Нові дані про виверження супервулканів Землі показують, що вони здатні викликати на всій планеті вулканічну зиму завдовжки вісімдесят років.
Супервулкани Землі
Нові дані про виверження Єллоустонського супервулкану (США) показують, що вони здатні викликати на всій планеті вулканічну зиму довжиною у вісімдесят років.
Масштаби її будуть такі, що Підмосков'я перетвориться на тундру, а сніг лежатиме на Російській рівнині більшу частину року.
Постраждають від нового клімату і в Америці, хоч і меншою мірою. Чому Росії та Канаді від Єллоустона може стати гірше, ніж Штатам, і чи може віковий голод після такого виверження знищити всіх людей на Землі?
Кіно та ЗМІ половину XX століття розповідали, що атомна війна знищить усіх — не вибухами, то радіоактивними дощами та ядерною зимою.
Вона, згідно з міфотворчістю пропагандистів, мала наступити від згарищ міст, запалених ядерними ударами. Сажа піднялася б угору, заслонила Сонце — і, як наслідок, роки легких морозів на екваторі та мінус 50 у середній смузі Росії.
З того часу полчища радіоактивних мутантів заполонили фільми про «ядерний апокаліпсис», а там і комп'ютерні ігри підтяглися. Кумедно, але в ці ж роки вчені з усього світу з'ясували — ядерну зброю нічого подібного зробити не може. А ось дещо інше цілком здатне, і це щось супервулкани типу Йеллоустона.
Чому нам варто заспокоїтись і перестати боятися бомби
Щоб зрозуміти, чим справді страшна вулканічна зима, нам варто порівняти її з ядерною війною. Третя світова з повним витрачанням повного арсеналу боєголовок усіх країн світу викине в атмосферу 50-150 мільйонів тонн сажі від палаючих міст. Радянські та американські дослідники «ядерної зими» ще у 1980-х за допомогою кліматичного моделювання оцінили це як катастрофу.
За їхніми оцінками, літні температури в континентальній частині Росії впадуть на 35 градусів (нижче за зимові), а в США — на 20 градусів.
І приблизно десяток років температури в обох країнах не повернуться до норми, що виключить можливість ведення нормального сільського господарства. Так, казали вчені, самі атомні удари вбили б меншу частину населення двох супердержав — але ядерна зима напевно добила б усіх, хто залишився багаторічним голодом.
У цих обчислень є кілька великих проблем. Середня потужність ядерних зарядів сьогодні - від 1,2 мегатонн і менше. Вибух такої сили не може забезпечити попадання сажі та попелу до стратосфери, звідки не йдуть дощі. А все, що потрапило нижче (в тропосферу), швидко вимивається дощами (наприклад, сумнозвісний хіросимський «чорний дощ»). Ядерна зима без влучення сажі до стратосфери неможлива. Прихильники гіпотези «зими» стали припускати, що сажа, поглинаючи сонячне світло, нагріватиметься і підніматиметься вище, все-таки досягаючи стратосфери. Але жодних експериментів такого роду ніхто не проводив, через що це припущення нічим не підкріплене.
Другий, і більш важливий момент полягає в тому, що надпотужні вибухи з викидом в атмосферу частинок, що поглинають світло, на Землі вже були. Виверження вулкана Пінатубо на Філіппінах в 1991 році мало потужність в 70 мегатонн - сильніше за будь-яку бомбу, підірвану людиною. Від того 10 мільярдів тонн твердих порід у вигляді дрібних частинок викинуло на висоту до 35 кілометрів.
Один єдиний середній вулкан дав у 60-70 разів більше викидів в атмосферу (причому більш висотних), ніж може дати атомна війна.
І це логічно: ядерні вибухи роблять на висоті, інакше рельєф захистить наземні цілі від вибухової хвилі. Вулкан же витрачає всю свою енергію над атмосфері, але в землі, чому й пилу піднімає більше.
Крім того, виверження вулканів пропонують багато діоксиду сірки (Пінатубо - 20 мільйонів тонн). SO2 відразу ж породжує потужні антипарникові аерозолі, які куди небезпечніші за сажі від ядерних згарищ. Сажа не дає нагріватися Землі, але гріє атмосферу навколо себе. Зрештою, це тепло має періодично розривати «сажову ковдру» планети, даючи поверхні нагріватися.
