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

В конце апреля 1902 года вулкан Мон-Пеле, расположенный на карибском острове Мартиника, всерьез забеспокоился [1]. Открылись фумаролы – горячие источники, выбрасывающие вредные вулканические газы. Вулкан время от времени содрогался, осколки мгновенно остывающей лавы покрывали его склоны. Затем произошла череда сильных извержений, осыпавших окрестности пеплом и загрязнивших водотоки. От вулканической пыли стали гибнуть животные. 5 мая сквозь стенку кратера Мон-Пеле прорвался мутный поток влажного вулканического вещества, пронесся через сахарный завод, убив около двух десятков человек, находившихся внутри, а затем обрушился в море, вызвав трехметровое цунами, затопившее часть города.

Ситуация продолжала ухудшаться, и вот наконец утром 8 мая произошло извержение. Лавины раскаленной вулканической породы обрушились вниз по склонам и стремительно поглотили город Сен-Пьер, испепеляя и уничтожая все на своем пути, включая пришвартованные в гавани суда. Около 30 000 человек были убиты в одночасье. Выжили лишь немногие [2], включая арестанта, заключенного в самой глубокой и темной камере, и сапожника, который жил на окраине города, но все равно сильно пострадал от раскаленного воздуха.

Новости о смертоносном извержении быстро разлетелись по всему миру. Той же весной правительство США направило пятерых ученых для изучения его последствий; среди них был 31-летний геолог из Гарвардского университета по имени Томас Джаггар. Когда он прибыл на место и начал исследовать развалины Сен-Пьера, в воздухе еще стоял запах смерти и горелой кожи, который источали скрюченные, обугленные трупы тысяч мужчин, женщин и детей, разбросанные среди обломков. Руины разрушенных зданий были засыпаны валунами и вулканическим пеплом. Извержение произошло 8 мая, в праздник Вознесения Господня. Некогда многолюдные церкви, шпили которых гордо поднимались над городом, теперь являли собой груду раскаленных обломков. Это место когда-то называли «Парижем Вест-Индии». Теперь же от него остались лишь пепел и кости.

Ужас, пережитый в тот день, прочно впечатался в сознание Джаггара после встречи с двумя выжившими [3] в больнице на Барбадосе. Медсестра Клара Кинг и 14-летняя Маргарет Стоукс, за которой она ухаживала, в тот мрачный день находились на пароходе в гавани Сен-Пьера. Обе получили травмы. У девочки, в частности, были сильные ожоги по всему телу. Кинг описала Джаггару свои впечатления: раздались сильнейшие раскаты грома, затем небо накрыло горячее темное облако, которое так ее напугало, что она желала себе скорейшей смерти. Именно тогда ученый из Гарварда решил посвятить себя зарождающейся науке вулканологии. В своей автобиографии [4] он писал: «Изучение подземных механизмов, которые могут привести к смерти тысяч людей и совершенно неизвестны геологам… – дело, которому стоит посвятить свою жизнь».

В 1906 году Джаггар возглавил кафедру геологии Массачусетского технологического института. 7 апреля того же года в Италии произошло извержение Везувия – того самого печально известного вулкана, который в 79 году разрушил и похоронил Помпеи. Спешно прибыв туда вскоре после извержения, Джаггар добрался до вершины, где увидел разбитое и пострадавшее, но все еще стоящее на своем месте здание, которое оказалось обсерваторией Везувия. В 1848 году она была создана как научно-исследовательский центр для изучения магнитных и метеорологических явлений, однако вскоре превратилась в первую в мире вулканическую обсерваторию. Когда Джаггар об этом узнал, у него родилась идея основать что-то похожее в Америке.

Экспедиции, наблюдения и различные события последующих лет – от впечатляющих извержений на Алеутских островах Аляски до известий о смертоносных землетрясениях в Италии – только усилили его стремление основать собственную многоцелевую научную обсерваторию. Вскоре несколько благотворительных организаций предложили ему свою поддержку. В 1909 году попечители бостонского фонда Эдварда и Кэролайн А. Р. Уитни щедро выделили Массачусетскому технологическому институту средства на строительство обсерватории, но настояли, что она должна находиться в окрестностях Бостона.

Позже в том же году, во время путешествия в Японию вместе со своей женой Хелен, Джаггар сделал остановку, чтобы исследовать Гавайи. Эти острова формировались в течение миллионов лет: лава выходила из-под морского дна, поднималась над волнами и образовывала целые за́мки. Многие из этих вулканов сейчас мертвы, но некоторые, такие как Мауна-Лоа и Килауэа, по-прежнему активны, а их недра бурлят магмой[4].

