Вулканы, которые считаются мягкими, выпускающими устойчивые потоки лавы, иногда могут взрываться без предупреждения-как это произошло в Новой Зеландии на горе Таравера в июне 1886 года, вызывая массовые разрушения и гибель людей. Геологи уже давно задаются вопросом, почему вулканы совершают этот внезапный и опасный переход, говорит ученый земли Данило Ди Дженова из Университета Байройта в Германии.
Ди Дженова и его коллеги предлагают в научных достижениях, что такой катастрофический переход может начаться с кристаллических зерен, называемых нанолитами, которые могут образовываться в растущей магме и составляют всего около 1/100 размера средней бактерии. Исследователи говорят, что эти зерна делают магму более вязкой, предотвращая выход вулканических газов из расплавленной породы. Это создает давление, подготавливая почву для сильного взрыва.
Используя электронную микроскопию и спектроскопические инструменты визуализации, ученые обнаружили нанолиты в пепле действующих вулканов, включая гору Этна в Италии и Тамбору в Индонезии.
Затем команда исследовала, как нанолиты формируются в сравнительно жидком типе магмы, которая становится базальтовой, когда остывает. Такая низковязкая магма обычно позволяет газам легко выходить, что приводит к плавным лавовым потокам. Исследователи производили нанолиты в лаборатории, плавя базальт и затем быстро охлаждая его. Процесс охлаждения имеет решающее значение: во время извержений магма теряет тепло, поднимаясь к вершине вентиляционного отверстия. Исследование показало, что нанолиты будут формироваться только в том случае, если скорость теплопотерь будет правильной, объясняет Ди Дженова.
"Магма-многокомпонентная система, в основном состоящая из кремния и кислорода”, - говорит Ди Дженова. - В нем есть и другие элементы, такие как алюминий, кальций и железо, последний из которых, по-видимому, является наиболее важным элементом в формировании нанолитов.” Большинство нанолитов представляют собой кристаллы оксида железа со следами алюминия, добавляет он. А поскольку железо содержится во всех магмах, такие кристаллы могут образовываться в различных типах магмы.
Затем исследователи создали искусственную магму, чтобы показать, что нанолиты повышают вязкость. Они использовали кремниевое масло (которое так же вязко при комнатной температуре, как базальтовая магма во время извержения), добавляя стеклянные сферы, чтобы имитировать нанолиты по форме и размеру. Ученые обнаружили, что даже при относительно низких концентрациях наночастицы имеют тенденцию слипаться вместе, нарушая свободный поток жидкости. В реальном Вулкане это внезапное увеличение вязкости магмы могло бы задержать пузырьки выходящего газа. В конце концов давление должно было вырасти настолько, чтобы вытолкнуть сгустки магмы все сразу, а не в непрерывном потоке, что привело бы к взрыву.
"Это захватывающее исследование, которое затрагивает вопрос, который у нас был в течение длительного времени”, - говорит геолог Колумбийского университета Эйнат Лев, который не участвовал в новом исследовании. “Будет важно и сложно выяснить, как включить эту информацию в будущие вулканические модели.”
Эта статья была первоначально опубликована под названием "Crystal Power" в журнале Scientific American 324, 1, 17 (январь 2021 г.)doi:10.1038/scientificamerican0121-17
Спасибо за внимание.))
