Супервулканы Земли

Новые данные об извержениях Йеллоустонского супервулкана (США) показывают, что они способны вызвать на всей планете вулканическую зиму длиной в восемьдесят лет. Масштабы ее будут таковы, что Подмосковье превратится в тундру, а снег будет лежать на Русской равнине большую часть года. Пострадают от нового климата и в Америке, хотя и в меньшей степени. Почему России и Канаде от Йеллоустона может стать хуже, чем Штатам, и может ли вековой голод после такого извержения уничтожить всех людей на Земле?

Кино и СМИ половину XX века рассказывали, что атомная война уничтожит всех — не взрывами, так радиоактивными дождями и ядерной зимой. Она, согласно мифотворчеству пропагандистов, должна была наступить от пожарищ городов, зажженных ядерными ударами. Сажа поднялась бы вверх, заслонила Солнце — и, как результат, годы легких морозов на экваторе и минус 50 в средней полосе России.

С тех пор полчища радиоактивных мутантов заполонили фильмы про «ядерный апокалипсис», а там и компьютерные игры подтянулись. Забавно, но в эти же самые годы ученые по всему миру выяснили — ядерное оружие ничего подобного сделать не может. А вот кое-что другое вполне способно, и это что-то — супервулканы типа Йеллоустона.

Чтобы понять, чем действительно страшна вулканическая зима, нам стоит сравнить ее с ядерной войной. Третья мировая с полным расходованием полного арсенала боеголовок всех стран мира выбросит в атмосферу 50-150 миллионов тонн сажи от горящих городов. Советские и американские исследователи «ядерной зимы» еще в 1980-х с помощью климатического моделирования оценили это как катастрофу. По их оценкам, летние температуры в континентальной части России упадут на 35 градусов (ниже зимних), а в США — на 20 градусов. И примерно десяток лет температуры в обеих странах не вернутся к норме, что полностью исключит возможность ведения нормального сельского хозяйства. Да, говорили ученые, сами атомные удары убили бы меньшую часть населения двух супердержав — но ядерная зима наверняка добила бы всех оставшихся многолетним голодом.

У этих вычислений есть пара больших проблем. Средняя мощность ядерных зарядов сегодня — от 1,2 мегатонн и менее. Взрыв такой силы не может обеспечить попадание сажи и пепла в стратосферу, откуда не идут дожди. А все попавшее ниже (в тропосферу) быстро вымывается дождями (например, печально известный хиросимский «чёрный дождь»). Ядерная зима без попадания сажи в стратосферу невозможна. Сторонники гипотезы «зимы» стали предполагать, что сажа, поглощая солнечный свет, станет нагреваться и подниматься выше, все-таки достигая стратосферы. Но никаких экспериментов такого рода никто не проводил, отчего данное предположение ничем не подкреплено.

Второй, и более важный, момент заключается в том, что сверхмощные взрывы с выбросом в атмосферу поглощающих свет частиц на Земле уже были. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году имело мощность в 70 мегатонн — сильнее любой бомбы, взорванной человеком. От этого 10 миллиардов тонн твердых пород в виде мелких частиц выбросило на высоту до 35 километров. Один-единственный средний вулкан дал в 60-70 раз больше выбросов в атмосферу (причем более высотных), чем может дать атомная война. И это логично: ядерные взрывы делают на высоте, иначе рельеф защитит наземные цели от взрывной волны. Вулкан же тратит всю свою энергию не в атмосфере, а на земле, отчего и пыли поднимает больше.

Вдобавок, извержения вулканов дают много диоксида серы (Пинатубо — 20 миллионов тонн). SO2 сразу же порождает мощные антипарниковые аэрозоли, которые куда опаснее сажи от ядерных пожарищ. Сажа не дает нагреваться поверхности Земли, но греет атмосферу вокруг себя. В конечном счете, это тепло должно периодически разрывать «сажевое одеяло» планеты, давая поверхности нагреваться. Серные аэрозоли просто отражают энергию Солнца в космос — то есть воздух не нагревается даже на высоте. Обычно диоксид серы и его производные не опасны, они быстро вымывается из тропосферы дождем. Пинатубо и более мощные извержения вулканов страшны тем, что зашвыривают SO2 в стратосферу, где дождей нет, и откуда аэрозоли могут опуститься вниз только очень медленно — под собственной тяжестью.

Легко заметить, что в 1991 году Пинатубо загрязнил атмосферу в десятки раз сильнее, чем может ядерная война. И что же, неужели температура упала на 20-35 градусов? Средние глобальные температуры в 1991-1993 годах действительно снизились — правда, на 0,5 градусов. Истории о ядерной зиме на этом фоне выглядят весьма сомнительно. Да и авторы работ о ней ни словом не упоминают о том, как 150 миллионов тонн «ядерных» выбросов в атмосферу смогут сделать то, чего не осилили и 10 миллиардов тонн реальных вулканических выбросов.

