразными аналогами вулканов на поверхности дна океанов, которые работают так же, как их сухопутные "сородичи". Мы обнаружили, что их следует рассматривать как своеобразные разрывы в коре, через которые просачивается лава", — заявил Йен Джо Тан (Yen Joe Tan) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США).

Срединно-океанические хребты представляют собой гигантские горные гряды на дне мирового океана, возникающие в тех точках, где сталкиваются или расходятся тектонические плиты земной коры. Под этими хребтами, как сегодня считают ученые, возникает новая земная кора  и старая кора погружается в глубины недр Земли. Такие подводные гряды всегда бывают окружены вулканами и гейзерами-"черными курильщиками", чьи выбросы становятся источником пищи для многих подводных организмов.

Восточно-Тихоокеанское поднятиеКак рассказывает Тан, до настоящего времени ученые считали, что подобные хребты и вулканы образуются теми же путями, что и их сухопутные аналоги – в результате появления гигантского "пузыря" из лавы под корой, который поднимается к поверхности Земли и давит на верхние слои пород. Со временем, эта горячая материя пробивается наружу, и возникает вулкан или излияние магмы.

Тан и его коллеги обнаружили, что на самом деле под водой появление вулканов и новых хребтов происходит совершенно иным путем, наблюдая за рождением одной из подобных структур в Тихом океане, фактически на самом экваторе, в 2005 и 2006 годах.

Для этого ученые совершили серию погружений в одну из самых беспокойных зон у так называемого Восточно-Тихоокеанского поднятия, подводного хребта длиной в 8 тысяч километров, и установили там набор сейсмометров и микрофонов. Через некоторое время здесь произошло новое извержение, результаты которого буквально заставили авторов статьи полностью перевернуть свои представления о геологии.

Подводное извержение вулканаКак оказалось, новая серия извержений вулканов в этом разломе происходила не постепенно, как предсказывала теория, а фактически одномоментно, когда на дне Тихого океана возникла гигантская линия-трещина длиной в 35 километров, через которую лава устремилась к поверхности. Весь этот процесс сопровождался мощнейшими взрывами, хлопками и прочими громкими звуками, которые, как полагают ученые, возникали в результате контакта воды и лавы.

Используя записи этих звуков и данные с сейсмометров, ученые обнаружили, что их источниками были регионы, покрытые свежезастывшей лавой. Судя по слабым сейсмическим толчкам, исходившим из этих точек во время катаклизма, земная кора здесь в буквальном смысле разорвалась на две половинки буквально сама по себе, без  "помощи" и давления со стороны лавы, поднимающейся из глубин.

В пользу этого говорит то, что магма поднималась к поверхности дна океана равномерно – на дне разлома произошло сразу четыре извержения вдоль линии разлома, а не одно, как это случается в случае рождения "нормального" вулкана на суше.

Их извержения были очень короткими – они длились всего два дня, и за это время дно Тихого океана было покрыто 22 миллионами кубических метров свежих пород, что равно примерно 5% от объема всех людей, живущих на Земле. Это относительно небольшой объем для разлома такой длины, что ученые опять же связывают с тем, что он был порожден не давлением магмы, а разрывом коры.

Почему морская кора разрывается сама по себе? Ученые этого пока не знают, однако они предполагают, что подобные разрывы могут вызываться тем, что тектоническое напряжение в морских тектонических плитах растет, когда они начинают погружаться под континентальные плиты. Ответ на этот вопрос будет найден только тогда, когда геологи накопят достаточное количество данных по подобным "разрывам", заключают ученые.

Источник: РИА Новости

Землетрясение может стать фактором извержения вулканов, считает международный коллектив ученых, опубликовавший результаты исследования в Journal of Volcanology and Geothermal Research. Коротко о работе рассказывает Science.

Извержение вулканаУченые давно заметили, что некоторые вулканические извержения случались после землетрясений, но довольно далеко от их эпицентров. Еще Чарльз Дарвин размышлял, нет ли связи между чилийским землетрясением 1835 года и извержением вулкана Осорно, произошедшим месяц спустя. Сравнительно недавнему извержению Маунт Пинатубо в 1991 году на Филиппинах предшествовало землетрясение магнитудой 7,7, эпицентр которого располагался в ста км от вулкана. В 2009 году вулканологи из Оксфордского университета (Великобритания) выяснили, что частота извержений вулканов в Чили значительно вырастала в течение 12 месяцев, следующие за любым землетрясением магнитудой 8 и более.

Связи между землетрясениями и извержения объясняют разными причинами. То шоковыми волнами, которые вызывают размягчение магмы, а то и подземными толчками, ускоряющими рост пузырей в магме и усиливающими давление магмы. Но почему только некоторые вулканы откликаются на землетрясения? Почему их реакция следует через несколько дней и даже месяцев после толчков? И почему такое разнообразие вулканических событий — от небольших всплесков газа до полноценных извержений?

В новой работе вулканологи под руководством Атсуко Намики (Atsuko Namiki) из Университета Хиросимы(Япония) предложили еще один механизм связи — плескание кипящей магмы. Ученые решили выяснить, какой эффект на жидкий расплав будет оказывать землетрясение. Они смоделировали в лаборатории эффект шоковой волны землетрясения на магматический очаг, используя прямоугольный бак, прикрепленный к трясущемуся столу. Вместо магмы они взяли плотный сахарный сироп и добавляли туда куски пластика разной формы, чтобы смоделировать взвешенные кристаллы горных пород, которые осаждаются в расплаве.