Сірчані аерозолі просто відбивають енергію Сонця в космос - тобто повітря не нагрівається навіть на висоті. Зазвичай діоксид сірки та її похідні безпечні, вони швидко вимивається з тропосфери дощем. Пінатубо і потужніші виверження вулканів страшні тим, що закидають SO2 в стратосферу, де дощів немає, і звідки аерозолі можуть опуститися вниз лише дуже повільно — під власним тягарем.
Легко помітити, що в 1991 році Пінатубо забруднив атмосферу в десятки разів сильніше, ніж ядерна війна. І що ж, невже температура впала на 20-35 градусів? Середні глобальні температури 1991—1993 років справді знизилися — щоправда, на 0,5 градусів. Історії про ядерну зиму на цьому тлі виглядають дуже сумнівно. Та й автори робіт про неї жодним словом не згадують про те, як 150 мільйонів тонн «ядерних» викидів в атмосферу зможуть зробити те, чого не подужали й 10 мільярдів тонн реальних вулканічних викидів.
Що можуть вулкани, і що супервулкани
Варто розуміти: 70 мегатонн Пінатубо у 1991 році – це досить невелике виверження. Кракатау 1883 року дав 200 мегатонн і 25 кубічних кілометрів викидів, Тамбора 1815 року — 800 мегатонн. Після Тамбори (мільярди тонн викидів попелу та SO2) у червні 1816 року почалися снігопади в штаті Нью-Йорк, а це на південь від Сочі. У Квебеку тоді за кілька днів випало 30 сантиметрів свіжого снігу.
Місяць на небі часто виглядав то блакитним, а то й зовсім зеленим — частинки, викинуті виверженням, спотворювали звичайні кольори небесних тіл.
Наша країна серйозно постраждала лише від одного такого виверження — перуанського вулкана Уайнапутіна 1600 року. Після влучення сірчаних аерозолів в атмосферу їх швидко розносить по всій планеті. Тому літні морози стали тоді у нашій країні частим гостем. У 1601-1603 роках урожаю в країні не було, від чого почався Великий голод і Смута.
Але, чесно сказати, і це все дрібниці. Перелічені вулкани — звичайні, яких розпечений рідкий розплав надходить із земної кори.
Куди небезпечніші супервулкани, адже до них магма приходить з верхньої мантії, де тиску і температури набагато вищі.
70 000 років тому в Індонезії вибухнув один такий супервулкан Тоба. Потужність виверження розрахувати важко, але зрозуміло, що вона була набагато більше ядерного арсеналу людей.
У повітря піднялося 7 трильйонів тонн твердих частинок, із них 2 трильйони — попелу. «Ядерна зима» із її 150 мільйонами тонн сажі на цьому тлі — дитячі іграшки. Настала справжня вулканічна зима. Середньорічні температури впали, за сучасними оцінками - на 1-3 градуси. Здається, що небагато, але це різниця середньорічної температури між Ярославлем (плюс три) та Мурманськом (плюс один). Під Ярославлем, нагадаємо, є поля, а довкола Мурманська — тундра.
Вбивав не лише холод. Справа в тому, що на кожен градус падіння середньорічних температур на кілька відсотків знижується випаровування води із земної поверхні. Без випарів нема де братися воді для дощів над сушею. У багатьох регіонах настала багаторічна посуха. Своїми скромними двома градусами Тоба знищила більшу частину тих, хто тоді жил Homo sapiens.
По Південній Азії окрім холодів та посухи вдарила ще й загибель ґрунтів. В Індії шар попелу, що випав після цього виверження (нагадаємо, воно відбувалося в далекій Індонезії) досяг 10-15 сантиметрів. На засипаних ним ґрунтах довго не росли жодні рослини, травоїдні тварини почали вмирати, а за ними — і мисливці. Майже всі люди, які встигли вийти з Африки, загинули, і навіть на Чорному континенті загальна кількість людей впала до кількох тисяч.
Єллоустон: головний калібр
Добре, Тоба різко знизила чисельність нашого виду та знищила всіх людей-колоністів в Азії. А що ж Єллоустон, яким так лякають ЗМІ?
