Может ли супервулкан уничтожить человечество? 

О том, что вулканы (вернее, так называемые «супервулканы») могут уничтожить человечество, говорится во множестве источников в Сети. Редакция Factcheck.kz решила выяснить, подтверждает ли это наука. 

Вулканы опаснее ядерных бомб? 

«Йеллоустонский уже взрывался 600 тысяч лет тому назад. Сейчас он по своим размерам считается самым крупным супервулканом планеты. И по совместительству самым опасным. При его взрыве в лучшем случае человечество ждёт новый ледниковый период, но оно хотя бы частично выживет. А вот в худшем, взрыв Йеллоустонского “супера” может спровоцировать извержения других вулканов и вот тогда нашей планете и жизни на ней придет настоящий “кирдык”», — говорится в публикации аккаунта «Географ и глобус» на «Яндекс.Дзене». 

«Специалисты NASA выступили с громким заявлением о новой глобальной катастрофе, грозящей жителям нашей планеты. Учёные заявили, что супервулкан на северо-западе США с размером котлована 55 на 72 километра заполнен раскалённой магмой. В случае извержения она способна сжечь всё в радиусе около ста километров. В таком случае пыль и газы погрузят планету в “вулканическую зиму” и, тем самым, уничтожат человечество», — сообщается на сайте «Блокнот. Молдова».

В украинском издании U-news в 2017 году выходила публикация под заголовком «Гнев Земли: Как супервулканы уничтожат человечество». В самом тексте супервулканы сравниваются в ядерными бомбами и делается вывод, что первые опаснее вторых.

«Супервулканы, способные уничтожить человечество, “могут взорваться раньше, чем предполагали ученые”» — гласит заголовок издания The Independent в материале 2012 года. 

«Супервулканы, подобные Йеллоустонскому, представляют собой так называемые экзистенциальные риски — сверхкатастрофы, которые могут привести к глобальным разрушениям и даже к вымиранию человечества», — говорится в публикации от 2017 года издания The New York Times. 

Что такое «супервулкан» 

На сайте британского Музея естественной истории рассказывается, что название «супервулкан» не научный термин.

Хотя точное число неизвестно, предполагается, что на Земле существует около 20 супервулканов. Однако «супервулкан» — не научный термин. Впервые он был использован в 1940-х годах, а с 2000-х годов приобрёл популярность и сейчас широко принят научным сообществом.

Публикация на сайте Музея естественной истории

Согласно познавательной публикации на сайте National Geographic, автор которой ссылается на исследование вулканолога Эрика Клеметти для Wired, происхождение термина «супервулкан», действительно, далеко от научного. Он был использован ещё в 1925 году в путеводителе Хелен Бриджман «Покоряя мир». При этом первоначальное использование этого термина в геологии отличается от современного определения — во многих ранних цитатах слово «супервулкан» использовалось в отношении объединения нескольких вулканов.

Но, похоже, по-настоящему популярным термин стал после выхода документального фильма BBC/Horizon «Супервулканы» в 2000 году, а успех названия закрепила документалка 2005 года, созданная BBC и каналом Discovery о Йеллоустонском супервулкане.

В публикации 2022 года в журнале Frontiers in Earth Science американские вулканологи Шанака де Сильва и Стивен Селв предлагают принять термин «супервулкан» как научный, для чего уточняют его определение.

Хотя термин «супервулкан» и запоминающийся, он имеет неоднозначную историю преувеличений и неправильного использования в такой степени, что кажется непрофессиональным. Однако понятие «супервулкан» прочно вошло в вулканологический дискурс, и мы доказываем, что оно полезно, если его правильно определить и использовать… 

Из публикации в журнале Frontiers in Earth Science

Далее поясняется, что термин «супервулкан» тесно связан с термином «суперизвержение», определяемым как извержение магнитудой 8 или выше. Авторы предлагают называть супервулканами те вулканы, что были местом хотя бы одного извержения магнитудой минимум 8.

Авторы публикации 2008 года в научном журнале Elements предполагают, что удобной чертой для разделения вулканов и супервулканов может быть объём выбросов: в случае с супервулканами не менее 1000 км3. Здесь же объясняется, что супервулканы внешне это не горы с аккуратным кратером на вершине, а огромные округлые кальдеры (котловины порой до десятков километров в диаметре).