В магматическом очаге расплав расслаивается, поэтому ученые испытали плескание магмы в трех разных состояния: однослойный расплав в открытом баке, слой пенистой магмы в открытом баке и расплав, расслоенный на два слоя, включая поверхностную пену, в закрытом баке.

Выяснилось, что сильное плескание появляется, когда сотрясение бака идет с частотой близкой к частоте, при которой объект вибрирует. В слое пены при этом деформируются пузырьки вплоть до слипания, и тогда пена опадает. Пена с большими пузырями более склонна к опадению. В реальном вулкане этот механизм может увеличить перенос тепла в окружающие породы, усилив давление магмы и даже запустив извержение.

В двухслойной системе пена не просто проваливается. Остатки пены смешиваются с нижележащим слоем жидкости. В реальном магматическом очаге это может вызвать усиление кипения и давления магмы, тем самым увеличивая магматическую активностью. Это объясняет, почему вулканы изливаются месяцы спустя после землетрясения.

Используя результаты моделирования, ученые изучили реальные случаи, когда после землетрясения следовали извержения. Они обнаружили, что для жерла размером более полуметра нужны низкочастотные землетрясения — это помогает объяснить, почему только большие землетрясения способны запустить вулканическую активность. Авторы работы утверждают, что для типичной магмы в трехметровом жерле землетрясение магнитудой 7,5 взывает плескание и опадение пены, даже если очаг расположен в сто км от эпицентра.

Кроме того ученые предложили, что сферические магматические очаги размером в километр под вулканами должны резонировать с сейсмическими волнами, до тех пор, пока плотный слой магмы не заполнит значительную часть резервуара.

Источник: Научная Россия

Ученые из Новосибирского государственного университета и Токийского технологического института (Япония) по результатам совместной работы предложили новую модель внутриконтинентального вулканизма, объясняющую, как вулканы образуются вне границ литосферных плит. Статья опубликована в журнале Tectonophysics, об исследовании рассказывает сайт НГУ.

ВулканыВ своей работе ученые предложили объяснение возникновения вулканизма, например, в Центральной и Восточной Азии. По этой территории не проходит границы литосферных плит, что является причиной более 90% проявлений вулканизма — когда плиты погружаются друг под друга либо расходятся. Нет здесь причин и для так называемого внутриплитного вулканизма, который часто связывают с действием потоков вещества и энергии, поднимающихся непосредственно из глубин мантии, так называемых мантийных суперплюмов, образующихся на границе ядра и мантии Земли.

Модель, предложенная геологами, подразумевает генерацию отдельных, небольших мантийных плюмов (гидро-карбонатные плюмы) не на границе ядро-мантия, а в переходной зоне мантии на меньших глубинах — 400–600 км. Ученые считают, что плавление вещества здесь связано с особыми условиями, которые возникают благодаря поступлению в мантию не только базальтов и осадков океанической плиты, но, что самое важное, воды, углекислоты и гранитного материала разрушающейся континентальной коры.

«Азия в этом смысле является уникальным континентом, так как она окружена двумя самыми протяженными в мире зонами субдукции: западно-тихоокеанской, где под окраину Азии погружается тихоокеанская плита, и зоной Суматры, под которую погружается Индо-Австралийская плита. Они и являются поставщиками материала, который нарушает равновесие в мантии и вызывает плавление», — поясняет один из авторов исследования Инна Сафонова.

Источник: Научная Россия

Падение гигантского астероида на территории полуострова Юкатан, погубившее динозавров и других животных мезозоя, могло вызвать массовые извержения вулканов на плоскогорье Декан в будущей Индии, что добило выживших рептилий и беспозвоночных, говорится в статье, опубликованной в журнале GSA Bulletin.

Большинство палеонтологов и геологов сегодня считают, что последнее массовое вымирание животных на Земле, которое произошло 65,5 миллиона лет назад, было вызвано падением астериода, оставившего за собой гигантский 300 километровый кратер Чиксулуб в южной Мексике. В его падении никто не сомневается, однако его роль в вымирании динозавров и морских рептилий пока остается предметом дискуссий.

К примеру, в 1989 году известный сегодня палеонтолог Марк Ричардс из университета Калифорнии в Беркли (США) изложил альтернативное объяснение вымиранию динозавров – в его представлении, причиной их исчезновения послужили массовые излияния магмы и извержения вулканов на месте современного плоскогорье Декан в Индии, произошедшие примерно в то же время. По его расчетам, подобные события должны происходить раз в 20-30 миллионов лет из-за подъема горячих потоков магмы, так называемых "плюмов", из недр к поверхности Земли.

За последние годы, как рассказывает Ричардс, было найдена масса свидетельств в пользу того, что другие массовые вымирания – великое Пермское вымирание 255 миллионов лет назад, Триасово-Юрское вымирание 200 миллионов лет назад, и недавно обнаруженное второе массовое вымирание в середине Пермского периода – были вызваны излияниями магмы и вулканами.