Именно Килауэа, расположенный на юго-восточной стороне острова Гавайи, для Джаггара обладал особой притягательной силой. Пара поселилась на его вершине, в отеле «Волкано-хаус», на высоте почти полутора километров над уровнем моря [5]. Они жили там три дня, и каждый день Джаггар проходил через пятикилометровую котловину – или кальдеру – на вершине Килауэа, чтобы добраться до мерцающего и изрыгающего потоки расплавленной породы кратера под названием Халемаумау в юго-западной части кальдеры. Каждый день он наблюдал, как твердые скопления вулканической породы вращаются и переворачиваются, погружаясь под волны огненного бассейна. Горячий воздух был пропитан едким сернистым дыханием. Ученый был заворожен озером лавы, окном в подземный мир. Это место отлично бы подошло для первой в Америке вулканической обсерватории.

Легко понять, почему такая потрясающая вулканическая магия вдохновила столько мифологических историй о злодеяниях богов: эти мифы дошли до нас от коренных гавайцев, которые живут на архипелаге уже около 900 лет. Пе́ле, которую часто называют богиней лавы, по сути ее воплощение [6]. Многие коренные гавайцы считают Пеле своей прародительницей. Как и в случае многих других подобных мифов, этот тоже имеет несколько вариантов, но основа в целом повторяется. Семья Пеле путешествовала с острова на остров в южной части Тихого океана, надеясь найти дом. На каждом острове была вырыта яма, которая служила временным жилищем для огня. В конце концов остров Гавайи оказался самым подходящим, и местом обитания Пеле стал кратер Халемаумау на Килауэа.

По общему мнению, Пеле – богиня с характером. Она может быть как благосклонной, так и мстительной. Многие гавайцы почитают ее, даже когда лава разрушает их дома и имущество, прежде чем остыть, формируя новые земли. Ее раскаленные потоки, как созидательные, так и разрушительные, движутся туда, куда хотят, а все искусственное на своем пути принимают как подношение [7].

Зарубежным вулканологам вряд ли удастся самостоятельно разобраться в нюансах поведения тамошнего вулкана, приехав в эту отдаленную и культурно самобытную часть мира. Знания местных всегда имеют большое значение. Духовные верования и научный метод – вещи несравнимые, но почти тысячелетний опыт жизни бок о бок с вулканами нельзя игнорировать. Килауэа извергался задолго до приезда Джаггара в 1909 году, и по прошествии десятилетий ученые, копаясь в земле, нашли в слоях породы доказательства множества древних извержений. Благодаря же устным преданиям коренных гавайцев сохранились описания еще более древних извержений Килауэа, свидетелями которых были их предки, и эти сведения – важнейший источник информации, которую не всегда можно почерпнуть только из анализа древних пород.

Но когда Джаггар впервые увидел лавовое озеро в Халемаумау в 1909 году, научных методов, позволяющих распознать физические и химические процессы, которые стояли за мощью Пеле, просто не существовало. Лавовые озера – это, по сути, вершины резервуаров магмы, которые обычно находятся глубоко под землей. Вопреки тому, что мы видим в кино, лавовые озера встречаются крайне редко. Они появлялись и исчезали в вулканах по всему миру. Сегодня общее количество долгоживущих, активных лавовых озер можно пересчитать по пальцам двух рук. Многие из них недоступны для наблюдения, причем источники опасности могут быть как экологическими (глубокий кратер с крутыми склонами), так и антропогенными (они находятся в центре зоны конфликта).

Удивительная и уникальная доступность Халемаумау стала для Джаггара определяющим фактором. Его упорство, а также поддержка местного предпринимателя из Гонолулу Лоррина Терстона (среди прочих) в конечном итоге привели к тому, что местом строительства геологической обсерватории стал Килауэа, а не Бостон.

Американский инженер Фрэнк Перрет, с которым Джаггар впервые познакомился в обсерватории на Везувии в 1906 году, прибыл на Гавайи летом 1911 года по просьбе Джаггара и быстро доказал свою полезность [8]: он провел детальные наблюдения за лавовым озером и протянул через него трос, по которому можно было спускать научные приборы.