Но, честно сказать, и это все мелочи. Перечисленные вулканы — обычные, к которым раскаленный жидкий расплав поступает из земной коры. Куда опаснее супервулканы, ведь к ним магма приходит из верхней мантии, где давления и температуры много выше. 70 000 лет назад в Индонезии взорвался один такой — супервулкан Тоба. Мощность извержения рассчитать трудно, но ясно, что она была гораздо больше всего ядерного арсенала людей.

В воздух поднялось 7 триллионов тонн твердых частиц, из них 2 триллиона — пепла. «Ядерная зима» с ее 150 миллионами тонн сажи на этом фоне — детские игрушки. Наступила настоящая вулканическая зима. Среднегодовые температуры упали, по современным оценкам — на 1-3 градуса. Кажется, что немного, но это разница среднегодовой температуры между Ярославлем (плюс три) и Мурманском (плюс один). Под Ярославлем, напомним, есть поля, а вокруг Мурманска — тундра.

Убивал не только холод. Дело в том, что на каждый градус падения среднегодовых температур на несколько процентов снижается испаряемость воды с земной поверхности. Без испарений негде браться воде для дождей над сушей. В очень многих регионах наступила многолетняя засуха. Своими скромными двумя градусами Тоба уничтожила большую часть живших тогда Homo sapiens.

По Южной Азии кроме холодов и засухи ударила еще и гибель почв. В Индии слой пепла, выпавший после этого извержения (напомним, оно происходило в далекой Индонезии), достиг 10-15 сантиметров. На засыпанных им почвах долго не росли никакие растения, травоядные животные начали умирать, а следом за ними — и охотники. Практически все люди, успевшие выйти из Африки, погибли, и даже на Черном континенте общее число людей упало до нескольких тысяч.

Хорошо, Тоба резко снизила численность нашего вида и уничтожила всех людей-колонистов в Азии. А что же Йеллоустон, которым так пугают СМИ?

Новая работа американских геологов из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) показала, что последнее крупное извержение Йеллоустона 639 000 лет назад на самом деле было сразу двумя извержениями — с перерывами в столетия. Всего тогда в атмосферу выбросило более тысячи кубических километров пепла — многие триллионы тонн.

Самым интересным в работе оказались измерения температур по слоям, следовавшим сразу за извержениями. Оба раза среднегодовая температура падала больше чем на три градуса. Случившееся равносильно превращению средней полосы России в тундру Кольского полуострова. Что особенно важно — продолжительность обеих вулканических зим 639 тысяч лет назад составила около 80 лет подряд.

Представим себе, что извержение такого рода случится завтра. Сильнее всего пострадают северные страны, в особенности Канада и Россия. Климат этих мест и так не очень благоприятен для земледелия. Волгоград и Ростов-на-Дону, с их +8-9 градусов Цельсия, в теории сохранят возможность сельского хозяйств — правда, на уровне Подмосковья и Тульской области. Вот только дождей на эти земли может и не упасть — и так 80 лет подряд. Кто будет выращивать хлеб в таких условиях? На импорт из-за рубежа, как в советскую эру, рассчитывать глупо. Тогдашний экспортер №1 (США), а заодно и Канада, накроются толстым слоем пепла, на котором не будет расти вообще ничего. Да, Флориду и Калифорнию пепел не достанет, но ведь трети миллиарда жителей Штатов тоже надо будет что-то есть. Урожаи упадут и там, где пепла не будет. ЕС вряд ли сможет экспортировать что-то после падения среднегодовых температур на три градуса.

Снижение урожаев подкосит и Африку с Латинской Америкой, без дождей это неизбежно. Но о продовольственной помощи ООН лучше сразу забыть. 80 лет беспросветного голода заставит всех накапливать все, что они смогут вырастить. Никто не будет помогать никому за своими рубежами. Даже если в какой-то год зерна будет вдоволь, каждый здравомыслящий правитель просто положит его в хранилища. Трудно сказать, сколько людей погибнет от Йеллоустона в США, но точно можно сказать, что голод и холод станут катастрофой планетарного масштаба, от которой не скроется никто. К концу 80 лет вулканической зимы население самых северных стран может заметно сократиться.

Конечно, это будут не все «бонусы» нового суперизвержения Йеллоустона. 80 лет мурманского климата превратят окружающие нас леса в тундру или лесотундру. Снег будет покрывать Русскую равнину большую часть года. Про судьбу Сибири мы просто скромно промолчим: каждый может представить ее сам.

Если вам случайно показалось, что превращение Родины в снежную пустыню и гибель неизвестного количества миллионов людей от векового глада — это проблема, то поспешим вас утешить. В истории планеты были случаи и похуже.

Сами по себе супервулканы ударить сильнее Йеллоустона не могут. Да, от триллионов тонн пепла в стратосфере многие умрут. Но как мы знаем из истории нашего рода Homo, человек так просто не гибнет. Мы очень прочны. Даже полуголые охотники в Африке 70 000 лет назад лишь потеряли основную часть населения. 639 тысяч лет назад на Земле было несколько видов все того же рода Homo. Ни один из них, как мы знаем, не вымер. Сегодняшние люди умеют делать консервы, могут выращивать дрожжи, делать промышленные теплицы, подогреваемые водой от электростанций. Они справятся. Хотя и не все.