Благодаря этим открытиям и новым датировкам пород с плоскогорья Декан, Ричардс смог примирить свою теорию с общепринятыми представлениями о мел-палеогеновом вымирании. Он обратил внимание на то, что пик извержений в Индии практически идеально накладывается на время падения метеорита и отличается от него максимум на 100 тысяч лет, что является мгновением по геологическим меркам.

Подобное совпадение, по его словам, возможно лишь в одном случае из ста, что заставило Ричардса проверить, не были ли связаны эти два события. Он посетил вместе с другими соавторами статьи Индию в прошлом году и проанализировал образцы пород в разных уголках Декана.

В провинции Махараштра геологи натолкнулись на крайне необычную вещь – достаточно толстую и хорошо заметную прослойку между отложениями вулканических пород, которая сформировалась в период, предшествовавший падению метеорита. Ее присутствие, по словам исследователей, говорит о том, что извержения на плато Декан практически остановились в то время.

Падение метеорита в Мексике, как объясняет Ричардс, породило мощное землетрясение магнитудой в девять единиц, которое "взболтало" резервуар магмы под плато и заставило его извергнуться, выбросив за очень короткое время — тысячу или несколько десятков тысяч лет — почти 70% пород современного Декана.

Вместе с магмой на поверхность Земли попали огромные количества углекислоты и сероводорода, закислившие мировой океан и вызвавшие масштабные перестройки в климате планеты. Таким образом, комбинация из катастрофического падения метеорита и последовавших за ним извержений могла быть причиной исчезновения динозавров и прочих "визитных карточек" мезозоя, заключают Ричардс и его коллеги.

Истчоник: РИА Новости

Ученые выяснили, что одновременно с падением астероида в конце мелового периода происходили мощнейшие вулканические извержения. Возможно, сочетание двух этих факторов и стало причиной массового вымирания, жертвой которого пали динозавры.

К такому выводу пришли американские специалисты из Принстонского университета, чья статья опубликована в свежем выпуске журнала Science.

Около 65,5 миллионов лет назад, на рубеже мела и палеогена, на Земле исчез целый ряд групп морских и наземных животных, таких как аммониты и динозавры. Многие ученые связывают это событие с падением крупного астероида, который явился причиной образования кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан.

Эта гипотеза была сформулирована в 1980 году, однако еще в середине XX века некоторые специалисты связывали вымирание мезозойской биоты с вулканическими явлениями. При массовых извержениях в атмосферу попадает углекислый газ и минеральные взвеси, что влияет на климат не слабее астероидов.

Авторы статьи выяснили, что в случае с вымиранием на границе мела и палеогена сыграли свою роль оба эти фактора. Исследователям удалось датировать Деканские траппы – так называется одна из крупнейших вулканических провинций в мире. Она расположена в западной и центральной Индии и представляет собой ступенчатые застывшие потоки лавы.

Было известно, что Деканские траппы сформировались в конце мелового периода, но их точный возраст оставался неизвестным. Чтобы его определить, ученые собрали более 50 образцов застывшей лавы и выделили из них кристаллики минерала циркона. Ученые измерили в них соотношение изотопов урана и свинца. Результат был проверен в двух независимых лабораториях.

Оказалось, что вулканы в Индии (в конце мела она была отдельным континентом) стали извергаться за 250 тысяч лет до падения Чиксулубского астероида и продолжали выплескивать потоки лавы еще 500 тысяч лет после его падения. За это время излилось более 1,1 миллиона кубических километров лавы.

Это значит, что динозаврам и прочим мезозойским организмам просто не повезло – в конце мела на них одновременно обрушились сразу две напасти. Что именно явилось более пагубным – вулканы или астероид – авторы исследования пока сказать не могут.

Источник: infox.ru

Химические остатки участка земной коры, погрузившегося глубоко в мантию, со временем могут вновь выйти на поверхность в совершенно другом месте — например, на каком-нибудь далёком вулканическом острове. 

Остатки земной коры, затонувшей около 2,5 млрд лет назад, вновь поднялись благодаря восходящему потоку в мантии. (Иллюстрация Nature.)Анализ вулканической породы на одном из островов южной части Тихого океана позволил учёным предположить, что этот процесс занимает более 2 млрд лет.

Соавтор Рита Кабраль из Бостонского университета (США) отмечает, что химический и изотопный состав мантии варьируется от места к месту. Возможно, это результат опускания кусков коры, но конкретных доказательств тому до сих пор получено не было. 

За ними исследователи отправились на остров Мангаиа — самый южный из островов Кука. Местные вулканические породы, сформированные около 20 млн лет назад, сильно выветрились, но сернистые минералы, заключённые в кристаллах оливина, устойчивых к выветриванию и сформировавшихся на глубине в несколько километров, всё ещё хранят ту «химию», которая предшествовала извержению, что вывело их на поверхность планеты. 

А состав красноречив! Например, г-жа Кабраль отмечает, что доля изотопа серы-33 много ниже показателя, типичного для земной коры. Хотя к этой аномалии могут привести и биологические процессы, последние одновременно создали бы аномально высокую концентрацию серы-34, но в образцах с Мангаиа этого нет. 

Наиболее вероятным источником пород, бедных серой-33, учёные считают мантийный материал, который содержит остатки коры, затонувшей или иным образом оказавшейся под поверхностью планеты по крайней мере 2,45 млрд лет назад, ещё до того, как фотосинтезирующие организмы приступили к накачиванию атмосферы кислородом. Когда кислорода было мало, химические реакции, протекавшие под действием солнечного света, естественным образом должны были создать сернистые соединения с малым содержанием серы-33. Позднее озоновый слой, ставший результатом кислородной катастрофы, подавил эти процессы. 

