Bулканы

Источник - http://art.thelib.ru/science/unusual/universe/izverzheniya_mirov.html

B Солнечной систем: многие небесные тела выдавливают свои внутренности — раскаленный базальт, иней сернистого газа, метан с азотом через поры поверхности. Что же заставляет их это делать?


Наибольшее количество действующих вулканов обнаружила на Ио геолог Розали Лопес, работающая в Лаборатории реактивного движения NASA. Она выявила 71 вулкан. . Вся поверхность планетоида покрыта разноцветными лавовыми потоками, многие из которых окрашены в желто-оранжевые тона благодаря примесям серы. Это небесное тело расположено в пять раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому на его поверхности довольно холодно. В наиболее теплой, экваториальной области температура не поднимается выше –50°С. На фоне такой холодной поверхности имеется множество теплых и даже горячих участков с температурой от 0 до +30°С, нагретых в результате вулканической деятельности. В некоторых кратерах наблюдаются лавовые озера с температурой +1 100°С, что указывает на силикатную лаву, то есть не c серой, а с расплавленным каменным материалом, подобным лавам на Земле. Среди вулканов Ио весьма примечателен Прометей, извержение которого длится 20 лет. Крупнейший в Солнечной системе активный поток лавы находится как раз на этом спутнике Юпитера. Он протянулся на 500 км от действующего вулкана Амирани.

При извержениях на Ио из недр выбрасывается гораздо больше энергии, чем при типичной вулканической деятельности на Земле. Более того, вулкан Локи, например, мощнее, чем все земные вулканы, вместе взятые. Почему же на сравнительно небольшом спутнике (его диаметр — 3 630 км, это чуть больше, чем у Луны) поддерживается такая бурная вулканическая активность? Разгадка кроется не в Ио, а в ее соседе Юпитере — крупнейшей планете Солнечной системы — и эллиптичности ее орбиты. Этот гигант, масса которого в 318 раз больше, чем у Земли, постоянно сжимает спутник в объятиях своего гравитационного поля, оказывая на него столь сильное приливное воздействие, что поверхность Ио прогибается с амплитудой 500 м. Подобный процесс, но с меньшей интенсивностью происходит и на Земле. Это — приливы и отливы в океанах под влиянием лунной и солнечной гравитации. В недрах же Ио за счет такой сильной приливной деформации выделяется огромная энергия, расплавляющая образующее ее вещество. Считается, что слой расплавленного вещества начинается уже на глубине 20 км от поверхности. Если бы орбита спутника была точно круговой, то приливные силы давно бы «повернули» его строго одной стороной к Юпитеру, и нагрев прекратился бы. При движении по эллипсу такое абсолютно синхронное вращение невозможно, и Ио, двигаясь по орбите, вынуждена чуть-чуть поворачиваться к гиганту то одним, то другим боком. Изменение расстояния до Юпитера также приводит к периодическому сжатию этого спутника.


Открытие геологической активности на Энцеладе озадачило планетологов, поскольку спутник слишком мал, чтобы сохранять внутри себя разогретые недра. Источник энергии для поддержания геологической активности на этом небольшом небесном теле остается пока загадкой. Предполагается, что сильное гравитационное воздействие Сатурна, а также соседних крупных спутников приводит к приливной «раскачке» и нагреву недр Энцелада. Однако неясно, почему разогреву подвергается только область вокруг южного полюса, которая в целом на 10° теплее, нежели районы вблизи экватора Энцелада. А узкие участки вдоль «тигровых полос» теплее еще на 70°. Неясно также, почему не подвержен такому разогреву расположенный еще ближе к Сатурну спутник Мимас, диаметр которого — 400 км — лишь немного меньше, чем у Энцелада. Некоторые исследователи сравнивают последнего с гигантской кометой, выбрасывающей порции вещества, которое рассеивается в пространстве. Правда, есть большая разница в источниках энергии — у комет это внешний нагрев Солнцем, а у Энцелада происходит разогрев вещества в недрах самого спутника. Выбросы водяных фонтанов напоминают в определенной степени деятельность гейзеров на Земле с той лишь разницей, что у земных аналогов температура весьма высокая, а гейзеры Энцелада — холодные, разбрасывающие кристаллики льда.


