Международное исследование показывает, что движение магмы может образовывать пузыри без декомпрессии (иллюстративное изображение Infobae).
Международное исследование показало, что простое движение магмы может создавать пузыри без необходимости декомпрессии, и это открытие, по мнению Muy Interesante, заставляет нас пересмотреть научные модели подготовки и развития извержений вулканов.
До сих пор преобладающая теория считала, что пузыри, ответственные за извержения, образуются только тогда, когда магма поднимается и испытывает падение давления. Однако новые результаты показывают, что механическая энергия, полученная в результате смещения и деформации магмы, может спровоцировать образование пузырей, даже если давление остается постоянным.
Это открытие, о котором сообщает Muy Interesante, подтверждается лабораторными экспериментами и моделированием, которые воспроизводят условия, аналогичные условиям естественных вулканических систем. Исследователи использовали вязкую жидкость, насыщенную углекислым газом, для моделирования поведения магмы.
Подвергнув эту жидкость вращению на разных скоростях в специализированном устройстве, они заметили, что одного движения было достаточно, чтобы высвободить захваченный газ, создав пузырьки в областях, где механическое напряжение было наибольшим. Это явление, сравнимое с тем, что происходит при встряхивании безалкогольного напитка, экстраполируется на масштабы от двух до десяти километров под поверхностью Земли.
В ходе экспериментов выявляется несколько типов пузырьков в зависимости от уровня сдвига и пересыщения газа (иллюстративное изображение Infobae).
В ходе экспериментов было выявлено несколько типов пузырьков, образование которых зависело как от уровня сдвига — деформации, вызванной движением, — так и от степени пересыщения газа. Некоторые пузырьки возникали внутри жидкости, а другие появлялись на поверхности или рядом с уже существовавшими пузырьками.
Важным аспектом является то, что чем больше количество растворенного газа, тем меньшее механическое давление требуется для инициирования образования пузырьков. Это означает, что магма, богатая летучими веществами, особенно чувствительна к движению, что является фундаментальным фактором для оценки риска извержений в вулканах с сильно загазованными материалами.
Механизм сдвига, описанный Муи Интересанте как «второй триггер» образования пузырей, действует параллельно классическому процессу декомпрессии. Когда магма поднимается по вулканическим каналам, она проходит через узкие участки и скалы неправильной формы, которые создают постоянные деформации.
Результаты исследования показывают, что этих сил достаточно для высвобождения части растворенного газа даже без изменения давления. Чтобы определить области, где это явление наиболее вероятно, исследователи разработали параметр числа Пуазейля, который указывает на то, что вулканические каналы легко превышают порог, необходимый для запуска зарождения пузырьков путем сдвига, в отличие от глубоких магматических камер.
Подъем магмы через узкие вулканические каналы и скалы неправильной формы вызывает деформации, которые способствуют зарождению пузырей (иллюстративное изображение Infobae)
Этот новый подход помогает объяснить, почему некоторые извержения вулканов ускоряются, не обнаруживая очевидных изменений давления. Если движение магмы уже порождает пузыри, прежде чем достичь областей с более низким давлением, система может войти в нестабильное состояние гораздо раньше, чем ожидалось, что усложняет эволюцию эруптивных процессов.
Количество и тип образующихся пузырьков напрямую влияют на плотность, вязкость и способность магмы спокойно или взрывно выделять газ. Согласно исследованию, зародышеобразование, вызванное сдвигом, изменяет общее количество пузырьков и, следовательно, реакцию магмы внутри канала. Большее количество пузырей может ускорить подъем и изменить тип извержения даже в магме, которая уже была близка к нестабильности.
Более того, этот механизм бросает вызов традиционной интерпретации геологических записей, поскольку в течение многих лет предполагалось, что все пузыри, попавшие в горные породы, образовались в результате декомпрессии. Если часть из них возникает в результате сдвига, оценки скорости подъема магмы могут быть завышены, что объясняет, почему некоторые исследования предполагают почти невозможные скорости.
Полученная модель, сочетающая в себе эффекты сдвига и декомпрессии, предлагает более реалистичное представление о вулканической динамике. Это позволяет нам понять, почему некоторые богатые газом магмы не взрываются сразу, а могут высвободить часть газа до того, как достигнут критических областей, тем самым изменяя потенциальное развитие извержения.
Модель позволяет понять, как магма выделяет часть газа, не дойдя до критических областей (Иллюстративное изображение Infobae).
Открытие также дает возможное объяснение так называемым тихим извержениям, при которых чрезвычайно вязкая и насыщенная газом магма достигает поверхности без сильной детонации, образуя вместо взрывов потоки обсидиана.
Исследование предполагает, что сдвиг внутри канала может привести к раннему образованию пузырьков, что приведет к постепенному высвобождению газа и снижению внутреннего давления магмы. Этот процесс будет способствовать объединению и росту пузырьков, создавая пути выхода газа и предотвращая достижение магмой критического порога взрывной фрагментации.
Таким образом, изначально опасная магма может превратиться в более безопасное извержение. Кроме того, исследование ставит под сомнение роль нанолитов — небольших частиц, которые были предложены в качестве триггеров пузырей — поскольку новые данные показывают, что сам по себе сдвиг может вызвать достаточное зародышеобразование.
По мнению Muy Interesante, последствия исследования выходят за рамки вулканологии. Подобные процессы наблюдаются при производстве промышленных пен, при выделении газов в гидротермальных системах и при планетарных явлениях, когда насыщенные жидкости испытывают напряжения. Хотя в экспериментах не использовалась реальная магма, исследователи экстраполировали свои результаты на природные условия посредством физического масштабирования, подгоняя параметры к параметрам магмы глубиной несколько километров.
Включение сдвига в качестве переменной в модели прогнозирования извержений представляет собой достижение в области вулканического мониторинга, поскольку позволяет нам предвидеть сценарии извержений с большей точностью, особенно в вулканах с вязкой магмой, богатой летучими веществами. Как заключает Muy Interesante, это научное достижение добавляет важную часть к расшифровке сложных процессов, которые управляют внутренней динамикой Земли.
2025-12-05 23:57:00
1764980066
#Как #новое #открытие #вулканических #пузырях #меняет #подход #мониторингу #возможных #извержений
Продолжение темы