В какой-то момент материал с границы коры и мантии поднялся вновь вместе с так называемым мантийным плюмом (восходящим потоком). Г-жа Кабраль просит обратить внимание на малую интенсивность перемешивания материала в мантии, ведь этот кусок породы вышел обратно на поверхность почти в том же виде, в каком затонул. Возможно, в мантии можно найти целое «кладбище» не тронутых временем древних литосферных плит. 

Можно ли считать полученные данные свидетельством существования тектоники по крайней мере 2,45 млрд лет назад? Исследователи не спешат делать такой вывод. По их мнению, в то время планета была ещё молода и горяча, поэтому данный участок коры мог затонуть не из-за субдукции (захождения одной литосферной плиты под другую, как это происходит сегодня), а каким-то иным образом. Действительно, геохимик Роберт Стерн из Техасского университета в Далласе (США) полагает, что материал с низким содержанием серы-33 мог образоваться не на поверхности Земли, а в «подбрюшье» континентальной коры, после чего отвалиться и затонуть в мантии. Нечто подобное кое-где случается и сейчас. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Спутник Юпитера Ио — наиболее вулканически активное тело в Солнечной системе: там сотни вулканов, и некоторые из них выбрасывают фонтаны лавы на высоту до 400 км.

Гигантский выброс магмы из вулкана Тваштар на Ио. Анимация составлена из пяти фотографий, сделанных космическим аппаратом New Horizons. (Здесь и ниже изображения NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.)Однако эта деятельность концентрируется вовсе не там, где должна, если верить моделям внутреннего нагрева луны.

Группа исследователей из НАСА и Европейского космического агентства пришла к такому выводу на основании данных космических аппаратов «Вояджер» и «Галилео». Проанализированы показания и других станций, а также наземных телескопов, но бóльшая часть информации о поверхности Ио исходит от этих двоих. Один из «Вояджеров» обнаружил вулканы на Ио в 1979 году. «Галилео» пролетал мимо спутника в 1999 и 2000 годах.

Прогноз теплового потока на поверхности Ио, сделанный двумя моделями приливного нагрева.Ио — словно канат, который перетягивают мощный Юпитер и его спутники Европа и Ганимед. Притяжение последних сравнительно невелико, но точно выверено: Ио облетает планету вдвое быстрее Европы и вчетверо — Ганимеда. В результате гравитационного воздействия соседних спутников в одних и тех же местах орбита Ио приобрела овальную форму. Это, в свою очередь, заставляет Ио деформироваться то так, то эдак.

Например, когда Ио приближается к Юпитеру, гигантская планета искривляет её поверхность по направлению к себе, а затем, когда Ио отходит подальше, притяжение слабеет и луна может вздохнуть с облегчением. Такая деформация приводит к приливному нагреву точно так же, как вы можете нагреть участок проволоки, несколько раз согнув его. Трение во внутренней части спутника становится причиной выработки огромного количества тепла, что вызывает активный вулканизм.

Без ответа остаётся вопрос о том, как именно этот приливный нагрев действует на внутреннюю часть луны. Некоторые учёные полагают, что таким образом нагреваются самые глубокие недра, но преобладает мнение о том, что в основном нагрев происходит в относительно неглубоком слое сразу под корой — в астеносфере. Там порода ведёт себя подобно пластилину, медленно деформируясь под действием тепла и давления.

Поверхность Ио постоянно обновляется, поэтому на ней трудно обнаружить ударные кратеры.«Наш анализ поддерживает эту точку зрения, но в то же время мы обнаружили, что вулканическая деятельность расположена в 30–60° восточнее от того места, где мы ожидали её увидеть», — отмечает ведущий автор Кристофер Гамильтон из Мэрилендского университета (США) и Годдардовского центра космических полётов НАСА.

Г-н Гамильтон и его коллеги осуществили пространственный анализ с помощью новой геологической карты Ио, составленной Дэвидом Уильямсом из Университета штата Аризона (США) и его помощниками. Это самая полная опись вулканов Ио на сегодня, позволяющая изучить картину местного вулканизма в беспрецедентных деталях. Предположив, что вулканы расположены над местами наиболее интенсивного внутреннего нагрева, учёные протестировали ряд моделей внутреннего строения Ио, сравнив расположение вулканов с предсказанными участками приливного нагрева.

Вид на Ио с корабля «Галилео».Почему же происходит смещение на восток? Возможные объяснения таковы: Ио вращается вокруг своей оси быстрее, чем мы думаем; внутреннее строение позволяет магме проходить значительное расстояние от места максимального нагрева к точке, где она сможет вырваться на поверхность; в моделях приливного нагрева чего-то не хватает — например, приливов в подповерхностном океане магмы.

Действительно, магнитометр «Галилео» в своё время обнаружил магнитное поле вокруг Ио, намекающее на существование такого океана, охватывающего весь спутник. Логично предположить, что магма проводит электричество и генерирует магнитное поле, перемещаясь под поверхностью Ио под действием силы притяжения Юпитера в процессе орбитального движения.

