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

Каплан-Ауэрбах видела эти кадры бесчисленное число раз, но она реагирует на них так, как будто это происходит впервые. Конечно, изучать последствия извержения тоже интересно. «Но проследить за процессом вживую – совсем другое дело», – говорит она. Рубин, который был свидетелем извержения Западной Маты, говорит, что это было важнейшее событие в его научной карьере.

Нам нужно отыскать больше подводных извержений. Подводные вулканы – это не просто выхлопные трубы и охладительные приборы нашей планеты. Для нас они предоставляют относительно безопасный способ изучать такие извержения, которые на суше могут привести к гибели людей. «Учитывая, как давно мы изучаем вулканы и как много нам удалось понять, мы все-таки крайне мало знаем, что представляют собой эти извержения, – рассуждает Каплан-Ауэрбах. – Это говорит о том, насколько недоступны бездны океана, ведь эти извержения происходят постоянно».

Мэри Тарп, по ее словам [10], никогда бы не смогла изучать геологию, если бы не Перл-Харбор. Когда мужчин отправляли на войну, женщины должны были заполнить пробелы, оставшиеся в общественной жизни. Когда факультет геологии Мичиганского университета открыл свои двери для женщин и предложил им будущую карьеру в нефтяной промышленности, Тарп решила, что это прекрасный шанс. Некоторое время она помогала искать нефть в Оклахоме, но в 1948 году перешла в Колумбийский университет Нью-Йорка, где ее наняли помогать выпускникам-мужчинам проводить исследования.

К тому времени Вудс-Хоул предоставил ВМС США передовую технологию эхолокации. С помощью этого устройства морское дно прощупывали звуковыми волнами, а когда они возвращались на корабль, специальный пишущий прибор фиксировал на листе бумаги глубину в той или иной точке. По мере того как корабли ходили по океану, они собирали все больше информации. Тарп, как и всех женщин в то время, не пускали в исследовательские экспедиции, но просили выполнять однообразную работу – буквально соединять точки между собой и составлять профиль глубины морского дна.

После нескольких месяцев кропотливой работы над шестью профилями глубин Северной Атлантики Тарп получила изображение, на котором прямо посреди Атлантического океана виднелась дорожка, казалось бы, из разрозненных гор. В центре этих гор лежала долина. Но когда она показала график коллеге-мужчине, он не воспринял его всерьез и сказал, что это слишком уж похоже на доказательство так называемого дрейфа континентов.

Десятилетиями ранее немецкий ученый Альфред Вегенер, изучая планету, заметил кое-что подозрительное [11]. В Арктике находили окаменелости тропических растений. Останки давно умерших рептилий, найденные в Африке, откапывали и в Южной Америке, – но перебраться через Атлантический океан они никак не могли. А западный берег Африки выглядел как зеркальное отражение восточного берега Южной Америки. Вегенер предположил, что эти два континента когда-то давным-давно были сшиты вместе и составляли единое целое – так называемый суперконтинент. Но по какой-то причине они распались и разошлись в разные стороны. Данная теория получила название теории дрейфа континентов.

В научном сообществе не смогли объяснить, как континенты могут перемещаться, и отвергли эту идею как бредовую. Поэтому, когда Тарп предположила, что она нашла в центре Атлантики горный хребет, изрезанный долинами, который, возможно, представляет собой место раскола двух континентов, ее коллеги из Колумбийского университета сочли такие мысли еретическими. Геолог Брюс Хизен и вовсе заявил Тарп, что ее идея – это «девчачьи разговоры».

Еще до того, как огни подводных вулканов СЗ Рота-I и Западная Мата удалось зафиксировать на камеру, ученые знали, что в бездонных глубинах океана происходят извержения. Наряду с гидролокаторами и АДУ, которые использовали для поиска мест, где морское дно внезапно изменило форму благодаря недавнему потоку лавы, ученые пускали в ход и подводные микрофоны – так называемые гидрофоны, – чтобы расслышать гул водных извержений на расстоянии многих километров.

Но даже если вы подозреваете, что извергается далекий подводный вулкан, говорит Рубин, «вам придется совершить невозможное», чтобы как можно быстрее доставить лучших специалистов и оборудование в нужную точку океана, как только колеса научной бюрократии провернутся в нужную сторону и на экспедицию удастся выбить финансирование. До сих пор ученым не везло: они появлялись на месте уже после того, как подводные пожары потухли.

Устав опаздывать на вечеринки и получать свои сведения из вторых рук, словно никудышные шпионы, ученые в конце концов решили построить целую обсерваторию на подводном вулкане. Если вы проплывете около 480 километров на запад от побережья Орегона, то окажетесь над ней.

