Чому схожі вулканічні системи поводяться настільки по-різному — одні вибухають із руйнівною силою, а інші виливають лаву відносно спокійно? Нове дослідження міжнародної команди вчених на чолі з Університетом Манчестера пропонує важливу частину відповіді: ключову роль може відігравати явище так званого «супернагріву» магми.
Робота, опублікована в журналі Nature Communications, базується на вивченні магми з виверження вулкана Тахогайте на острові Ла-Пальма (Іспанія) у 2021 році. Дослідники з’ясували, що коли магма нагрівається вище температури стабільності кристалів, відбувається несподіваний ефект: процес формування кристалів різко сповільнюється.
У звичайних умовах у магмі вже існують крихітні «зародки» кристалів, які запускають подальше їх зростання. Але при надмірному нагріванні ці структури можуть просто розчинятися. У результаті магма стає більш однорідною і менш «готовою» до кристалізації. Це змінює її фізичні властивості — зокрема в’язкість і здатність утримувати гази, що безпосередньо впливає на характер виверження.
Щоб побачити цей процес у дії, вчені відтворили умови вулкану в лабораторії. Вони використали спеціальну рентген-прозору камеру високого тиску та технологію синхротронної рентгенівської мікротомографії, яка дозволяє спостерігати кристалізацію магми в реальному часі.
Результати виявилися показовими: магма без супернагріву починала кристалізуватися вже приблизно через 20 хвилин. Натомість перегріті зразки залишалися «активними» і не утворювали кристалів понад вісім годин.
Далі ці дані були інтегровані в комп’ютерні моделі підйому магми крізь земну кору. Моделювання показало, що затримка кристалізації дозволяє магмі підніматися швидше й залишатися більш текучою, що сприяє вибуховим, фонтануючим виверженням. Натомість раннє утворення кристалів робить магму густішою, уповільнює її рух і дає газам більше часу для виходу — це веде до спокійніших, «ефузивних» вивержень.
На думку дослідників, це відкриття може змінити підхід до прогнозування вулканічної активності. Адже більшість сучасних моделей враховують хімічний склад магми, тиск і вміст газів, але майже не беруть до уваги її теплову історію. Отже, не лише склад магми, а й те, як саме вона нагрівалася перед виверженням, може визначати масштаб і характер вулканічної небезпеки.