Таяние льда в Антарктиде может вызвать более 100 скрытых извержений вулканов, раскрывающих геологические тайны подо льдом

Это может застать вас врасплох: под ледяным покровом, покрывающим Антарктиду, скрыта сеть из более чем 100 вулканов, многие из которых активны. Хотя эти структуры оставались бездействующими и сдерживались в течение тысяч лет, изменение климата может изменить этот ландшафт. Поскольку лед тает из-за глобального потепления, вес, который он оказывает на Землю, уменьшается. Этот, казалось бы, безобидный процесс может пробудить огромные вулканические силы под поверхностью.

Недавнее исследование, проведенное А.Н. Куниным и опубликованное в журналах  Geochemistry, Geophysics, Geosystems, описывает, как потеря льда в Антарктиде влияет на скрытые магматические камеры. С помощью 4000 компьютерных симуляций исследователи показали, что снижение давления на подледниковые вулканы может не только увеличить частоту извержений, но и их силу. Эти результаты позволяют предположить, что взаимодействие между таянием льда и подземным вулканизмом является более важным процессом, чем считалось ранее.

Тонкий баланс между льдом и вулканами

Огромный ледяной щит, покрывающий Антарктиду, оказывает огромное давление на земную кору, известное как литостатическое давление. Этот вес сжимает магматические камеры подо льдом, стабилизируя магму внутри. Однако  когда лед исчезает из-за таяния, давление снижается и магма начинает расширяться. Это вызывает напряжение на стенках магматических камер, что в конечном итоге может привести к извержениям.

Согласно исследованию Кунина, этот процесс «разгрузки льда» происходит не сразу, а развивается в течение сотен или даже тысяч лет. Однако нынешние темпы таяния, ускоренные повышением глобальной температуры, сокращают время. Моделирование также показало, что это снижение давления способствует высвобождению растворенных в магме газов, таких как углекислый газ и водяной пар, что еще больше увеличивает внутреннее давление в магматических камерах.

Ярким примером этой динамики является Западно-Антарктический рифт, где сосредоточена большая часть подледной вулканической активности континента. В этом регионе, который уже переживает быстрые оттепели, находятся такие вулканы, как гора Эребус, известная своим постоянным лавовым озером.  Сброс давления в этих системах может спровоцировать каскад вулканических событий .

Невидимые, но значительные высыпания

Большинство подледных извержений не выходят на поверхность из-за огромного слоя льда, который их покрывает. Однако это не значит, что им не хватает влияния.  Тепло, выделяемое магмой, может растопить лед снизу , еще больше ослабляя верхние слои и способствуя разрушению ледников. Этот процесс создает так называемую вулканически-ледниковую петлю обратной связи: таяние льда снижает давление на вулканы, что, в свою очередь, генерирует больше тепла и ускоряет таяние.

Это явление уже наблюдалось в других частях мира, например, в Исландии, где подледные извержения вызвали быстрые оттепели и огромные наводнения, известные как  йёкульхлаупс. В Антарктиде совокупный эффект многочисленных подледных извержений может резко усилить потерю льда.  Даже небольшие извержения, повторяющиеся с течением времени, могут спровоцировать значительные изменения в глобальной климатической системе.

Более того, исследование предполагает, что извержения не просто растапливают лед: они влияют на структурную стабильность слоя. Это особенно тревожно в таких районах, как море Амундсена, где ледники уже ускоренно отступают и могут достичь точки невозврата в ближайшие десятилетия.

Как измерялось воздействие?

Чтобы оценить эти риски, команда Кунина разработала термомеханическую модель, которая моделирует, как магматические камеры реагируют на различные скорости потери льда. Эта модель учитывала такие факторы, как глубина камер, количество магмы и растворенных внутри газов.  Результаты показали, что скорость таяния является решающим фактором: хотя постепенная разгрузка позволяет камерам адаптироваться, быстрая разгрузка увеличивает вероятность извержений.

По словам команды: «Критическая скорость разряда может активировать дополнительные извержения ». Это означает, что скорость таяния льда так же важна, как и общее количество потерянного льда. Согласно моделированиям, в самых экстремальных сценариях вулканическая активность может значительно увеличиться в ближайшие десятилетия, если глобальная температура продолжит расти такими же темпами.

Критическая скорость разряда может спровоцировать дополнительные извержения. А.Н. Кунин

Более того, даже после остановки процесса плавления воздействие на магматические очаги может сохраняться в течение сотен лет. Это связано с тем, что снижение давления навсегда меняет состав и поведение магмы, увеличивая ее способность вызывать крупные извержения в будущем.

Долгосрочные последствия и будущие проблемы

Исследование, имеющее очевидные последствия для понимания подледного вулканизма, рассказывает нам о глобальном изменении климата.  Повышение уровня моря является одним из самых тревожных последствий, поскольку обрушение антарктических ледников может поднять уровень океанов на несколько метров, что затронет миллионы людей по всему миру. Выбросы вулканических газов могут способствовать накоплению углекислого газа в атмосфере, усиливая глобальное потепление.

С другой стороны, эти открытия также открывают окно в геологическое прошлое Антарктиды. Во время последнего ледникового периода континент был покрыт гораздо более толстым слоем льда. Это говорит о том, что подобные процессы могли происходить и в прошлом, вызывая извержения, которые способствовали таянию в предыдущие времена. Изучение этих исторических событий может помочь предсказать, как вулканические системы отреагируют на нынешнее изменение климата.

Наконец, исследователи подчеркивают важность более детального мониторинга антарктических вулканов. Такие технологии, как ледопроникающий радар и передовые сейсмические модели, могут предоставить важные данные для лучшего понимания взаимодействия льда и магмы.  Антарктида с ее геологическими загадками, которые еще предстоит раскрыть, может стать ключом к пониманию будущего нашей планеты.