Внизу находится вулкан Аксиал. Это огромный вулкан: его основание могло бы раздавить весь Остин, штат Техас, а стены его подковообразной кальдеры выше опор моста Золотые Ворота. Его магматический резервуар размером практически с Манхэттен. Это очень активный вулкан, его извержение было зафиксировано с помощью научного оборудования три раза – в 1998, 2011 и 2015 годах. Ученые всех мастей посещают вулкан и изучают его прямо с кораблей. Его обстреливают звуковыми волнами из пневматических пушек, чтобы составить карту магматических путей, и исследуют роботами-дайверами, чтобы обнаружить лавовые потоки [12].

В 2014 году на Аксиале проложили огромную сеть кабелей с технологическими наворотами: она протянулась до самого материка, чтобы ученые могли вести за ней круглосуточное наблюдение. Несомненно, это самый всесторонне изученный подводный вулкан в мире.

И все же, несмотря на пользу этих технологических щупалец, ни одно извержение на Аксиале не было снято на камеру. Ученые упустили извержение 2015 года, поскольку оно произошло вдали от глаз обсерватории, на отдаленном склоне вулкана, который не извергался в течение столетий.

Возможно, пройдет какое-то время, прежде чем первое извержение наконец попадет на пленку. Но по большей части ученым придется довольствоваться призрачными тенями. Однако благодаря сейсмометрам они могут точнее, чем когда-либо, поймать момент извержения скрытых вулканов. Подводные сейсмометры могут услышать жуткие толчки магмы, которая раскалывает морское дно, прежде чем застыть во мраке вечной ночи.

Эти механические новшества прекрасно справляются с прослушкой. Они могут услышать метеоры, взрывающиеся в верхних слоях атмосферы на другом конце света, малейшие изменения в течении рек и даже гул человечества [13] – от громогласного грохота транспорта до шагов детей, бегущих в школу. А в ноябре 2018 года сейсмометры по всему миру услышали грохот, исходящий из Индийского океана, между восточной частью Африканского континента и Мадагаскаром.

Мы оба его услышали, хоть и опосредованно – я и Майя Вей-Хаас, блестящий автор National Geographic. В Twitter сейсмологи часто делятся забавными графиками-загогулинами со своих приборов. Некоторые из них интригуют, другие – не слишком. Но тогда грохот в Индийском океане заставил целую когорту мировых сейсмологов кричать в социальных сетях «Что это, черт возьми, было?» – только самым профессиональным образом. Один в шутку обвинил в этом морское чудовище. И тогда мы, два научных журналиста, поняли, что у нас в руках хорошая история.

Мы следили за историей сейсмического сигнала – глубокого рычания, переливающегося более высокочастотными всплесками – в течение нескольких месяцев. И написали множество статей для National Geographic и Gizmodo, пока ученые-геологи объединялись и делились данными в интернете в рамках неформального международного исследовательского проекта. Оказалось, что грохот исходил от шельфа острова Майотта (заморский департамент Франции) [14, 15]. Странные сигналы, зафиксированные Национальным центром научных исследований Франции весной 2018 года, уже насторожили исследователей, и в 2019 году на место происшествия отправились ученые. Сейсмометры погрузились в воду, а морское дно почти непрерывно картографировалось.

Звериный рев, который услышал весь мир, прокатился по океану в результате извержения вулкана: он разрушил морское дно и выбросил в океан огромный объем магмы.

На картах морского дна 2014 года этого вулкана еще не было. Но новые карты, составленные в первой половине 2019 года, примерно через год после начала сейсмического грохота, показали, что из морского дна поднялся вулкан, ширина которого составляет почти пять километров, а высота – 800 метров. Это было поразительное зрелище: как если бы посреди вашей гостиной за одну ночь вырос гигантский муравейник. Своими глазами ученые этого не видели, но благодаря пронырливости мировых сейсмометров впервые стали свидетелями рождения нового подводного вулкана [16].

Робен Лакассен, геолог из парижского Института физики Земли и один из самых внимательных слушателей сейсмической симфонии Майотты, сообщил мне, что, в недрах этого вулкана содержится такое количество лавы, что, если поместить ее в куб, его высота составит полтора километра – вдвое выше дубайского небоскреба Бурдж-Халифа. Хотя в наши дни темпы извержения лавы замедлились, когда-то она извергалась так быстро, что могла наполнить более 1000 ванн каждую секунду. На сегодняшний день это крупнейшее из известных подводных извержений. «На Аксиале происходят сильные извержения, – рассказывает Чэдвик, – но извержение на Майотте было просто грандиозным. Как такое вообще может быть?»

И все же ярость этого вулкана не сравнится с тем, что было обнаружено на дне Атлантического океана 70 годами ранее.