Только не надо думать, что он такой же жидкий, как земные океаны. По словам г-на Гамильтона, он скорее напоминает губку с менее чем 20-процентным содержанием силикатного расплава, текущего внутри своего рода «скелета» из медленно деформирующейся породы.

Ио на фоне Юпитера. Монтаж из изображений, полученных станцией New Horizons в 2007 году.Приливный нагрев, по-видимому, несёт ответственность и за существование океанов жидкой воды под ледяной коркой Европы и Энцелада, спутника Сатурна. Поскольку жидкая вода — необходимый ингредиент жизни, некоторые исследователи не исключают того, что там могут находиться живые организмы — при наличии, конечно, подходящего источника энергии и прочего материала, без которого жизнь не жизнь. Эти миры чересчур прохладны для существования жидкой воды на поверхности, а потому лучшее понимание приливного нагрева поможет разобраться в том, каким образом он мог бы обеспечить жизнь даже в не самых гостеприимных местах Вселенной.

Кроме того, вулканизм на Ио настолько активен, что поверхность спутника полностью обновляется каждый миллион лет или около того. Поэтому для написания истории этой луны необходимо хорошо знать её внутреннее строение.

«Неожиданный восточный сдвиг в расположении вулканов на Ио намекает на то, что мы чего-то пока не понимаем, — подчёркивает г-н Гамильтон. — В определённом смысле это очень важное открытие».

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

По подсчетам геологов, подводный действующий вулкан Лоихи скоро превратится в остров. Высота вулкана достигла трех километров, до поверхности ему остается всего 980 метров.

Вулкан Лоихи Еще 40 лет назад у ученых появилась идея относительно происхождения островов Гавайского архипелага. Геологи предположили, что острова формирует плюм или «горячая точка» – выход раскаленной магмы на поверхность океанической плиты. В зоне выхода базальтовая лава постепенно накапливается, и со временем на этом месте вырастает вулкан. Правда, процесс существенно осложняется постоянным дрейфом литосферных плит. Так, например, тихоокеанская плита, на которой и расположены Гавайские острова, медленно движется в северо-западном направлении. И если учитывать это движение, то получается, что над плюмом работает конвейер по производству вулканов. Из этого следует, что все острова Гавайского архипелага образовались в разное время. Самый старый остров появился, по подсчетам ученых, примерно пять миллионов лет назад. А самый молодой — Большой Гавайский — примерно один миллион лет назад.

История вулкана Лоихи

Геологи Роберт Тиллинг (Robert I. Tilling), Кристина Хеликер (Christina Heliker) и Дональд Свенсон (Donald A. Swanson) из Американской геологической службы уже давно наблюдают за гавайскими вулканами. Недавно ученые подготовили подробный отчет о своих исследованиях, который опубликован на сайте Американской геологической службы.

Подводный действующий вулкан Лоихи впервые обнаружили в 1987 году. Он находится на расстоянии 34 км к юго-востоку от Большого Гавайского острова. Скрываясь полностью под водой, он достигает высоты трех километров. До поверхности океана в этом месте остается еще 980 метров. По словам ученых, Лоихи имеет достаточно плоскую вершину с кратером шириной больше четырех километров. Пока невозможно точно назвать возраст базальтов, слагающих вулкан, и определить, когда началось извержение. Но, по приблизительным оценкам, вулкан начал действовать всего несколько сотен лет назад.

Вулкан повышенной активности

Ученые регистрируют в этой зоне высокую сейсмическую активность. Например, землетрясения сотрясали вулкан в 1971−1972, 1975, 1984−1985, 1990−1991 годах. Летом 1996 года приборы зафиксировали особенно интенсивную сейсмическую активность — за это время вулкан потрясли 4200 землетрясений. Из них 95% достигали магнитуды четырех баллов и выше. Сразу после серии землетрясений ученые из Гавайского университета отправились в район Лоихи изучать последствия. Тогда они обнаружили, что вершина вулкана раскололась на две части. В результате образовался еще один кратер, диаметр которого достигал 540 метров, а глубина — 270 метров.

По словам геологов, недавно выполненный анализ базальтов Лоихи показал, что они имеют точно такое же происхождение, как базальты других гавайских вулканов – Мауна-Кеа и Килауэа. Это значит, что, вероятнее всего, все три вулкана образовал один и тот же плюм. Из этого следует, считают ученые, что Лоихи – активно растущий вулкан. Они ожидают, что он покажется над поверхностью океана, превратившись в остров, примерно через 10−100 тысяч лет.

Источник: Infox.ru

Ритм климатических изменений, происходивших в последние миллионы лет истории Земли, определяется орбитальными циклами: в зависимости от количества солнечного света ледники то растут, то отступают. На перемены отзывается вся планета — от циркуляции атмосферы и океана до экосистем и даже эрозии и переноса осадка.

Извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году (фото fridgeirsson)Новое исследование говорит о том, что это влияет и на вулканизм. Учёные и раньше замечали подобные корреляции в течение ограниченных периодов времени и в региональных масштабах, а новая работа даёт более широкую картину.  

Чтобы получить длинную летопись извержений вулканов, исследователи взялись за морские донные отложения со всего Тихоокеанского огненного кольца. В отличие от суши, там нет эрозии, уничтожающей слои пепла. Датирование слоёв производится путём сравнения их с надёжно датированными сухопутными слоями и оценки скорости, с которой осадок накапливается на морском дне. Ошибки, конечно, неизбежны, но исследователи сделали всё возможное, чтобы учесть неопределённости.

