Вулкан

Но как определить, что вулкан близок к энергической разрядке накопившихся глубинных сил, и этим получить возможность хотя бы в малой мере содействовать предупреждению тяжелых последствий грядущей катастрофы?

Один из древнейших способов предсказания приближающегося извержения опирается на наблюдения температурного режима вулканов. Жители Центральной Америки передавали от отца к сыну примету, согласно которой пробуждения вулкана надо ждать, если трава на его склонах неожиданно засыхает (потому что почва начинает чрезмерно прогреваться глубинным теплом). Впоследствии этот способ был проверен по измерениям температуры водных источников и газовых струй фумарол и дал удовлетворительные результаты. В 1970 году наблюдениями из космоса (съемкой в инфракрасных лучах) было зафиксировано неожиданно усилившееся тепловое излучение вулкана Беренберг на о. Ян-Майен в Норвежском море. Хотя вулкан в историческое время не обнаруживал признаков деятельности, было предсказано извержение, которое произошло 20 сентября 1970 года.

Другая старейшая попытка прогнозирования вулканической деятельности связана с изучением периодичности извержений. У вулкана Махира в Японии промежутки между извержениями с 634 по 1552 год составляли от 115 до 230 лет; затем, до 1838 года они были не больше 87 лет, а с 1938 года по настоящее время не превышают 10 лет. Таким образом, частота извержений увеличивается и по мере истечения десятилетнего интервала опасность катастрофы нарастает. У вулкана Мауна-Лоа на Гавайских островах с 1832 по 1968 год промежутки между извержениями продолжались от 2 до 210 месяцев. Среднестатические данные указывают на возможность одного извержения через каждые 42 месяца. Однако существуют вулканы (например, Везувий), в деятельности которых никакой закономерности периодичности установить не удается

Весьма обнадеживающие результаты дает изучение сейсмической активности вулканов. 29 сентября 1955 года Г. С. Горшков зарегистрировал в районе бездействующего вулкана Безымянный первое землетрясение со смещением почвы в 100 мкм. В октябре число сотрясений колебалось уже от 100 до 200 в сутки, а смещения почвы достигали 1000 мкм. Извержение вулкана началось 22 октября 1955 года и закончилось 30 марта 1956 года. Путем измерения сейсмических колебаний удалось предсказать приближение извержений многих других вулканов в разных районах земного шара.

С развитием интереса к прогнозированию появилась разветвленная сеть вулканологических станций и лабораторий, контролирующих состояние вулканической стихии в опасных зонах. Начали изучаться пластические деформации горных пород, вспучивания слоев горных пород на склонах вулканических конусов, изменения магнитного поля и поля силы тяжести в районах вулканов, вариации химического состава вулканических газов и вод. Все эти исследования вносят свой вклад в проблему предсказывания извержений. Однако поведение каждого вулкана индивидуально и универсального рецепта для прогнозирования нет. Качество прогноза зависит от полноты комплекса наблюдений над вулканом. Не все признаки активизации вулканической деятельности могут проявляться одновременно и с одинаковой интенсивностью, поэтому наибольшая вероятность прогноза достигается многообразием и систематичностью проводимых исследований. По словам Гаруна Тазиева, как бы тщательно не готовился прогноз, никогда нельзя до конца быть уверенным в том, что он осуществится. Своими наблюдениями мы фиксируем лишь внешние признаки подступающего извержения. Внутренние же процессы, идущие в это время в недрах, остаются нам неизвестными. В частности, остается полностью непонятным «спусковой механизм» извержения, та причина, которая заставляет вулкан извергаться именно в данную минуту; если этот «механизм» не «срабатывает», то при всех положительных предвестниках извержение может и не состояться. Поэтому мы можем предсказать в лучшем случае приближение извержения, но нам не дано определить точное время начала готовящейся феерии. В то же время, заключает свой анализ выдающийся вулканолог, «многие извержения происходят вопреки всяким предсказаниям».

Впечатляющей иллюстрацией к этим словам является бедствие, разразившееся в ноябре 1985 года в Колумбии. В результате неожиданного извержения вулкана Аренас в горах Невада-де-Руис здесь под грязе-каменными лавинами и тучами горячего пепла погибло 23000 человек, из них почти 22000 в г. Армеро, который был полностью сметен с лица земли. Установленная после этого служба наблюдения за вулканом предсказала возобновление вулканической деятельности. Из предполагаемо опасных районов в середине декабря было эвакуировано население, но повторного извержения не произошло.