Отмахнувшись от обвинений в «девчачьих разговорах», Тарп продолжила работать: собирала все больше данных с более совершенных эхолотов и продолжала соединять точки. Сравнивать эту работу с решением гигантской головоломки – значит явно упростить ситуацию. Дело не только в соединении точек на листе бумаги. Чтобы эти профили глубин имели хоть какой-то смысл, нужно было заполнить огромные пробелы между замерами. Используя свое геологическое образование и удивительную интуицию, граничащую с джедайскими способностями, она сделала наброски визуального вида морского дна на основе имеющихся данных профилей глубин. Она воспроизводила реальные подъемы, спады и промежутки между ними, а не серию неровных линий, отображающих резкие изменения рельефа.

В начале 1950-х годов Брюс Хизен нанял Говарда Фостера, глухого выпускника Бостонской школы изящных искусств, для составления карты расположения землетрясений в Атлантическом океане. Когда он закончил работу, Хизен и Тарп увидели, что землетрясения образуют траекторию, идущую с севера на юг в центре морского дна Атлантики. Карту рельефа Атлантического океана, составленную Тарп, наложили на карту землетрясений, и ее горный хребет идеально совпал с эпицентрами сейсмической активности. Летом 1953 года Хизен признал, что Тарп была права: через середину Атлантики проходит огромный горный хребет, изрезанный долинами, – так называемый Срединно-Атлантический хребет.

Его масштабы колоссальны. Этот горный хребет возвышается над морским дном почти на три километра, его ширина в отдельных местах достигает 1600 километров, а длина – 15 000 километров, он простирается от юга Северного полюса до островков, расположенных рядом с Антарктидой. И, за исключением нескольких участков, весь он находится под водой.

Восточноафриканская рифтовая система – это начало разрушения континента. Среднеатлантическая гряда – это конец данного пути, затонувшая рана, оставшаяся после уничтожения древнего суперконтинента.

Специалист по тектонике плит Роберт Стерн из Техасского университета в Далласе рассказал мне такую историю: примерно 200 миллионов лет назад все континенты были объединены в один большой материк, или суперконтинент, – Пангея («вся Земля»). Но разломы, подобные тем, что мы видим сегодня в Восточной Африке, начали разрывать его на части. Примерно 180 миллионов лет назад от Северо-Западной Африки отделилась нынешняя Северная Америка, а через 30 миллионов лет от Северной Америки отделилась Южная. Вскоре после этого Южная Америка отделилась от Африки, разделившись с юга на север. А еще около 60 миллионов лет спустя Европа откололась от Северной Америки. И что же постепенно появилось в этом огромном промежутке между континентами? Верно, Атлантический океан.

Бракоразводный процесс продолжается и сегодня. Среднеатлантическая гряда все еще отталкивает Америку от Европы и Африки. Обе половины раздвигаются примерно на 20 сантиметров в год. По человеческим меркам это не так уж и много. Но пройдет 50 миллионов лет, и Атлантический океан станет шире на 1000 километров.

И, как и в случае с Восточноафриканской рифтовой системой, разрыв морского дна приводит к появлению огромного количества вулканов. Когда тектонические плиты с обеих сторон раздвигаются, горячая и пластичная глубинная мантия поднимается и оказывается очень близко к поверхности. Она декомпрессируется, плавит себя и находящуюся над ней литосферу, образуя большое количество магмы. И эта магма извергается вдоль Среднеатлантической гряды. Другими словами, этот горный хребет длиной 16 тысяч километров представляет собой, по сути, один сплошной вулкан, и его магма, остывая, образует новые склоны, а затем вытягивается на восток или запад, превращаясь в свежую океаническую кору. Именно здесь создается морское дно. Именно так рождаются океаны – или, по крайней мере, появляются ванны, необходимые для их содержания.

Уже одно это открытие было достаточно революционным, но Тарп на этом не остановилась. Составив схему расположения новых подводных землетрясений, Тарп с коллегами обнаружила, что Срединно-Атлантический хребет соединяется с Аденским заливом и Восточноафриканской рифтовой системой. Тогда-то и выяснилось, что Средне-Атлантическая гряда – это всего лишь один из участков длинной линии вулканических гор, которые соединяются друг с другом, как трещины на поверхности яичной скорлупы. Эти разломы, иногда находящиеся посреди океана, а иногда прижатые к одному из его берегов, образуют единую 63000-километровую змею из (преимущественно) подводных вулканов, которая огибает всю планету. Это шрамы, где земная кора разрывается, линии, обозначающие начало океанов и концы континентов, рябь созидания и разрушения планетарных масштабов.

Научное сообщество по-прежнему было настроено скептически, но в 1957 году Хизен выступил в Принстонском университете с докладом, в котором представил убедительные доказательства существования огромной цепочки подводных горных хребтов. Известный геолог Гарри Хесс встал и объявил, что Хизен (конечно, именно он, а не Тарп) «потряс основы геологии».