Собрав воедино данные обо всех извержениях последних миллионов лет, специалисты обнаружили циклы той же длительности, что и орбитальные. Наиболее заметно проявился цикл наклона оси продолжительностью 41 тыс. лет. Для проверки было сгенерировано 100 тыс. случайных наборов данных. Менее 1% из них дали корреляцию, соответствующую по силе фактическим данным.

Но почему? Скорее всего, дело в изменениях стресса в земной коре, вызванных ледниковыми периодами и межледниковьями. Ледовые щиты сильно давят на кору под ними, а снижение уровня моря соответствующим образом меняет самочувствие океанической коры. И наоборот. Возьмите мячик или воздушный шарик и надавите в одном месте: вы увидите, как при этом вспучивается его поверхность в другой точке. Поэтому при повышении уровня моря (и росте давления на океаническую кору) немного поднимается и континентальная кора (например, в вулканически активных областях Центральной и Южной Америки). Тем самым уменьшается верхнее давление в магматических камерах, и магме проще выбраться наружу.

Чтобы проверить гипотезу, исследователи воспользовались простой компьютерной моделью напряжённых состояний земной коры во время последнего оледенения в Центральной Америке. Корреляция извержений с рассчитанным стрессом оказалась очень красивой.

В целом пик вулканической деятельности на несколько тысяч лет отстаёт от изменений наклона оси (и климата). Это нормально для земной коры, очень медленно реагирующей на меняющиеся условия на поверхности. По крайней мере модели вели себя аналогичным образом.

Естественно, исследование не является ни глобальным, ни абсолютно полным, но представляется вероятным, что учёные получили реальную картину.

Результаты работы опубликованы в журнале Geology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) обнаружили повторяющийся спусковой механизм самых крупных взрывных извержений вулканов на Земле.

Вулкан Лас-Каньядас (фото Barry Marsh)Вулканическая кальдера Лас-Каньядас на Тенерифе (Канарские острова) произвела по крайней мере восемь сильных извержений в течение последних 700 тыс. лет. В результате колонны извержений превышали 25 км в высоту, разбросав пирокластический материал более чем на 130 км вокруг. Даже самый слабый из этих катаклизмов по количеству выброшенного материала более чем в 25 раз превышал извержение исландского вулкана Эйяфлатлайокудль 2010 года.

Анализ магматических образований, сформированных накоплением кристаллов в магме и обнаруженных в пирокластических отложениях, показал, что предвулканическое смешивание в магматическом бассейне, где более старая и более прохладная магма смешивается с более юной и горячей, выступает в роли триггера крупномасштабных извержений.

Эти образования хранят образцы финальной магмы, какой она была непосредственно перед извержением, и могут рассказать обо всех изменениях, происходивших в вулканическом очаге, вплоть до взрыва.

Ведущий автор работы Рекс Тейлор поясняет: «Эти зёрна особенные, потому что их выбросило из магматического очага прежде, чем они стали абсолютно твёрдыми. В тот момент они были мягкими, как будто их скатали из грубого влажного песка. Края кристаллов в этих образованиях выросли из совсем другой магмы, а это значит, что активное смешивание имело место непосредственно перед извержением».Схема механизма, раз за разом приводившего к извержениям (изображение Tom Gernon)

Соавтор Том Джернон отмечает также: «Само присутствие мягких зёрен в пирокластических отложениях говорит о том, что во время извержения магматический бассейн пустеет и разрушается, создавая кальдеру».

Вулкан Лас-Каньядас включён Международной вулканологической ассоциацией в число объектов, достойных особого исследования как источник крупных, разрушительных извержений вблизи населённых районов. Его изучение может дать неоценимые сведения для оценки возможности будущих извержений, способных не только накрыть Тенерифе, но и нанести ущерб экономике всей Европы.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

«Многие думают, что пришёл дьявол. Некоторые считают, что это начало конца света». Для Джорджа Генриха Криста, который написал это 23 января 1812 года, землетрясения, разорвавшие долину реки Миссисипи, были совершенно необъяснимым явлением.

Прошло два столетия. Можно ли говорить о том, что сейчас человечество приблизилось к пониманию подобных катаклизмов?

Гавайский вулканизм — нерешённая проблема традиционной теории тектоники плит. (Фото Richard A. Cooke III / Getty Images.)Разрушительные землетрясения, произошедшие на Среднем Западе США, где им, казалось бы, неоткуда было взяться, не единственная загадка из числа тех, что по сей день мучают геологов. «Ископаемый» ландшафт у западного побережья Шотландии, подводные вулканы в южной части Тихого океана, вспученная земля на юге Африки — повсюду мы видим примеры того, что одной теории тектоники плит явно недостаточно.

Новая серия исследований намекает на то, что ответ лежит гораздо глубже. Возможно, геология на пороге открытий, которые встряхнут науку так же, как теория тектоники плит сделала это полвека назад.

Главная идея этой теории заключается в том, что верхний слой Земли (группа пород, уходящая на глубину до 60–250 км) состоит из нескольких относительно жёстких частей, которые плавают на вершине вязкой мантии. Впервые эту мысль о литосфере высказал в 1912 году немецкий геофизик Альфред Вегенер. Опираясь на распределение окаменевших останков животных и растений, он предположил, что некогда на планете существовал единый континент Пангея, который распался на нынешние материки примерно 200 млн лет назад.