В общем, надо сказать, что при тщательных и долговременных наблюдениях приближение большинства извержений удается предвидеть. Однако предсказать характер течения процесса извержения и поведения вулкана нельзя, потому что учет конкретных факторов, влияющих на развитие явления, невозможен.

С проблемой прогнозирования тесно смыкается проблема предотвращения извержений и управления ими. Имеется проект итальянских инженеров, озабоченных вулканической опасностью, тяготеющей над благодатными районами этой европейской страны. Составители проекта предлагают перекрыть плотинами проливы, соединяющие Средиземное море с другими бассейнами Мирового океана. Тогда под влиянием испарения объем воды в замкнутом морском водоеме уменьшится, соответственно понизится нагрузка на земную кору, а это приведет к ослаблению вулканизма. Подобные разработки весьма далеки от совершенства, но показательно, что человеческое воображение начинают волновать столь смелые идеи.[3]

Влияют ли вулканы на озоновый слой?

В наши дни как никогда остро стоит вопрос о том, сможет ли человечество выжить в условиях, когда миллионы тонн отравы ежегодно выбрасываются в атмосферу? Один из первых тревожных сигналов – уменьшение содержания озона в земной атмосфере. Озон, как известно, – это одна из форм существования кислорода, когда в молекулу объединяются не два, а три атома. Больше всего озона на высоте от 15 до 30 км. Именно этот слой атмосферы поглощает губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение Солнца. Вот почему так обеспокоены биологи, медики, экологи тем, что озона становится меньше. Расширяются озоновые "дыры" над нашей планетой.

Американские ученые Сюзанна Соломон и Девид Хоффман считают, что сильные извержения вулканов и уменьшение содержания озона в земной атмосфере, возможно, связаны между собой. Сильное извержение вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 году вызвало в Северном полушарии падение содержания озона на 10%. В 1992 году на Филиппинах произошло извержение вулкана Пинатубо – одно из наиболее мощных в ХХ веке. Выброшенный пепел выпал на большой площади, а мельчайшие его частицы образовали огромное облако, опоясавшее весь земной шар по экватору. В его центральной части содержалось мало озона, а по краям – много диоксида серы, которого при извержении было выброшено в атмосферу более 20 миллионов тонн. Пепловое облако вулкана Пинатубо, как и вулкана Кракатау в 1883 году, к некоторому общему понижению температуры, так как пепловые частицы образуют экран, задерживающий солнечный свет. С космических спутников было зарегистрировано присутствие в атмосфере соединений хлора и некоторых других "неполезных" газов в большей, чем обычно концентрации. Если предположения американских ученых окажутся правильными, то картина разрушения озонового слоя может стать более ясной. Не только деятельность человека виновата в этом разрушении; вероятно, и геологические процессы тоже вносят свою лепту. [6]

Заключение

В 70-е годы XX столетия известный советский вулканолог Е.К.Мархинин обнаружил в пеплах, выброшенных вулканами Камчатки и Курильских островов, такие необычные для вулканических извержений органические продукты, как аминокислоты, углеводы (сахара), составные части нуклеиновых кислот, порфиринов и т. п. Находка таких соединений, близких к соединениям, непосредственно участвующим в строении живого вещества, послужила основанием для построения гипотезы о глубинном химическом синтезе предбиологических комплексов и о возможном происхождении жизни на Земле из подобных комплексов, вынесенных извержениями на поверхность на заре геологической истории нашей планеты.

При всей эффектности и внешней убедительности этой гипотезы она весьма уязвима, потому что проходит мимо факта присутствия подобных соединений биологического происхождения в формациях земной коры, откуда они могут попасть в каналы вулканов. Кроме того, осталось неучтенным недавно открытое, но уже достаточно изученное явление аллелопатии (взаимодействия), широко развитое в мире растений. Дело в том, что растения для защиты от враждебных им флористических сообществ и зловредных бактерий выделяют в почву и окружающий воздух особые высокоактивные летучие вещества, с помощью которых воздействуют на окружающую среду, подавляя своих врагов и способствуя развитию нужных растительных видов и микробов. В состав этих веществ входят эфиры, масла, фитонциды, углеводороды, сахара, спирты, белки, аминокислоты и т. д. Воздушный океан насыщен огромными количествами таких соединений: по данным американского биолога Э. Раиса, советских ученых Б. П. Токина, действительного члена АН УССР А.М.Гродзинского, только эфиромасличные растения Земли выбрасывают в атмосферу 170 млн. т органических веществ в год. При таком изобилии их в воздухе нельзя не считаться с возможностью захвата аминокислот и других сложных продуктов жизнедеятельности растений пеплом при его прохождении через атмосферу, тем более на Камчатке и Курильских островах, где в лесах растут такие активные поставщики фитонцидов, масел, смол и эфиров, как черемуха, магнолия, кедровый стланик, пихта, ель, и еще совершенно не изучена аллелопатия растительного океанского планктона.

Таким образом, вопрос о неорганическом синтезе «предбиологических соединений», найденных в вулканическом пепле, остается и останется открытым до тех пор, пока при извержениях вулканов не удастся провести «чистый эксперимент», т. е. получить стерильные пробы, изолированные от попадания в них органического вещества из осадочной оболочки и из атмосферного воздуха.

Что же касается участия «предбиологических систем», образованных вулканами, в происхождении жизни на Земле, то имеет смысл вернуться к мнению академика О. Ю. Шмидта, который еще несколько десятилетий назад говорил, что едва ли следует привлекать в помощь вторичные органические соединения вулканов при обилии в составе Протоземли первичных органических молекул космической природы.

Роль вулканов в развитии жизни на Земле велика, но совсем в другом плане. Вулканические извержения, вынося из глубин питательные вещества и биостимуляторы, способствуют расцвету органической жизни на прилежащих территориях. Яркий пример тому мы находим опять же на Камчатке и Курильских островах, где в суровых природных условиях развивается гигантизм растительных форм (трава шеломайник достигает в высоту 2,5–3 м, а плоды шиповника достигают размеров небольшого яблока) и сохраняются реликты теплолюбивой дочетвертичной флоры. В то же время вулканическая деятельность оказывает на живые организмы и отрицательное влияние: частицы вулканического пепла, загрязняя атмосферу, экранируют тепловое излучение Солнца, вследствие чего затрудняется фотосинтез и ухудшаются условия жизни растений. По мнению климатологов, пепел, рассеявшийся в стратосфере после извержения мексиканского вулкана Эль-Чичон в 1981 году, через три года вызвал понижение температуры в Северном полушарии в среднем на 0,5–1 °С. Предполагается, что продолжительные эпохи крупных вулканических извержений в геологическом прошлом могли вызывать длительные похолодания и даже глобальные оледенения нашей планеты с соответствующим изменением растительного и животного мира.

Однако только этими эпизодическими связями зависимость жизни на Земле от вулканических извержений не исчерпывается. Вулканы являются основным поставщиком на поверхность Земли воды, без которой существование живых организмов невозможно. По представлениям современных геохимиков, из 1644·1015 т воды, составляющей гидросферу нашей планеты, до 70% (1138·Ю15 т) выделено из магмы в результате вулканической деятельности. Без извержений вулканов вся эта вода оставалась бы погребенной в недрах и условия для развития жизни отсутствовали, так как первичная вода космического происхождения была бы потеряна в ходе эволюции планеты.

Кроме того, вулканы являются непрерывными поставщиками на поверхность Земли глубинного углерода. Весь этот углерод частично усваивается живыми организмами, а частично связывается химически и затем возвращается в земную кору в виде органогенных и хемогенных горных пород (каустобиолитов и карбонатов). Для существования новых поколений организмов необходимо поступление из недр новых порций углерода, что обеспечивается деятельностью вулканов. В активные вулканические эпохи органическая жизнь, в связи с обильным притоком глубинного углерода, расцветает, ослабление же вулканической деятельности вызывает сокращение жизни. Без вулканической деятельности жизнь на Земле прекратилась бы, так как остановился бы приток важнейшего биоэлемента, из которого строятся молекулы живого вещества.

Советский ученый, член-корреспондент АН СССР А. Б. Ронов так сформулировал геохимический принцип сохранения жизни: жизнь на Земле возможна до тех пор, пока наша планета активна и происходит обмен веществом и энергией между недрами и поверхностью; с прекращением вулканической деятельности на планете – энергетической смертью Земли – прекратится и жизнь на ней.[3]

Список использованной литературы

1. Азбука природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее растительном и животном мире.–М., Издательский дом «Ридерз Дайджест», 1997.–336 с.
2. Григорьев С. и Емцев М.  Скульптор лика земного. Отв. ред. Ф.А.Макаренко. М., «Мысль», 1977. 192 с.
3. Мирошников Л.Д. Человек в мире геологических стихий.–Л.: Недра, 1989.–192 с.
4. Муранов А.П. Волшебный и грозный мир природы: Кн. для учащихся.–М.: Просвещение, 1994.–143 с.
5. Резанов И.А. Великие катастрофы в истории Земли.–2-е изд., перераб., доп. М.: Наука, 1984. 176 с.
6. http://arkty.itsoft.ru/cafedra/school/nisan/PAGE10.HTM