Солнечные» гейзеры

Наиболее удаленная от Солнца вулканическая активность наблюдается на Тритоне — крупнейшем из спутников Нептуна. Он расположен в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Aвтоматическая станция Voyager-2 сделала подробные снимки спутника - Тритон оказался вулканически активeн. Его диаметр 2 700 км, то есть лишь 0,75 от лунного. До полета Voyager-2 никто не предполагал, что на этом небольшом и холодном спутнике возможна геологическая активность. Ее объяснили необычным химическим составом Тритона. Tемпература там около –240°С. Поэтому лед и иней, покрывающие его поверхность, состоят из твердого азота. В столь холодных условиях вулканизм имеет весьма необычную природу. На снимках были обнаружены газовые гейзеры — темные столбы азота, идущие строго вертикально до высоты 8 км, где под действием ветра они наклоняются и вытягиваются параллельно поверхности Тритона «хвостами» длиной до 150 км. Было обнаружено десять действующих гейзеров.

Активность газовых гейзеров вызывается солнечным нагревом, расплавляющим азотный лед на некоторой глубине, в местах, где присутствуют водный лед и метановые соединения, имеющие темный цвет. Небольшого избыточного давления газовой смеси, возникающей в глубинном слое при его нагреве, достаточно, чтобы выбросить газовый фонтан высоко в разреженную атмосферу Тритона (давление там в 60 000 раз меньше, чем на поверхности Земли). Слабый ветер, дующий в верхних слоях атмосферы, уносит выброшенный материал, окрашенный в темный цвет примесью метановых соединений, на сотни километров в сторону. Постепенно этот материал осаждается на почти белоснежную поверхность Тритона, образуя на ней темную полосу с «размытыми» краями. Такими полосами покрыта вся южная часть Тритона, сфотографированная Voyager-2, что указывает на многочисленность азотных гейзеров.


На Земле причиной вулканизма являются процессы дегазации недр и магматические процессы играли большую роль в течение всей геологической истории. Они не затихли и до сих пор. В настоящее время на земном шаре имеется около 600 действующих вулканов. Единственный материк, на котором нет действующих вулканов, — Австралия.


Один из необычных земных вулканов — Олдойньо-Лэнгаи — находится в Африке чуть южнее экватора, в зоне Великих Африканских рифтов. Его белая шапка возвышается над равниной Серенгети в северной Танзании. Однако белое вещество на Олдойньо-Лэнгаи не снег, а кальцинированная сода. Откуда же сода появилась на макушке вулкана? Как ни странно, она изверглась из недр в виде лавы. Это единственный на Земле действующий вулкан, лава которого содержит много соединений натрия, кальция и калия, но очень мало кремниевых минералов. Из-за уникального химического состава температура этой лавы при извержении составляет чуть более +500°С, что вдвое ниже, чем у «обычной» базальтовой лавы.


Поэтому лава Олдойньо-Лэнгаи считается «холодной» и в светлое время суток выглядит черной, и только ночью становится заметно, что она раскалена и имеет темновишневый цвет. Охладившись и затвердев, она становится черной, но ненадолго. Атмосферная влага вступает с ней в химическую реакцию, в результате которой свежая лава вскоре приобретает серый, а затем и белый цвет. Кратер диаметром 400 метров до краев заполнен этим белым веществом, которое местами переливается на склоны горы, а оттуда смывается дождями в реку, текущую в обширное мелководное озеро Натрон, расположенное на дне рифтовой долины. Постоянное пополнение этого озера вулканической содой привело к тому, что вода в нем превратилась в концентрированный содовый раствор. Несмотря на то что подобная водная среда весьма неблагоприятна для живых существ, это озеро постоянно покрыто розовым ковром, состоящим из сотен тысяч малых фламинго. Они поглощают за день десятки тонн спирулины — крохотной синезеленой водоросли, содержащей бета-каротин, который и придает птицам характерную ярко-розовую окраску.