Учёный не смог описать механизм подобного движения, и его гипотеза подверглась осмеянию. Но постепенно накопился корпус доказательств правоты Вегенера, и в 1960-х исследователям пришлось наконец-то признать, что тектоника плит способна не только объяснить многие особенности рельефа Земли, но и тот факт, что сейсмическая и вулканическая деятельность планеты сосредоточена в основном вдоль определённых полос, которые резонно считать границами между литосферными плитами.

Кое-где плиты раздвигаются. На суше это приводит к образованию рифтовых долин, а на дне океана — к выходу мантийного материала, который, застывая, творит новую кору.

В других местах плиты давят друг на друга, порождая горные цепи или ныряя друг под друга в зонах субдукции. В последнем случае это приводит к появлению глубоких желобов в океане.

Теория оказалась настолько удачной, что к ней стали относится едва ли не с религиозным благоговением. «Все глаза устремились к горизонтальному движению, и учёные пропустили кое-что ещё более интересное», — отмечает геолог Ники Уайт из Кембриджского университета (Великобритания).

Речь идёт о том, что происходит глубоко внутри Земли, далеко за пределами стандартной тектонической теории. Американский геофизик Джейсон Морган , пионер современного взгляда на тектонику плит, в 1970-х годах одним из первых придрался к собственной теории, занявшись вулканизмом на Гавайских островах. Этот архипелаг расположен за тысячи километров от границ Тихоокеанской плиты, на которой он сидит. Теория тектоники плит объясняет местный вулканизм тем, что в этом месте плита почему-то тонка, из-за чего мантийный материал и вырывается наружу. Морган обратил внимание на идею, высказанную ранее канадским геофизиком Джоном Тузо Уилсоном, о струе мантийного материала, которая по неизвестным причинам прокладывает себе путь наверх.

Гипотеза шла против течения, поэтому с ней начали всерьёз работать только в середине 1980-х, когда сейсмические волны открыли нам много нового о внутренней части планеты. Дело в том, что эти волны распространяются с различной скоростью через материалы различной плотности и температуры.

Составленные на основании новых данных трёхмерные карты были грубыми и нечёткими, но они свидетельствовали о том, что динамика мантии намного сложнее, чем было принято считать. Со временем удалось обнаружить два огромных скопления очень горячего и плотного термохимического материала в нижней части мантии близ границы с расплавленным ядром. Один находится в южной части Тихого океана, а другой — под Африкой. Каждый имеет несколько тысяч километров в поперечнике, и над каждым возвышается столб горячего материала, который, кажется, растёт по направлению к поверхности.

Это могло бы объяснить, почему дно в центре южной части Тихого океана примерно на километр возвышается над окружающей местностью. То же самое можно сказать и об Африке. «Весь регион от Конго до Южной Африки, включая Мадагаскар, словно подпирается этим плюмом», — говорит г-н Уайт.

Затем удалось выявить мантийные столбы поменьше под Исландией и Гавайями, что объясняет и появление этих островов, и их вулканизм. В то же время у берегов Аргентины морское дно, напротив, уходит вниз почти на километр, за что, по новым данным, несёт ответственность холодный и нисходящий поток в мантии. Аналогичное явление происходит в Африке: на вершине огромного восходящего потока обнаружены восходящие и нисходящие струйки поменьше, которые соответствуют местным особенностям топографии.

Короче говоря, куда ни посмотри — всюду вертикальное движение, перестраивающее поверхность Земли.

Остаётся, правда, неясным, что за механизм лежит в основе этих процессов. Стандартная теория тектоники плит гласит, что материал, погружаясь в мантию в зонах субдукции, возвращается на поверхность благодаря вулканической активности вблизи той же зоны или дальше, на границах плит (см. инфографику выше; высокое разрешение здесь ). Однако, по новым данным, значительная часть материала той плиты, что подходит под другую, отправляется в нижнюю мантию. Как указывает Дитмар Мюллер из Сиднейского университета (Австралия), мантии необходимо сохранить баланс массы, поэтому этот материал или его эквивалент надо вернуть наверх.

Но как именно? Моделирование, проведённое в прошлом году Бернхардом Штайнбергером из Германского исследовательского центра наук о Земле и его коллегами, показало , как субдуцированная плита, продвигаясь к границе между мантией и ядром, раздвигает материал вокруг себя. Как только последний попадает в термохимическое скопление, начинают формироваться восходящие потоки. «Как видим, плюмы образуются более или менее в одних и тех же местах», — подчёркивает г-н Штайнбергер. Например, модель говорит о том, что погружение плиты под Алеутскими островами близ Аляски питает мантийный поток под Гавайями.

Тем временем Клинт Конрад из Гавайского университета в Маноа (США) и его коллеги смоделировали эффект движения тектонических плит, пока мантия движется в другом направлении. Они обнаружили: если подобный эффект имеет место в регионе, где плотность мантии варьируется или вышележащая плита имеет неодинаковую толщину, это может привести к тому, что мантийный материал будет плавиться и подниматься. Данная модель совершенно верно предсказала, что вулканы должны появиться на западе, а не на востоке Восточно-Тихоокеанского поднятия — срединно-океанического хребта, который идёт примерно параллельно западному побережью Южной Америки. Сейсмические измерения показывают, что мантия и часть плиты к западу от хребта движутся в противоположных направлениях, а мантия и часть плиты к востоку — нет. Модель также предсказывает, что этот эффект имеет наибольшую силу в западной части США, на юге Европы, в Восточной Австралии и Антарктиде, то есть в районах вулканической активности за пределами границ литосферных плит.