Нова робота американських геологів з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (США) показала, що останнє велике виверження Йєллоустона 639 000 років тому насправді було одразу двома виверженнями — з перервами у сторіччя. Загалом тоді в атмосферу викинуло понад тисячу кубічних кілометрів попелу — багато трильйонів тонн.
Найцікавішим у роботі виявилися виміри температур за шарами, які йшли відразу за виверженнями. Обидва рази середньорічна температура падала більш як на три градуси. Те, що сталося, рівносильно перетворенню середньої смуги Росії в тундру Кольського півострова. Що особливо важливо, тривалість обох вулканічних зим 639 тисяч років тому склала близько 80 років поспіль.
Уявімо, що такого роду виверження трапиться завтра. Найсильніше постраждають північні країни, особливо Канада та Росія. Клімат цих місць і так не дуже сприятливий для землеробства. Волгоград і Ростов-на-Дону, зі своїми +8?9 градусів Цельсія, теоретично збережуть можливість сільського господарства — щоправда, лише на рівні Підмосков'я і Тульської області.
От тільки дощів на ці землі може й не впасти — 80 років поспіль.
Хто вирощуватиме хліб у таких умовах? На імпорт з-за кордону, як за радянської ери, розраховувати безглуздо. Тодішній експортер № 1 (США), а заразом і Канада, накриються товстим шаром попелу, на якому взагалі не зростатиме нічого. Так, Флориду та Каліфорнію попіл не дістане, але ж третини мільярда жителів Штатів теж треба буде щось їсти. Урожаї впадуть і там, де попелу не буде. ЄС навряд чи зможе експортувати щось після падіння середньорічних температур на три градуси.
Зниження врожаїв підкосить і Африку з Латинською Америкою, без дощів це неминуче. Але про продовольчу допомогу ООН краще одразу забути. 80 років безпросвітного голоду змусить усіх накопичувати все, що зможуть виростити. Ніхто не допомагатиме нікому за своїми кордонами. Навіть якщо в якийсь рік зерна буде вдосталь, кожен розсудливий правитель просто покладе його на сховища. Важко сказати, скільки людей загине від Єллоустона в США, але точно можна сказати, що голод і холод стануть катастрофою планетарного масштабу, від якої ніхто не сховається. До кінця 80 років вулканічної зими населення найпівнічніших країн може помітно скоротитися.
Звичайно, це будуть не всі «бонуси» нового супервиверження Єллоустона. 80 років мурманського клімату перетворять ліси, що оточують нас, в тундру або лісотундру. Сніг покриватиме Російську рівнину більшу частину року. Про долю Сибіру ми просто скромно промовчимо: кожен може уявити її сам.
Завжди може бути гірше
Якщо вам випадково здалося, що перетворення Батьківщини на снігову пустелю та загибель невідомої кількості мільйонів людей від вікового глада — це проблема, то поспішимо вас втішити. В історії планети були випадки і гірші.
Самі по собі супервулкани вдарити сильніше за Єллоустон не можуть. Так, від трильйонів тонн попелу в стратосфері багато хто помре. Але, як ми знаємо з історії нашого роду Homo, людина так просто не гине. Ми дуже міцні. Навіть напівголі мисливці в Африці 70 000 років тому лише втратили основну частину населення. 639 тисяч років тому на Землі було кілька видів того ж роду Homo. Жоден із них, як ми знаємо, не вимер. Сьогоднішні люди вміють робити консерви, можуть вирощувати дріжджі, робити промислові теплиці, які підігріваються водою від електростанцій. Вони впораються. Хоча й не все.
Однак супервулкани можна сильно підстебнути. Ні, журналістські історії про те, що ядерні бомби можуть запустити Єллоустон, не мають жодного стосунку до реальності. Частота сейсмічних хвиль, здатних запустити супервиверження набагато нижче ніж ті, що можуть породити навіть найпотужніші термоядерні бомби. Але є у Всесвіті сили набагато страшніші навіть за найкращі наші бомби.
66 мільйонів років тому астероїд близько десяти кілометрів у діаметрі вдарив у Землю там, де зараз Мексика. Потужність вибуху при цьому склала 100 мільйонів мегатонн - 12 000 сучасних ядерних арсеналів людей. Поперечні та поздовжні сейсмічні хвилі від події обійшли всю планету і склалися в протилежній східній півкулі. Ще до астероїда далеко на Сході почали вивергатися вулкани, які створили Декканські трапи — величезні лавові поля, що колись займали півтора мільйони квадратних кілометрів. Відразу після удару притоку магми з мантії в цей район різко посилився.
Уявіть, що ви наповнили великий гумовий м'яч водою і на одній із сторін пробили маленьку дірочку. Потім хтось узяв і завдав потужного удару по м'ячу кувалдою — з протилежної сторони дірочці. Що трапиться зі струменем, що випливає з отвору? Удар астероїда Чиксулуба посилив вулканізм по всьому світу — і в тому числі на Індостані. Понад 70 відсотків декканських трапів вилилися відразу за ударом астероїда.
Масштаби вулканічної зими, викликаної Декканськими траппами, набагато сильніші за йєлоустонську розминку. Виливання лави йшли десятки тисяч років, і весь цей час температура на Землі залишалася дуже низькою, а опади мізерними. З динозаврів вижила лише одна група манірапторів – тих, хто дав початок птахам. Та й ті, судячи з усього, подолали катастрофу Чиксулуба і Декканських трапів тільки тому, що вже вміли літати і втратили зуби, а це сильно допомагало шукати їжу, що стала рідкістю.
Не можна сказати, що 66 мільйонів років тому сталася найстрашніша катастрофа. 252 мільйони років тому підозріло схожа історія сталася у Сибіру. Сибірські траппи ще більше від Декканських. На жаль, ми не знаємо, де міг впасти астероїд, здатний спровокувати сибірську катастрофу. Справа в тому, що океанічна кора, куди мав прийтись удар, «не живе» понад 200 мільйонів років. Вона помітно важча за континентальну, і постійно тоне в мантії, де її розплавляє без сліду.
Донедавна вважалося, що найбільше пермське вимирання було викликане різким зростанням температур, яке принесли викиди вуглекислого газу. У 2017 році нова робота швейцарських дослідників показала, що все було так само, як із вимиранням динозаврів.
Викиди попелу та діоксиду сірки, навпаки, призвели до різкого падіння температури та найсильнішого заледеніння. Тільки пермське вимирання було страшніше, ніж динозаврів, що вбив: 252 мільйони років тому масово вимерли навіть комахи, чого 66 мільйонів років тому все ж таки не трапилося.
Якщо завтра війна, якщо завтра у похід — у нас, як завжди, ніхто не готовий
Попри деякі розповіді преси, люди поки що не вміють передбачати виверження супервулканів. Чи рвоне завтра Єллоустон, чи супервулкан Флегрейських полів знову засипе Європу попелом до Донбасу, як 40 000 років тому? Чесно сказати ніхто не знає. З таким самим успіхом вони можуть спати ще десятки тисяч років.
Але що, якщо все ж таки це станеться? Так, ми не можемо ні передбачити, ні зупинити супервиверження. Але люди як вид його переживуть, хоч і з мільйонними жертвами. Складніше, якщо на планету впаде великий астероїд, і спонукає жахливі виверження типу тих, що створили Декканські або Сибірські трапи. Сьогодні засобів протиастероїдної оборони планета не має. Однак поки що не помітно і великих астероїдів, чиї орбіти можуть перетнутися із земної. Але якщо вони з'являться, швидко відреагувати на загрозу не вийде. У нас немає потрібних надважких ракет, та й підрив такого астероїда не найпростіша справа.
Заздалегідь можна помітити лише ті, що належать нашій Сонячній системі. У них орбіти, по яких вони рухаються навколо Сонця. У жовтні 2017 року астрономи вперше побачили астероїд, що може з'являтися без жодного попередження. Це міжзоряний астероїд A/2017 U1, відкритий лише 14 жовтня 2017 року. За три дні до цього він зблизився з нашою планетою на 24 мільйони кілометрів. Об'єкт прийшов до нас, ймовірно, із системи Веги. Оскільки тіло наблизилося з боку Сонця, до останнього моменту його не було видно в телескопи — світило затуляло A/2017 U1.
Такий «подарунок долі» запросто може призвести до нової серії катастрофічних вивержень вулканів. Найімовірніше, пережити нову пермську катастрофу ні люди, ні інші великі тварини не зможуть.