Гнилые горы

Грязевые вулканы представляют собой невысокие конусы с отверстием на вершине, из которого периодически извергается черно-синяя или серая жидкая грязь и выделяются газы, главным образом горючий метан. Кашеобразная серая грязь поднимается на поверхность пузырьками газов. Обычно эти вулканы невелики и имеют в поперечнике несколько десятков метров. Нередко в результате очередного извержения на месте грязевулканической сопки образуется озеро, а затем вместо озера вновь возникает горка из грязи.

Более распространены грязевые вулканы холодного типа, расположенные в нефтегазоносных районах. Их движущей силой является метан, углекислый газ, сероводород, иногда окись углерода и азот. Вулканические грязи содержат бром, йод, бор, что позволяет использовать их в лечебных целях. Их температура летом составляет +12 — +20°С. Иногда в таких районах наблюдается выделение газов, поднимающихся по трещинам в земной коре без образования вулканического холмика, причем нередко происходит самовозгорание газа.

Гидровулканы — оазисы среди пустыни

Странные песчаные холмы с родниками на вершинах, обнаруженные академиком Владимиром Афанасьевичем Обручевым в начале ХХ века во время геологической экспедиции в Средней Азии называют гидровулканами или песчаными вулканами. Чуть ли не единственное место на Земле, где имеются действующие гидровулканы, — это пустынные районы Казахстана севернее Аральского моря и реки Сырдарьи. Особенно много их на восточном краю Приаральских Каракумов во впадине Мынбулак («Тысяча родников»). Здесь конусовидные холмы из водонасыщенных песков-плывунов достигают в диаметре 1 км и имеют до 30 метров в высоту.

Активное вещество гидровулканов («лава») — артезианская вода с температурой не выше +17°С. «Работа» таких вулканов вызвана напором грунтовых вод, в то время как обычные вулканы существуют за счет происходящих в глубине Земли геологических процессов, сопровождающихся выделением тепла и локальным повышением давления магмы. Поэтому вода в гейзерах — горячая, а в гидровулканах она всегда холодная. Гидровулканизм не сопровождается никакими термальными процессами или выбросами газов, характерными для грязевых вулканов.

В Ирландии известны песчаные вулканы, сформированные песками-плывунами, выдавленными на поверхность под тяжестью вышележащих слоев глинистых пород. Многочисленные, но небольшие, поперечником до 10 метров, песчаные вулканы неоднократно возникали при землетрясениях к югу от Сан-Франциско. Mножество песчаных вулканов диаметром 100 м и высотой 5 м, названные холмами Дарвина, обнаружили даже на дне Атлантического океана западнее Британских островов на глубине 1 км.


Базальтовый вулканизм характерен для всех планетных тел земной группы — Земли, Венеры, Марса, Меркурия и Луны, но проявлялся он на каждом по-разному. В настоящее время активная вулканическая деятельность ни на одной из этих планет, кроме Земли, не обнаружена. Весьма вероятно ее наличие лишь на Венере.
Венера является рекордсменом по количеству вулканов — их там более 1 600. Кроме того, на Венере несколько сот тысяч мелких вулканических холмов. Более 75% ее поверхности — равнины, покрытые базальтовыми лавами, сходными с теми, что образуют дно океанов на Земле. Их химический состав определен при посадках станций «Венера» и «Вега». Достоверных следов современной геологической активности на Венере не обнаружено. Считается, что за последние 500 MA там не произошло сколько-нибудь существенных изменений. В возможной активности «подозревается» только один из крупнейших вулканов планеты — гора Маат, поперечник которой 400 км, а высота — 11 км

Hа Титанe обнаружены крупные куполовидные возвышенности диаметром от 10 до 30 км, окруженные потоками, напоминающими застывшую лаву. Это вулканы, но лава в холодных условиях Титана при температуре поверхности –180°С - скорее всего, вода либо смесь воды с аммиаком.