Если динамика глубинного строения Земли способна изменить рельеф поверхности сегодня, то это верно и для вчерашнего дня. Но в то время, как палеонтологическая и геологическая летописи способны рассказать нам о континентальном дрейфе далёкого прошлого, сейсмические измерения работают только здесь и сейчас.

Впрочем, г-н Уайт и его коллеги обнаружили некоторые намёки на историю у западного побережья Шотландии. Они устроили несколько взрывов и по сейсмическим волнам выявили «ископаемый» ландшафт, которому около 55 млн лет. Он изобилует холмами, долинами и речными руслами, залегая на глубине 2 км под морским дном.

Изучая изменения русла рек, учёные смогли показать, что когда-то этот ландшафт поднялся примерно на километр над уровнем моря, после чего был вновь погребён. Всё это произошло слишком быстро, чтобы уничтожение гор можно было списать на тектонику плит и эрозию. Скорее всего, дело в мантийной струйке, отклонившейся от того плюма, что питает исландские вулканы. «Представьте себе, что под ковром пробежала крыса: ковёр поднялся и опустился», — поясняет учёный.

Группа г-на Мюллера пришла к выводу, что аналогичное вертикальное движение имело место в Восточной Австралии в меловом периоде (65–145 млн лет назад).

Даже то, что раньше, казалось бы, полностью опиралось на теорию тектоники плит, теперь выглядит по-другому. Например, считается, что Гималаи сформировались 35 млн лет назад, когда Индийская плита врезалась в Евразийскую. Однако тектоника плит никак не объясняет того, что плита развила фантастическую скорость в 18 см в год (вместо обычных восьми).

Стивен Кейнд и Дейв Стегман из Института океанографии Скриппса (США) полагают , что и тут не обошлось без мантийного плюма. Кстати, именно он считается источником масштабного извержения, сформировавшего Деканские траппы около 67 млн лет назад.

Аномальная и временами разрушительная сейсмичность Среднего Запада США тем временем может объясняться как раз тектоникой плит и распространением поверхностного напряжения, но и здесь имела место вертикаль. В 2007 году Алессандро Форте из Университета Квебека (Канада) и его коллеги возложили ответственность на древнюю плиту Фараллон, которая начала опускаться в мантию вдоль западного побережья Северной Америки во время мелового периода. Моделирование показало, что к настоящему времени плита ушла достаточно глубоко, чтобы вызвать даунвеллинг долины реки Миссисипи и деформацию вышележащей литосферы, что и привело к катастрофическим землетрясениям двухсотлетней давности.

Не все согласны с новой теорией. Джиллиан Фулгер из Даремского университета (Великобритания) утверждает , что область вокруг Исландии, например, не горячее остальной части Срединно-Атлантического хребта. Топография Исландии и тамошняя вулканическая активность могут адекватно объясняться тектонической активностью на границе плит без привлечения плюмов. Она и её коллеги также отмечают, что, хотя сейсмические волны и впрямь медленнее путешествуют под Исландией, Гавайями и другими «горячими точками», эта аномалия не наблюдается на всём пути к нижней мантии.

Энтузиасты полагают, что со временем будут получены более чёткие сейсмические данные, которые подтвердят новую теорию. Например, в США разворачивается проект EarthScope , который покроет сейсмографами всю страну. Хорошо бы сделать что-то подобное в Африке и на дне Тихого океана. А ещё лучше — на всей планете!

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Крупнейший пример вулканизма последних 300 млн лет, возможно, не был вызван метеоритом.

Расположение плато Онтонг-Ява (изображение Larry O'Hanlon / Discovery)Около 120 млн лет назад примерно на 1% поверхности Земли в течение 7 млн лет происходили извержения вулканов. Дело было в Тихом океане, на месте современного плато Онтонг-Ява, которое в результате и образовалось.

    Гипотеза о метеорите выдвинута давно. Для её проверки учёные проанализировали породы Горго-а-Чербара в центральной Италии, в те времена связанной с областью извержения.

    Исследователи сосредоточились на платиновой группе элементов, то есть платине, иридии, рутении, родии, палладии и осмии, которые имеют схожие физические и химические свойства. Эти элементы более распространены в метеоритах, чем в земной коре, и их присутствие может поэтому служить сигналом столкновения с внеземным объектом. Играет роль и отношение концентрации этих элементов друг к другу. Так, платина и иридий соотносятся как 2:1 в породах внеземного происхождения.

    Анализ не нашёл никаких свидетельств в пользу метеоритной гипотезы. «На данный момент результаты показывают, что это событие было вызвано внутренними процессами», — говорит соавтор исследования Марисса Техада из Японского агентства морской геологической науки и техники. Земля видела множество извержений, которые, по-видимому, были вызваны исключительно внутренними причинами.

    Какими именно? Ответ на этот вопрос должно дать изучение других пород Тихого океана и Северной Америки.

    Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА