Стихия разыгралась: разрушительное цунами погубило до ста тысяч жителей Мьянмы, землетрясение силой 8 баллов разрушило города на юго-западе Китая — погибли, по последним данным, более 50 тысяч человек. На Сицилии началось извержение Этны: пока оно не коснулось поселений, но активизация вулкана в густонаселенном районе Европы — событие само по себе пугающее. Таинственная подземная жизнь планеты скрывает в себе немало все еще плохо понятных странностей и трагических неожиданностей
При слове «вулкан» большинство людей вспоминает Везувий, Фудзи или вулканы на Камчатке — элегантные конусовидные горы, иногда причиняющие неприятности местным жителям потоками лавы и вулканическим пеплом. Но на самом деле роль вулканов в развитии жизни на Земле гораздо значительнее. Согласно некоторым гипотезам, первые живые организмы возникли вокруг подводных вулканов; вулканы смогли растопить оледеневшую Землю и вызвать весну жизни 700 миллионов лет назад; вулканы в Сибири «помогли» начать эпоху динозавров, а вулканы в Индии — ее закончить. Вулкан в Индонезии почти уничтожил человеческий род, а вулкан в Йеллоустоне несколько раз засыпал пеплом половину современной территории США.
Вода плавит камень
Как образуется типичный вулкан? Многие из них находятся в районе столкновения тектонических плит. Примерами являются вулканы в «кольце огня» вокруг Тихого океана: на Камчатке, в Японии, Индонезии, Новой Зеландии, на Тихоокеанском побережье Северной и Южной Америки.
Когда океанская тектоническая плита сталкивается с континентальной плитой, океанская плита уходит вниз, как более плотная и тяжелая из-за своего химического состава. При этом содержащиеся в океанской плите примеси (в частности, вода) подогреваются и начинают просачиваться вверх, через мантию под континентальной плитой. Как ни странно, это вызывает плавление твердого вещества верхнего слоя мантии и превращение его в магму. Это происходит по той же причине, по которой снег тает при посыпании его солью: загрязнение твердого вещества примесями снижает температуру плавления. Из-за большого количества растворенных в магме и находящихся под большим давлением газов магма поднимается вверх и вызывает вулканическое извержение.
Океан в Африке
Вулканы образуются и на месте расхождения плит, например, вдоль Великой рифтовой долины на границе Африканской и Аравийской тектонических плит. В результате этого расхождения через несколько миллионов лет современная территория Сомали, Танзании и Мозамбика на востоке Африки отделится от континента и посреди Африки возникнет новый океан.
При этом большинство мест расхождения плит находится не на континенте, а под водой, вдоль срединно-океанических хребтов. Именно в этих местах было сделано одно из главных биологических открытий ХХ века — экологические системы гидротермальных источников.
В 1990-х годах немецкий ученый Гюнтер Вахтершаузер предложил гипотезу возникновения жизни вокруг гидротермальных источников, которая получила название «мир железа и серы». Согласно этой гипотезе, жизнь на Земле была порождена не Солнцем, а энергией вулканов, и на начальном этапе, еще до появления белков и ДНК, использовала сероводород, цианистый водород, железо, никель и угарный газ.
Динозавры из Норильска
Через пару миллиардов лет вулканы помогли жизни на Земле еще раз. В 1950–1960 годы геологи сэр Дуглас Моусон и Брайен Харленд нашли ископаемые следы ледника, который покрывал тропические широты в промежутке от 850 до 630 миллионов лет назад. Исследователи предположили, что Земля прошла через период, когда она была полностью покрыта льдом. Эта гипотеза получила название Snowball Earth («Земля-снежок»). Моусону и Харленду возразил русский климатолог Михаил Будыко, который произвел расчеты и показал, что замороженную Землю некому было бы разморозить, так как лед отражал бы солнечные лучи в космическое пространство и Земля осталась бы «снежком» навсегда. Только в 1992 году американец Джозеф Линн Киршвинк обосновал предположение, что Земля была разморожена парниковым эффектом от газов, выделяемых в атмосферу вулканами. После этого на Земле наступила настоящая весна: возникли крупные многоклеточные животные эдиакарского и кембрийского периодов.
