Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной: читать начало книги онлайн

Ученые больше не бросают в море пушечные ядра, чтобы найти на дне бугры и впадины. В основном они используют эхолокацию: излучают звуковые импульсы с кораблей или подводных лодок и смотрят, сколько времени требуется звуку, чтобы вернуться к своему источнику. Такой метод используется для составления топографических карт мутного дна. Что это, просто возвышенность? Скорее всего, вы нашли подводный вулкан.

Но мы люди. Для нас видеть – значит верить.

Чэдвик увлекся темой вулканов по той же причине, что и многие: когда он учился в колледже, произошло извержение Сент-Хеленс, в результате чего в штате Вашингтон появилась огромная котловина. Будучи специалистом по геологии, Чэдвик не смог устоять: он получил небольшое финансирование для изучения вулкана и добровольно посвятил этому свое время в рождественские каникулы. «Не успел я опомниться, как полетел в кратер на вертолете и получил сильнейший выброс адреналина. Пути назад не было».

В конце концов, окончив аспирантуру в Калифорнии и поработав научным сотрудником на Галапагосах, он получил должность в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований Америки. Там нужен был человек с вулканологическим образованием для проекта по изучению морского дна. Чэдвик идеально подошел для этой работы. В то время, в конце 1980-х – начале 1990-х годов, вулканизм морского дна был малоизученной областью. Так начались десятилетия погружений под воду, когда такие ученые, как Чэдвик, начали всерьез изучать подводные вулканы и извержения.

При мысли об ученых, исследующих морское дно, вы, скорее всего, представляете себе подводные аппараты с экипажем – прозрачные пузыри, которые медленно опускаются в лавкрафтианские глубины. Сам Чэдвик совершил десять погружений в одном из таких пузырей, ласково названном «Элвин». «Представьте себе космонавта, который движется в обратном направлении», – рассказывает он.

Как и космонавты, они не пускают на борт случайных людей. «Они сажают вас в подводную лодку за день до погружения, чтобы посмотреть, сойдете ли вы с ума или нет, – усмехается он. – Никто не хочет, чтобы это вдруг случилось на морском дне!» Сам аппарат – всего два метра в поперечнике и забит электроникой. Внутри довольно тесно, так что там едва можно вытянуться во весь рост. А штурманы со своим черным юмором вовсе не стремятся успокоить страхи нервных пассажиров: «Там достаточно воздуха для трех человек на три дня – ну или для одного человека на девять дней». Чэдвик снова посмеивается. Ему неоднократно напоминали, что перед посадкой следует заблаговременно опорожниться. На «Элвине» туалетов нет, так что любой, кто почувствовал нужду на глубине нескольких километров под водой, должен либо терпеть несколько часов подряд, либо собирать отходы своей жизнедеятельности в специальные бутылки.

И вот члены экипажа дают добро: подводные аппараты опускаются на поверхность моря, балластные баки наполняются водой, и вы погружаетесь.

«Мне понравилось, это было захватывающее зрелище, – рассказывает Чэдвик. – Помню, как во время первого погружения я выглянул из иллюминатора и впервые увидел морское дно – это было действительно потрясающе, сама мысль о том, что я нахожусь на дне океана». Он исследовал часть Тихого океана недалеко от побережья штатов Вашингтон и Орегон, известную как плита Хуана де Фука. Спуск на морское дно в этом месте занимает 75 минут, а все освещение отключается для экономии заряда. Стеклянные поля, освещенные огнями «Элвина», выглядели потрясающе. Но, как и во многих других историях, все дело в самом путешествии, а не в месте назначения.

«Ты смотришь в окно, а океан просто кишит биолюминесцентными, желеобразными организмами, – делится Чэдвик. – Когда подлодка опускается на дно, она слегка тревожит их, и поэтому все они светятся, когда вы проплываете мимо. Они повсюду, насколько хватает видимости». Он вспоминает, как сидел там с отвисшей челюстью, будто перенесенный в научно-фантастическую вселенную.

