Зафиксированы мощные вулканические извержения глубоко под океаном

Дно океана практически не изучено, и его изображения гораздо менее детализированы, чем поверхности Марса, Луны и Венеры. Если спустить воду из океанов, откроется обширный и по большей части неизвестный вулканический ландшафт. Фактически, большая часть вулканической активности Земли происходит под водой и на глубине нескольких километров в глубоком океане.

Но в отличие от наземных вулканов, чрезвычайно сложно даже обнаружить, что извержение произошло на морском дне. Так что, ученым еще многое предстоит узнать о подводном вулканизме и его роли в морской среде.

Ученые не осознавали истинных масштабов океанического вулканизма до 1950-х годов, когда они открыли глобальную систему срединно-океанических хребтов. Это открытие стало ключевым в теории тектоники плит. Сеть вулканических хребтов простирается более чем на 60 000 километров по всему земному шару. Последующие исследования привели к обнаружению множества жерл, где богатые минералами «гидротермальные» флюиды (нагретая вода в земной коре) выбрасываются в глубокий океан.

Эти системы, управляемые теплом от подстилающей магмы, влияют на химию всего океана. В жерлах также обитают «экстремофилы» — организмы, которые выживают в экстремальных условиях и которые когда-то считались неспособными поддерживать жизнь. Но остается много вопросов. Долгое время считалось, что глубоководные извержения сами по себе довольно неинтересны по сравнению с разнообразием типов извержений, наблюдаемых на суше.

Наземные вулканы производят магму, подобную той, что находится на морском дне, например, на Гавайях или в Исландии. Они часто вызывают впечатляющие взрывные извержения, рассеивая вулканический пепел (называемый тефрой). Этот тип извержения считался маловероятным в глубоком океане из-за давления вышележащих вод.

Недавно мы писали о том, как новый метод поможет предсказывать извержения вулканов на годы вперед. Вам будет интересно почитать эту статью.

Но собранные с помощью дистанционно управляемых подводных лодок данные показали, что отложения тефры на морском дне удивительно распространены. Некоторые морские микроорганизмы (фораминиферы) даже используют этот вулканический пепел для создания своих раковин.

Эти извержения вызваны расширением пузырьков углекислого газа. Пар, который в значительной степени является причиной взрывных извержений на суше, не может образовываться при высоком давлении.

Ученые также обнаружили массивные области гидротермального флюида в океане над вулканическими хребтами. Эти загадочные области нагретой, богатой химическими веществами воды известны как мегаплумы. Их размер поистине огромен: объемы могут превышать 100 кубических километров, что эквивалентно более чем 40 миллионам олимпийских бассейнов. И хотя кажется, что они связаны с извержениями на морском дне, их происхождение остается загадкой.

Тайна мегаплумов

В своем исследовании ученые использовали математическую модель для объяснения распространения подводной тефры через океан. Благодаря подробному картированию месторождения вулканического пепла в северо-восточной части Тихого океана мы знаем, что эта тефра может распространяться на несколько километров от места извержения.

Это не может быть легко объяснено приливами, или другими океаническими течениями. Подобно атмосферным шлейфам, наблюдаемым на земных вулканах, они сначала поднимаются вверх через воду, а затем распространяются по горизонтали.

Теплопередача, необходимая для приведения в движение этого потока и уноса с собой тефры, на удивление велика и составляет около одного тераватта (вдвое больше, чем требуется для одновременного питания всей территории США). Работа ученых предоставляет убедительные доказательства того, что мегаплумы связаны с активными извержениями на морском дне и что они формируются очень быстро — вероятно, в считанные часы.

Итак, каков же конкретный источник этого интенсивного поступления тепла и химикатов, которое в конечном итоге создает мегаплум? Самый очевидный кандидат — это только что извергнувшаяся расплавленная лава. Результаты исследований подтвердили такую ​​гипотезу. Они показывают, что образование мегаплумов происходит одновременно с извержением лавы и тефры. 

Хотя создание мегаплумов тесно связано с извержениями на морском дне, они в первую очередь обязаны своим происхождением опустошению резервуаров гидротермальных флюидов, которые уже присутствуют в океанской коре. По мере того, как магма продвигается вверх, питая извержения морского дна, она может увлечь за собой эту горячую (более 300 градусов по цельсию) жидкость.

Экстремальная жизнь

Теперь мы знаем, что в породах под поверхностью живут различные микроорганизмы. Каким бы поразительным ни было открытие экстремофильных форм жизни вокруг гидротермальных источников, это открытие еще больше продвинуло наши представления о том, что такое жизнь и где она может существовать.

Тот факт, что мегаплумы происходят из коры, согласуется с обнаружением таких бактерий в пределах некоторых мегаплумов. Быстрое излияние флюидов на самом деле может быть основным механизмом, который распространяет эти микроорганизмы из их подземного происхождения. Если это так, то глубоководная вулканическая активность является важным фактором, влияющим на географию этих экстремофильных сообществ.

Некоторые ученые считают, что необычные физические и химические условия, связанные с гидротермальными системами на морском дне, могли обеспечить подходящую среду для зарождения жизни на Земле. Следовательно, мегаплумы могли быть вовлечены в распространение жизни по океану.

Если жизнь можно найти где-то еще в нашей солнечной системе, то гидротермальные жерла также были обнаружены на спутнике Сатурна Энцеладе. В отсутствие других источников питательных веществ и света эти типы организмов — возможно, первые на нашей планете — обязаны своим существованием теплу и химическим веществам, поставляемым магмой из вулканов на морском дне.

Читайте также: Где сосредоточено больше всего вулканов? Список стран

Хотя возможность лично наблюдать глубоководное извержение пока маловероятно, предпринимаются усилия по сбору данных о подводных вулканических событиях. Этим занимается обсерватория у Осевого вулкана в Тихом океане. Этот набор инструментов на морском дне может передавать данные в режиме реального времени, фиксируя события по мере их возникновения.