Еще через несколько сотен миллионов лет вулканы сыграли роль в уничтожении практически всех крупных животных на Земле. 250 миллионов лет назад, на границе палеозойской и мезозойской эры происходили массированные извержения лавы на территории вулканической провинции под названием Сибирские траппы, с центром в районе современного Норильска. В течение нескольких сотен тысяч лет 2 миллиона кубических километров лавы растеклось по территории около 4 миллионов квадратных километров. В это же время произошло самое большое вымирание в истории Земли, которое уничтожило 96% морских и около 70% наземных видов животных. Согласно одной из теорий, массовое вымирание было связано с «вулканической зимой». Сначала вулканическая пыль загрязнила атмосферу, вызвала глобальное охлаждение и недостаток света для растений. Одновременно сернистые вулканические газы вызвали кислотные дожди из серной кислоты, уничтожившие растения на суше и моллюсков в море. Затем произошло глобальное потепление из-за выброшенного углекислого газа и парникового эффекта.
После каждого крупного вымирания происходит расцвет новых видов. После вымирания палеозойских видов фаворитами стали динозавры. В свою очередь, динозавры вымерли 65 миллионов лет назад. Долгое время вымирание динозавров объяснялось столкновением Земли с астероидом, упавшим в районе полуострова Юкатан на юге Мексики. Но согласно новым исследованиям Джерты Келлер из Принстона и Тьерри Адатте из Швейцарии, главной причиной гибели динозавров были Деканские траппы — вулканы, залившие в течение 30 тысяч лет лавой половину территории современной Индии и также вызвавшие «вулканическую зиму».
Зима тревоги нашей
Прошли еще миллионы лет, и на арену жизни на Земле вышел Homo sapiens, человек разумный. Но судьба человечества не была безальтернативной. 73 тысячи лет назад человечество чуть не погибло. Согласно анализу разнообразия ДНК современных людей, в ту пору человечество сократилось до небольшой группы численностью несколько тысяч человек. Что же поставило человека разумного на грань исчезновения? Геолог Майкл Рампино из Нью-Йоркского университета считает, что виноватым снова оказался вулкан. На этот раз супервулкан Тоба на острове Суматра, который стал причиной «вулканической зимы», выбросив в атмосферу пыль и три миллиарда тонн сернистого ангидрида. Это вызвало кислотные дожди в течение шести лет и массовую гибель растений и животных.
И сегодня угроза человечеству не миновала. На этот раз она исходит из живописного Йеллоустонского национального парка в американском штате Вайоминг. Йеллоустон знаменит своими гейзерами. Количество гейзеров в Йеллоустоне превосходит суммарное их количество на всей остальной территории Земли. Когда геолог Боб Кристиансен исследовал парк в 1960-х, он был удивлен, что никак не может найти вулкан, с которым связаны эти гейзеры. Посмотрев на снимок парка из космоса, Кристиансен неожиданно понял, что весь парк, почти десять тысяч квадратных километров, является вулканом.
В 1973 году геологи обнаружили, что часть Йеллоустонского озера поднимается, а другая часть опускается. Оказалось, что Йеллоустон не погас, он остается действующим вулканом. Учитывая, что этот супервулкан извергается в среднем каждые 600 тысяч лет, а последнее извержение было 640 тысяч лет назад, оно может произойти в любой момент, грозя гибелью не только американцам, но и сотням миллионов, если не миллиардам жителей планеты от «вулканической зимы» и связанного с нею мирового голода.
В 1977 году группа геологов из американского исследовательского центра WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution) исследовала дно с помощью глубоководного аппарата Alvin. Когда Alvin опустился на глубину 2400 метров, там обнаружили теплую воду и огромное скопление живых существ — червей метровой длины, моллюсков размером с тарелку, рыб и крабов. Оказалось, что источником жизни этих оазисов посреди пустыни океанского дна являются вулканы, точнее, находящиеся рядом с ними горячие источники, богатые сероводородом.
Йеллоустонский вулкан примечателен по двум причинам. Во-первых, он настолько огромен, что даже не образует конуса. Во время извержения его верхняя часть просто проваливается в гигантскую полость в недрах, из которой вышла магма. Остается просто дыра в земле, так называемая кальдера, которая в случае Йеллоустона имеет размер 55 на 75 километров. Во-вторых, Йеллоустонский вулкан находится не на границе тектонических плит, а прямо посреди Североамериканской плиты. Его извержение вызывается загадочной и малоизученной «горячей точкой», находящейся под тектонической плитой. За последние 17 миллионов лет этот вулкан извергался более ста раз, причем два последних раза (2 миллиона лет и 640 тысяч лет назад) он засыпал пеплом половину современной территории США, отравляя животных пылью за тысячи километров от места извержения.
