Найден способ предсказывать извержения вулканов по старым кристаллам лавы

Американские ученые обнаружили, что кристаллы лавы, извергавшиеся из вулкана более полувека назад, могут помочь предсказать следующее извержение.

Исследование опубликовано в Science Advances.

Ученым, стремящимся понять, как и когда могут извергаться вулканы, мешает тот факт, что многие из вулканических процессов происходят глубоко под землей. При извержении любые подземные маркеры, которые могли бы дать подсказки о будущих извержениях, часто разрушаются.

Американские ученые проанализировали кристаллы, образовавшиеся внутри застывшей лавы от извержения вулкана Килауэа на Гавайях в 1959 году. Этот вулкан все еще активен, и в 2018 году его извержение разрушило более 500 домов и вынудило эвакуироваться более 2000 жителей.

Пузырьки в лаве образуются во время извержения, когда газы, растворенные в жидкой магме, при достижении поверхности земли вырываются наружу. Эти пузырьки могут быть пустыми, но иногда они содержат крошечные кристаллы минералов, которые, словно приборы, фиксируют происходящее во время извержения.

Исследователи изучили кристаллы минерала оливина из лавы вулкана Килауэа и обнаружили, что они были ориентированы по «странной, но удивительно последовательной» схеме — под большим углом между сросшимися кристаллами.

«Обычно кристаллы выстраиваются параллельно друг другу, — рассказала автор исследования профессор Дженни Сакейл, доцент Стэнфордской школы наук. — Эти кристаллы ориентированы необычно: так, что структуры имеют значительное гидродинамическое сопротивление».

Эта странная ориентация могла быть связана с волной внутри подземной магмы, которая повлияла на направление кристаллов в потоке, предположили ученые. Они смоделировали на компьютере физический процесс, который привел бы к подобной ориентации кристаллов. Оказалось, что она вызывается движением магмы в двух направлениях одновременно, причем один поток прямо поверх другого.

«Мы можем сделать вывод о количественных характеристиках потока до извержения по этим кристаллам и узнать о процессах, которые привели к извержению, не опускаясь вглубь вулкана, — сказала профессор Сакейл. — Для меня это Святой Грааль в вулканологии. Никто не знает, когда начнется следующий эпизод извержения и насколько мощным он будет — все зависит от деталей динамики потока».

По словам исследователей, отслеживание ориентации кристаллов на разных этапах извержений сможет позволить ученым определять условия в потоке и предсказывать следующие извержения.