Однако, если вы изучаете не обитателей морских глубин, то наиболее подходящим вариантом становятся подводные аппараты с дистанционным управлением (АДУ), поскольку они могут оставаться под водой гораздо дольше, чем аппараты с людьми на борту, провести больше научных исследований – и, кроме того, нет риска, что мощное извержение превратит кого-то в кровавый блинчик.

Научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул Ричард Камилли рассказал мне о встрече ученых, которая произошла в 1986 году, всего через несколько месяцев после катастрофы на Чернобыльской АЭС. Основной докладчик поместил в свою презентацию фотографию не рыбы или подводного вулкана, а человека, курящего сигарету, чем привел аудиторию в замешательство. «Оказалось, что этот человек – один из тех, кого отправили ликвидировать последствия аварии, – рассказывает Камилли. – Этот парень знал, что это будет его последняя сигарета». Докладчик использовал эту фотографию, чтобы подчеркнуть, насколько важны роботы-исследователи в нашем опасном мире. «Робототехника с тех пор очень изменилась», – говорит он. С этого момента АДУ стали основным направлением разработок. Однако у них был серьезный недостаток – они не могут далеко отойти от корабля, с которого осуществляется управление.

Но уже в 1994 году в Вудс-Хоуле был создан робот под названием автономный придонный исследователь (АПИ). АДУ с завистью смотрели на АПИ, ведь этот пузатый металлический ныряльщик был освобожден от цепей, привязывающих его к хозяевам-людям. Он умел плавать практически самостоятельно, обладал рудиментарным искусственным интеллектом, который позволял ему следовать по серии путевых точек и использовать бортовые научные приборы для поиска геологических, гидрологических или зоологических артефактов. Сначала это был мобильный сейсмометр для сбора данных о землетрясениях, но со временем он научился отслеживать магнитные волны, составлять карту вулканических расщелин и гор и даже очень близко подбираться к самым горячим и глубоким гидротермальным источникам. «Им не обязательно было смотреть на датчики, поскольку он сгорел, – говорит Камилли. – Был в воде и сгорел».

Совершив 221 погружение, АПИ вышел на пенсию и уступил место более умному автономному подводному аппарату (АПА). Но так только казалось: в науке предстояло сделать еще очень много открытий, а исследовательская экспедиция у берегов Чили оказалось сложнейшим предприятием, поэтому ученые решили еще раз использовать АПИ. И в 2010 году, во время 222-го погружения на морское дно, он внезапно взорвался. «В свое время этот аппарат был настолько революционным в области робототехники, что New York Times даже напечатали некролог» [4], – рассказывает Камилли. Нечасто такое встретишь. Последний раз Times удостоила робота такой чести, когда в 2019 году сильная пылевая буря на Марсе погубила почтенный марсоход НАСА «Оппортьюнити» [5].

По сегодняшним меркам АПИ выглядит примитивно. «Он был создан только для того, чтобы следовать от одного места к другому, как заводная игрушка», – говорит Камилли. При этом, по его словам, если бы вы тогда рассказали ему, что умеет сегодняшний АПА, он посоветовал бы вам обратиться к психиатру.

Камилли прав. Будущее уже наступило. В 2015 году аппарат «Сентри» под бдительным присмотром Чэдвика и его коллег плавал недалеко от Марианского желоба, самой глубокой впадины Мирового океана. Ожидая найти старые вулканы, вместо этого он наткнулся на поле свежего вулканического стекла. Это было самое глубокое подводное извержение из когда-либо найденных [6], застывшее во времени, скрытое на глубине 4,8 километра ниже уровня моря. Некоторые из сверкающих потоков лавы там, внизу, имеют длину почти 8 километров и толщину 137 метров, а это больше 30-этажного дома.

