By Вулкани, що їх вважають спокійними, оскільки їхні ерупції відбуваються зазвичай без ексцесів, іноді здатні вибухнути без попередження – так було з горою Таравера в Новій Зеландії, ерупція якої в 1886 році вбила чимало осіб і спричинила значну матеріальну шкоду – пише Гаріні Барат у журналі Scientific American.
Геологи давно розмірковують над тим, чому іноді вулкани проходять через таку раптову і грізну зміну – каже геофізик Даніло Ді Генова з Байройтського університету, що в Німеччині. Ді Генова і його колеги доводять у Science Advances, що таку катастрофічну за наслідками метаморфозу можуть спричинити маленькі зеренця, звані нанолітами, які виникають у магмі, що напливає, і які є в сто разів меншими від бактерії середнього розміру.
На думку науковців, кристалики збільшують в’язкість магми, блокуючи вулканічним газам вільний вихід із рідкої скелі – тоді росте тиск, даючи імпульс для раптової ерупції. Дослідники за допомогою електронної мікроскопії знайшли наноліти у вулканічному попелі багатьох активних вулканів, зокрема Етни в Італії та Тамбори в Індонезії.
Потім дослідили, як наноліти виникають у порівняно нев’язкій магмі, яка після охолодження перетворюється в базальт. Зазвичай гази легко вилітають із магми цього типу, завдяки чому вона вільно випливає з кратера. Автори досліджень отримали наноліти в лабораторії, розплавлюючи базальт, а потім раптово його охолоджуючи. Цей останній процес відіграє ключову роль: під час ерупції магма втрачає тепло, підіймаючись у комині вулкана. Експерименти показали, що наноліти утворюються лише тоді, коли втрата тепла відбувається в певному темпі – пояснює Ді Генова.
“Магма – це багатокомпонентна система, що переважно складається із кремнію та кисню, – каже Ді Генова. – Іншими складниками, зокрема, є алюміній, вапно й залізо. Останній елемент, здається, відіграє найважливішу роль у виникненні нанолітів”. Більшість із них – це кристалики окису заліза з мізерним додатком алюмінію. А оскільки залізо є в магмі всіх видів, грізні кристалики можуть формуватися в багатьох випадках.
У наступному етапі дослідники створили штучну магму і спостерігали, чи наноліти збільшують її в’язкість. Для цього науковці використали кремнієву олію (за кімнатної температури вона є такою ж в’язкою, як і базальтова магма під час ерупції), додаючи до неї скляні кульки, що розміром і формою імітували наноліти. Дослідники спостерігали, що навіть у невеликих концентраціях ті наночастинки охоче єдналися між собою, ускладнюючи проходження рідини.
У справжньому вулкані магма, яка швидко гусне, затримує пухирці газу, які збільшують у ній тиск. Це призводить до того, що магма замість гладкого протікання викидається раптово, що закінчується вибухом.
“Це чудове дослідження стосується гарячої наукової проблеми, яка цікавить нас давно”, – каже Ейнат Лів, геолог із Колумбійського університету, який не входив до складу групи. “Важливо й нелегко тепер буде додати цю інформацію до майбутніх математичних моделей вулканів”, – підкреслює він.
