Вы когда-нибудь играли “пол лава” в детстве? Прыгая с мебели на мебель, стараясь не ступить на пол, потому что—очевидно—что пол это лава, и шагать по лаве будет плохо.
К сожалению, я этого не сделал, потому что в Италии, где я вырос, этой игры не существует. Тем не менее, во многих других странах лава является частью повседневной игры практически для каждого ребенка, независимо от того, испытали ли они когда-либо это в реальной жизни.
Лава (которая, как вы, несомненно, знаете, частично расплавленная порода, извергаемая вулканами) обычно происходит из мантии—среднего слоя Земли, зажатого между коркой и ядром. Как только она достигает поверхности, лава быстро охлаждает вниз и твердеет вполне, создающ новую землю
Как и взрослые (и даже дети) мы знаем, что в гостиной пол не реально лавы; мы просто притворяться. Но большинство из нас, наверное, до сих пор считают, что в мантии Земли находится лава, или что-то очень похожее. Это может разочаровать вас, чтобы узнать, что это не так.
Эта вера, вероятно, исходит из иллюстраций учебника, описывающих явление тектоники пластин, которое мы все видели в школе. Как обнаружили геологи в середине 20-го века, земная кора разбита на несколько широких, относительно тонких "плит" из твердых пород, толщиной в сотни или тысячи миль, но только в десятки миль. Эти тектонические плиты медленно перемещаются и перестраиваются на протяжении миллионов лет (так что если восточное побережье Южной Америки выглядит на карте так, как будто оно может легко прижаться к западному побережью Африки, это потому, что оно когда-то это сделало).
Довольно заманчиво полагать, что они делают это, плавая на массивном подземном океане магмы. Когда Магма сжимается через трещины-границы между плитами-происходят извержения вулканов. Это очень удовлетворительное объяснение: все части, кажется, хорошо сочетаются. Иллюстрации к учебникам лишь усиливают это впечатление: корка часто изображается в коричневом цвете (похож на почву), а мантия-в красном. Это неудачный выбор цвета, потому что связь между красным, горячим и расплавленным является немедленной и трудно дрожать.
Но красная мантия очень обманчива. Мантия должна быть представлена зеленым цветом. Это отчасти так, чтобы не предполагать, что мантия расплавлена. Но в основном, это потому, что мантия действительно является зеленый. За это отвечает зеленый минерал оливин, один из основных компонентов, составляющих мантию Земли. Мы знаем, потому что, когда Магма поднимается, она иногда выхватывает кусок мантии и выводит его на поверхность (мы называем это ксенолитом). И она зеленая.
Но она не расплавлена. Этого не было уже несколько миллиардов лет. Можно предположить иначе: температура недр Земли увеличивается примерно на 30 градусов по Цельсию за каждый километр глубины, что означает, что мантийные породы должны растаять между 27 и 40 километрами ниже поверхности. Но температура-это не единственное, что увеличивается с глубиной-давление также, и давление препятствует плавлению. Существует постоянная конкуренция между температурой и давлением, и давление почти всегда выигрывает. Поэтому в мантии Земли просто не существует надлежащих условий для таяния.
Они этого не делают, за исключением очень особых мест, отмеченных на поверхности действующими вулканами. Там все немного сложнее. Например, когда две пластины удаляются друг от друга (рифтовая зона, как большая Рифт-Долина Африки), некоторое давление ослабляется, что побуждает нижележащую мантию к расплаву. Там, где одна плита тонет под другой (зона субдукции, как американские каскады), вода вступает в игру, понижая температуру плавления мантии, так же, как соль снижает температуру плавления льда (поэтому мы кладем соль на дороги зимой). Мантия может расплавиться-просто не от нагревания в наше время.
Теперь вы знаете, что в нескольких километрах от ваших ног нет океана магмы, но вы все еще можете представить себе разреженные “магматические бассейны”, лежащие под вулканами. Мы склонны представлять, что Магма собирается в этих подземных бассейнах, ожидая, чтобы вспыхнуть. Но, как вы уже догадались, это не совсем точное описание магматической камеры. Представьте себе влажную губку и меняйте магму на воду. Большинство губки все еще твердая утес. Это потому, что условия для плавления существует (в некоторых местах), но едва—достаточно, чтобы расплавить небольшой процент рок.
Таким образом, Пол Не лава, потому что он быстро затвердеет после воздействия воздуха. Подвал—то есть мантия-тоже не лава, потому что мантия Земли не может действительно таять в большинстве мест. И нет лавового бассейна, потому что даже когда мантия тает, она делает это очень экономно.
Только в очень немногих особых местах на Земле немного мантии тает и превращается в магму. Затем он поднимается через земную кору, и некоторые из них в конечном итоге выходят на поверхность, через вулкан, как лава. Лава после этого охлаждает вниз и твердеет в утес довольно быстро. Но прежде чем это произойдет, на несколько драгоценных мгновений, пол действительно является лава.
Вы не хотите играть в игры с ним, хотя: в то время как полевые вулканологи давно знают это из опыта, студенты—бакалавры в Лестере провели исследование, которое количественно определило тот факт, что воздух на несколько метров над лавовым полом будет слишком горячим для вас, чтобы выжить-не говоря уже об игре.
Как вулканолог, я определенно могу за это поручиться! Не то, чтобы я на самом деле пытался играть “пол-это лава”, делая полевые работы, но я стоял очень близко к лаве, и вопреки тому, что мои улыбающиеся селфи предложили бы, это было болезненно жарко.
Тем не менее, наблюдать за потоком лавы близко, как взрослый профессиональный вулканолог, так же захватывающе, как играть “пол-это лава”, как и в детстве. И знание невероятных препятствий, которые лава должна была преодолеть, чтобы сформировать и сделать его до самой поверхности Земли, делает его еще более увлекательным.