Камилли был частью команды, которая отправила небольшой флот АПА в экспедицию, финансируемую НАСА, к подводной горе Колумбо – очень темпераментному вулкану, расположенному к северу от греческого острова Санторини, который, кстати, сформировался в результате извержения. В прошлом Колумбо извергался с такой силой, что цунами и удушливые облака углекислого газа убивали людей на Санторини. Сегодня этот символ ярости, украшенный гидротермальными источниками, представляет собой лабиринт башен и спиралей застывшей лавы.

Камилли в то время сказал мне, что заставить робота ориентироваться в этом адском кошмаре – все равно что заниматься дельтапланеризмом в центре Манхэттена [7]. Но в этом и был смысл: экспедиция была задумана так, чтобы довести АПА до предела возможностей. Если бы они разбились или упали в лаву, они бы погибли.

Примечательно, что все три АПА – два небольших аппарата разведывательного типа и один более крупный подводный аппарат с бо́льшими техническими возможностями – испытание выдержали. Они не только смогли распознавать опасности и избегать их с помощью искусственного интеллекта: они переговаривались друг с другом и обменивались информацией, чтобы более тщательно и эффективно планировать свои научные миссии. Я почти простонал от радости и умиления, когда Камилли назвал мне имена этих роботизированных систем: главный ИИ носил имя «Кирк», а тот, который занимался научно-исследовательскими задачами, – «Спок».

Похоже, Спок был даже слишком хорош. Специалисты, которые при необходимости могли управлять роботами вручную, поручили им исследовать определенное место, надеясь получить важные данные. Спока спросили, хорошая ли это идея, но робот покачал своей цифровой головой и решительно направился в другую сторону. Там он обнаружил совершенно новое место, переполненное невероятными гидротермальными явлениями: приключение было куда более захватывающим, чем то, которое предложили глупые люди. Ученым даже не нужно было приказывать роботам собирать образцы. Используя бортовые камеры и свой цифровой мозг, более крупный аппарат сам выхватывал наиболее привлекательные камни с помощью механической руки.

АПА не всегда возвращаются обратно. Такую дорогостоящую технику терять очень обидно. «Иногда мы называем это фактором страха, – говорит Камилли. – Если что-то пойдет не так, игра окончена». В какой-то момент из-за неправильно понятых сигналов гидролокатора один из АПА принял столб лавы за гигантские газовые пузыри и врезался прямо в него. Камилли рассказывает: «Это было похоже на железнодорожную катастрофу в замедленной съемке». Но аппарат все-таки выжил.

Количество АДУ все еще больше, чем АПА, но времена быстро меняются. АПА могут проникать туда, куда не могут проникнуть люди и АДУ, оставаться там неделями напролет и работать быстрее и лучше, чем ученые, управляющие роботом вручную. Неудивительно, что эта технология привлекает интерес военных, но многие внутри научного сообщества выступают за то, чтобы роботы охотились исключительно за подводными извержениями, а не за людьми. К сожалению, когда дело доходит до обнаружения активных подводных извержений, люди и их роботы-компаньоны не так эффективны. Слишком уж велик океан, и у маленьких роботов очень мало шансов наткнуться на настоящее извержение.

Но несколько раз им это почти удалось. Часто ученые приезжают на место, известное своей вулканической активностью, ничего не видят, возвращаются через несколько недель, чтобы провести дополнительные наблюдения, и обнаруживают, что на морском дне уже застыла лава. Продукты того сверхглубокого извержения, которое наблюдал «Сентри», появились всего за несколько месяцев до прибытия робота. Однажды в Тихом океане робот оказался настолько близко к извержению, что на момент прибытия ученых трубчатые черви, которые раньше там жили, все еще тлели. Это место, рассказывает Чэдвик, получило название «Шашлык из трубчатых червей».