Эксперименты на лавовом озере в начале 1910-х годов были направлены на определение его самых элементарных физических свойств. Конечно, оно горячее, но насколько? Обычные термометры не выдержали бы столь высоких температур, поэтому на Килауэа доставили изготовленные на заказ термостойкие измерители температуры длиной три метра, разработанные в Балтиморе фирмой Leeds and Northrup. Два из них – так называемые электрические пирометры – были быстро проглочены лавой и не оставили никаких показаний. Перрет вместе с Э. С. Шепардом из геофизической лаборатории Института Карнеги в Вашингтоне изо всех сил пытались решить эту проблему. У Терстона не было средств для найма помощников, поэтому он попросил собственную семью помочь ему управляться с тросом [9], прочным механическим устройством, которое тем не менее быстро поддавалось воздействию экстремальных температур лавового озера и едкой кислотности.

Успехом увенчалась третья попытка, предпринятая в июле 1911 года [10], когда впервые в истории удалось непосредственно измерить температуру расплавленной лавы. Перед тем как сгинуть в раскаленном озере, пирометр передал электрический разряд, соответствующий температуре 1000 °C. Такое трудно представить, поэтому предлагаю воспользоваться сравнением: это в 10 раз горячее, чем кипящая в чайнике вода.

Джаггар, который во время этих экспериментов отсутствовал, вернулся на архипелаг несколько месяцев спустя, а позднее подробно описал жизнь лавового озера в ряде научных работ. В одной из них, опубликованной в 1917 году [11], он обращает особое внимание на непостижимую огненную природу Халемаумау, описывая «пышущие жерла, над которыми вздымаются языки пламени… сопла, подобные природным горелкам с серой и водородом» и способные «плавить сталь».

Точная дата не установлена, но многие считают 1912-й годом основания геологической обсерватории, о которой Джаггар так давно мечтал. В феврале заключенные с Гавайских островов (штатом архипелаг станет только в 1959 году) рыли древнюю, неподатливую вулканическую породу Килауэа под фундамент для наблюдательной станции. В мае Массачусетский технологический институт назначил Джаггара главой Гавайской вулканической обсерватории (ГВО), а в июле Терстон начал выплачивать Джаггару жалованье.

Гавайская ассоциация по исследованию вулканов, созданная жителями Гавайев в 1911 году, в течение нескольких десятилетий была источником частного финансирования ГВО [12]. Они выбрали лозунг, вдохновленный главным стремлением Джаггара, – понять вулканы, чтобы избежать будущих катастроф, подобных апокалипсису на Мон-Пеле: Ne plus haustae aut obrutae urbes – «Да не будут больше разрушены города».

Геологическая служба США, в 1947 году взявшая Гавайскую обсерваторию под свое крыло, руководствуется этим принципом и сегодня. Она была создана для составления карты ценных минеральных ресурсов и государственных земель на основании закона, принятого Конгрессом в 1879 году. Вскоре она превратилась в сухопутный вариант НАСА: в нее входили ученые из всех слоев общества, которые посвятили свою жизнь разгадке тайн ледников, рек, гор, океанов, землетрясений и вулканов – отчасти для того, чтобы лучше понять чудеса Американского континента, а отчасти – чтобы защитить людей в случае геологических катастроф.

Столетие со дня основания стало для Гавайской обсерватории удивительным временем: за вулканами архипелага наблюдали ученые из разных гавайских университетов. ГВО несколько раз меняла свое местоположение, перемещаясь вокруг вершины Килауэа, но она всегда оставалась на достаточной высоте, чтобы наблюдать за бурливой топкой Халемаумау.

Килауэа – весьма активный вулкан, оправдывающий свое название («извергающий» – это один из вариантов перевода). Но 1983 год стал особенным [13]. 3 января вдоль зоны крупных разломов на восточных склонах открылись расселины в земле, из которых хлынула липкая лава. К июню многие трещины исчерпали свои запасы, и лава продолжала течь только из одного жерла. Этот очаг расплавленного вещества породил множество изменчивых, хаотично рассеянных тут и там фонтанов лавы, которые в течение следующих трех лет образовали большой вулканический конус под названием Пуу-Оо, возвышающийся на 250 метров над землей, – базилику, рожденную из пламени.

Вулкан хоть и показал себя искусным архитектором, но решил не останавливаться на достигнутом. Он продолжал извергаться. И извергаться. Шли месяцы. Потом годы. Затем десятилетия. В течение всего этого времени сотрудники ГВО продолжали наблюдать, изучать и понимать все больше. Лава текла. Иногда она проникала в города, прожигая дома со скоростью менее полутора километров в час. Любой человек мог с легкостью ее обогнать. Плотные, густые раскаленные потоки лавы неспешно пожирали людские сооружения.