Однако супервулканы можно сильно подстегнуть. Нет, журналистские истории про то, что ядерные бомбы могут запустить Йеллоустон, не имеют никакого отношения к реальности. Частота сейсмических волн, способных запустить суперизвержения намного ниже, чем те, что могут породить даже самые мощные термоядерные бомбы. Но есть во Вселенной силы намного страшнее даже лучших наших бомб.

66 миллионов лет назад астероид порядка десяти километров в диаметре ударил в Землю там, где сейчас Мексика. Мощность взрыва при этом составила 100 миллионов мегатонн — 12 000 современных ядерных арсеналов людей. Поперечные и продольные сейсмические волны от события обошли всю планету и сложились в противоположном, восточном полушарии. Еще до астероида далеко на Востоке начали извергаться вулканы, создавшие Декканские траппы — огромные лавовые поля, когда-то занимавшие полтора миллиона квадратных километров. Сразу после удара приток магмы из мантии в этот район резко усилился.

Представьте, что вы наполнили большой резиновый мяч водой и на одной из его сторон пробили маленькую дырочку. Затем кто-то взял и нанес мощный удар по мячу кувалдой — со стороны, противоположной дырочке. Что случится со струей, вытекающей из отверстия? Удар Чиксулубского астероида усилил вулканизм по всему миру — и в том числе на Индостане. Более 70 процентов Декканских трапов излились сразу вслед за ударом астероида.

Масштабы вулканической зимы, вызванной Декканскими траппами, намного сильнее йеллоустонской разминки. Излияния лавы шли десятки тысяч лет, и все это время температура на Земле оставалась очень низкой, а осадки скудными. Из динозавров выжила только одна группа манирапторов — тех, кто дал начало птицам. Да и те, судя по всему, преодолели катастрофу Чиксулуба и Декканских траппов только потому, что уже умели летать и потеряли зубы, а это сильно помогало искать ставшую редкостью еду.

Нельзя сказать, что 66 миллионов лет назад произошла самая страшная катастрофа. 252 миллиона лет назад подозрительно похожая история случилась в Сибири. Сибирские траппы еще больше Декканских. Увы, мы не знаем, где мог упасть астероид, способный спровоцировать сибирскую катастрофу. Дело в том, что океаническая кора, куда должен был прийтись удар, «не живет» больше 200 миллионов лет. Она заметно тяжелее континентальной, и постоянно тонет в мантии, где ее расплавляет без следа.

До самых недавних пор считалось, что крупнейшее пермское вымирание было вызвано резким ростом температур, которое принесли выбросы углекислого газа. В 2017 году новая работа швейцарских исследователей показала, что все было так же, как с вымиранием динозавров. Выбросы пепла и диоксида серы, наоборот, привели к резкому падению температуры и сильнейшему оледенению. Только пермское вымирание было страшнее, чем убившее динозавров: 252 миллиона лет назад массово вымерли даже насекомые, чего 66 миллионов лет назад все же не случилось.

Вопреки некоторым рассказам прессы, люди пока не умеют предсказывать извержения супервулканов. Рванет ли завтра Йеллоустон, или супервулкан Флегрейских полей снова засыпет Европу пеплом до Донбасса, как 40 000 лет назад? Честно сказать, никто не знает. С таким же успехом они могут спать еще десятки тысяч лет.

Но что, если все же это случится? Да, мы не можем ни предсказать, ни остановить суперизвержение. Но люди как вид его переживут, хотя и с миллионными жертвами. Сложнее, если на планету упадет крупный астероид, и подстегнет чудовищные извержения, типа тех, что создали Декканские или Сибирские траппы. Сегодня средств противоастероидной обороны у планеты нет. Однако пока не заметно и крупных астероидов, чьи орбиты могут пересечься с земной. Но если они и появятся, быстро отреагировать на угрозу не получится. У нас нет нужных сверхтяжелых ракет, да и подрыв такого астероида не самое простое дело.

Заранее можно заметить только те из них, что принадлежат нашей Солнечной системе. У них повторяющиеся орбиты, по которым они движутся вокруг Солнца. В октябре 2017 года астрономы впервые увидели астероид, что может появляться совсем без всякого предупреждения. Это межзвездный астероид A/2017 U1, открытый лишь 14 октября 2017 года. За три дня до этого он сблизился с нашей планетой на 24 миллиона километров. Объект пришел к нам, предположительно, из системы Веги. Поскольку тело приблизилось со стороны Солнца, до самого последнего момента его не было видно в телескопы – светило заслоняло A/2017 U1.

Такой «подарок судьбы» запросто может подстегнуть новую серию катастрофических извержений вулканов. Скорее всего, пережить новую пермскую катастрофу ни люди, ни другие крупные животные не смогут.