Изучать последствия извержения тоже полезно, но поймать сам процесс – намного важнее. К сожалению, прибыть на место, увидеть остывающую лаву и подумать: «Вот блин, недавно было извержение!» – это стандартный результат. Об этом мне рассказал Рубин, собеседник такой же несдержанный, как и вулканы, которые он изучает. Жаль, «ведь раскаленная лава и взрывы – это самое захватывающее зрелище». Находясь под водой, можно подобраться к огню невероятно близко без вреда для здоровья. «Мысль об этом просто зачаровывает», – говорит он.

Многие вулканологи, с которыми я беседовал, называют своим источником вдохновения извержение Сент-Хеленс в 1980 году, что лишний раз свидетельствует о мощи и потрясающем масштабе этого события. Джэки Каплан-Ауэрбах, еще одна из поклонниц этого вулкана, обладает заразительным, безудержным энтузиазмом в отношении скал, которые гремят, и гор, которые грохочут.

Каплан-Ауэрбах изучала астрофизику в бакалавриате, но была настолько обескуражена общением с коллегами, что решила не заниматься наукой. Некоторое время она преподавала физику в средней школе. Тогда же она встречалась с рыбаком. «Я очень завидовала, что он постоянно на воде, – рассказывает она. – И подумала, что, к сожалению, не могу заниматься наукой на воде, ведь единственная область, которая для этого подходит, – это морская биология, а я ненавижу биологию».

Однажды она пошла в огромный книжный магазин в Портленде («лучший книжный магазин на планете»), направилась в секцию морской литературы и нашла книгу с надписью «Физическая океанография». Она была приятно удивлена, ведь там был раздел «Физика океана».

Во время той же поездки она вместе с другом поднялась на вулкан Сент-Хеленс. «Поднимаешься на вершину, а там просто разруха. Потрясающе! И я сказала: вот оно. Я собираюсь изучать землетрясения на подводных вулканах и то, как они могут вызывать – или не вызывать – цунами. А я понятия не имела, бывают ли землетрясения на подводных вулканах. Я никогда в жизни не ходила на лекции по геологии». В свои 27 лет Сент-Хеленс начала все заново. Она обзванивала аспирантские программы и в конце концов нашла человека, который сказал, что хочет установить сейсмометр на местном подводном вулкане, и этот человек стал ее будущим научным руководителем.

Сегодня Каплан-Ауэрбах – сейсмолог и вулканолог в Университете Западного Вашингтона, и она обожает подводные вулканы так, как многие из нас обожают собак. Возможно, это именно тот человек, который поможет мне увидеть редчайшее явление: подводное извержение, снятое на камеру.

Мы уже много чего должны были повидать! Но есть только две записи подводного извержения. Первое было заснято на камеру АДУ в 2004 году на вулкане СЗ Рота-I [8] примерно в 100 километрах к северу от тихоокеанского острова Гуам. Новообразованная раскаленная порода волновалась, небольшие взрывы отрывали куски вулкана, но не было видно никаких потоков лавы.

Впрочем, замечает Рубин, более впечатляющее подводное извержение произошло на подводной горе Западная Мата [9], которая расположена недалеко от Самоа в южной части Тихого океана. Бурное выделение газов впервые было зафиксировано различными датчиками в 2008 году, а в мае 2009 года АДУ «Ясон» увидел, как вулкан устроил пиротехническое представление, подобного которому еще не было. Каплан-Ауэрбах с радостью показывает мне видеозапись этого действа: огромные пузыри углекислого газа поднимаются вверх из огненных трещин; справа вспыхивает нечто вроде кучи петард, и скала как бы расходится в стороны, выпуская лаву в морскую воду, а затем трещина внезапно запечатывается, как будто ее никогда и не было; в другом месте взрывы разрывают скалы, будто динамит; струи свежей лавы, быстро затухая, падают на морское дно в виде стеклянных бусин. Все это выглядит как нечто живое, словно вулкан огненными взрывами, струями и шипением защищается от какого-то глубоководного хищника.