В 2008 году, словно не желая отдавать все внимание публики извержениям на Пуу-Оо и вокруг него, в Халемаумау вновь появился постоянный лавовый бассейн – долгожданное возвращение после исчезновения во время недолгого, насыщенного взрывами извержения в 1924 году. Несмотря на разрушительный характер некоторых потоков лавы, выползающих из трещин на склонах, ученые, посетители и многие гавайцы были очарованы Килауэа – вулканом, который мог извергаться одновременно со склонов и вершины. И в 2018 году магматическая гора все еще казалась неудержимой.

В 2015 году Кристина Нил стала научным руководителем ГВО. Однако ее карьера вулканолога в Геологической службе США началась еще в 1983 году, в тот же год, когда Килауэа начал свое извержение, кажущееся бесконечным. Она видела и изучала вулканы по всему миру: от Галапагосских островов до Аляски и ледяного полуострова Камчатка в России. Помимо общих черт, каждый вулкан имеет собственную индивидуальность. Но в одном очень важном аспекте Килауэа не похож ни на один другой вулкан. Многие вулканы, особенно изменчивые горы на Аляске, можно увидеть только издалека. ГВО находится прямо на вершине Килауэа, а значит, его изучение становится глубоко личным опытом. «Вы живете на нем. Вы дышите его воздухом. Вы подходите к лаве и почти касаетесь ее, – рассказывает Нил. – Вы очень близки к нему как человек и как ученый. Это ни с чем не сравнить».

Хотя Нил исследовала несколько гавайских вулканов, больше всего времени она посвятила Мауна-Лоа, который находится по пути к Килауэа. Если последний – душа вечеринки, то первый наслаждался затянувшейся фазой затворничества. Некоторые из его прошлых извержений были разрушительными, и временами казалось, что они вот-вот уничтожат город Хило. Но с момента последнего извержения Мауна-Лоа в 1984 году он был зловеще тих и спокоен. Что же он задумал?

В 2008 году лавовое озеро Халемаумау после некоторого перерыва вернулось, а в марте 2018 года Гавайи отмечали десятую годовщину извержения. «В целом состояние озера (лавы) в течение последних нескольких лет было очень стабильным, – сообщил сотрудник ГВО в интервью газете Hawaii Tribune-Herald [14]. – Нет никаких признаков убыли».

Но шли дни, и что-то внутри Килауэа заволновалось. Приборы на Пуу-Оо показывали, что земля вокруг него меняет форму. В магматическом кармане накапливалось давление, как будто кто-то надувал батут внутри дома. Давление резко возросло, выталкивая магму вверх и поднимая лавовый пруд Пуу-Оо. Казалось, что где-то в Восточной рифтовой зоне (ВРЗ) может произойти еще один такой прорыв. 17 апреля 2018 года ГВО выпустила предупреждение, информируя население о вероятной опасности.

Под Халемаумау тоже что-то шевелилось. Лавовое озеро поднималось так быстро, что казалось, что оно может перелиться через берега. 24 апреля было объявлено еще одно предупреждение. Два дня спустя большой поток лавы окрасил землю пятнами расплавленной породы. Любопытно, но ничего особенно тревожного. Не было никаких признаков, что разлив будет настолько серьезным, чтобы выйти далеко за пределы кратера Халемаумау и покрыть обширные просторы кальдеры Килауэа. Даже тогда рядом с вершиной жили только ученые и гости дома отдыха «Волкано-хаус». Как ясно показали прошлые извержения, реальная опасность могла прийти со склонов.

30 апреля дно кратера Пуу-Оо обрушилось, и бассейн лавы быстро исчез из виду. Такое уже случалось раньше, поэтому само по себе это происшествие беспокойства не вызывало. Но на этот раз оно сопровождалось рядом землетрясений, шедших вниз к нижней части Восточной рифтовой зоны (НВРЗ) – месту, где за последние несколько тысяч лет произошли десятки извержений. Именно тогда, утверждает Нил, сотрудники ГВО поняли, что стоит ожидать чего-то нового. Эти землетрясения были шумом магмы, пробивающейся сквозь твердую породу. Грядет извержение в другом месте, но каким оно будет? Как долго будет продолжаться? Дни? Недели? Месяцы или даже годы?

[4]  В конце ноября 2022 г. впервые за 40 лет началось извержение вулкана Мауна-Лоа.