В заметке Геологической службы США, по видимому, обобщаются все эти критерии. Здесь говорится и о таких признаках супервулкана как объём выбросов в 1000 км3, и магнитуда 8 по шкале вулканической активности VEI (к ней мы ещё вернёмся). 

Пермское вымирание и неандертальцы 

О том, что извержения супервулканов когда-то серьёзно могли повлиять на жизнь на планете (вернее, становились спусковым крючком вымираний, в том числе массовых) говорится в ряде исследований.

Например, российско-американская группа исследователей в статье, опубликованной в журнале Current Anthropology, обнаружила доказательства того, что количество неандертальцев резко сократилось на большей части ареала после вулканической катастрофы 40 тысяч лет назад и последовавшей вслед за ней «вулканической зимы» (по аналогии с ядерной зимой, явление, когда поднявшийся в верхние слои атмосферы пепел препятствует проникновению солнечных лучей на поверхность Земли — ред.). Авторы предполагают, что преимуществом ранних современных людей перед неандертальцами во время похолодания являлось проживание в более южных частях западной Евразии и Африки. 

В публикации, подготовленной к ежегодной встрече Геологического общества Америки в 2017 году американских учёные, изучившие отложения пепла, сообщают как минимум о двух масштабных вулканических событиях в районе Йеллоустоуна около 639 тыс. лет назад, привёдших к охлаждению морской поверхности в районе Санта-Барбары (Калифорния, США) на 3 градуса по Цельсию. Примечательно, что, по оценкам авторов, каждое из этих похолоданий длилось не менее 80 лет, то есть, эти вулканические зимы значительно длиннее, чем предсказывают большинство существующих моделей.

Впрочем, современные данные о последствиях извержений супервулканов очень противоречивы. Так, в недавней публикации на сайте НАСА упоминается свежее исследование в Journal of Climate, которое гласит: частицы вулканического пепла даже после экстремальной силы извержения не понизят температуру на поверхности Земли настолько, насколько предполагалось ранее. Компьютерное моделирование показало, что охлаждение, вероятно, не превысит 2,7 градуса по Фаренгейту (1,5 градуса по Цельсию) даже для самых мощных взрывов. 

В публикации 2015 года, размещённой на сайте НАСА под заголовком «Защита человеческой цивилизации от супервулканических извержений», сообщается об угрозе массового голода. 

Крупные извержения вулканов силой не менее 8 баллов по Шкале вулканической активности (т.е. извержения супервулканов) выбрасывают >10¹⁵ кг пепла и сульфатных аэрозолей, достаточных для того, чтобы покрыть значительные части континентов и вызвать региональную или глобальную «вулканическую зиму». Подобные события могут серьёзно сократить мировое сельскохозяйственное производство на несколько лет, вызвав массовый голод.

Из публикации НАСА

Как видим, здесь ничего не сказано об уничтожении всех людей на планете. Тем не менее, если не читать сам текст, заголовок можно трактовать и как угрозу для существования человечества (возможно, эту трактовку и подхватили впоследствии СМИ). Далее в публикации учёные рассуждают о возможных вариантах предупреждения извержения Йеллоустоунского супервулкана (например, бурение скважин и обеспечение циркуляции холодной воды в районе магматического очага), но нас это интересует в меньшей степени. 

Примерно о том же спустя два года говорится в материале BBC. Журналисты взяли комментарий у Брайана Уилкокса из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте (один из авторов упомянутого выше исследования об охлаждении вулканов). Эксперт вновь заявил об угрозе супервулканов и возможных неурожаев после извержения. Но материал вышел под заголовком «Амбициозный план НАСА по спасению Земли от супервулкана», а в лиде текста говорится о тотальном вымирании. 

В условиях надвигающегося извержения это может быть единственным способом предотвратить вымирание человечества.

Из публикации BBC

Ряд учёных склоняются к мнению о неслучайности хронологического совпадения извержения супервулкана (супервулканов), образовавших Сибирские траппы около 250 млн лет назад и массового пермского вымирания. (траппы — магматические горные породы на поверхности Земли — след огромных вулканических извержений прошлого — ред.). Идея не нова, и учёные открывают новые доказательства связи суперизвержений и массового вымирания. Об этом, например, говорится в публикации 2009 года в журнале Earth and Planetary Science Letters; также о возможной связи суперизвержение с пермским вымиранием сообщают авторы исследования 2017 года в журнале Scientific Reports.

Справка: Многие геологи и палеонтологи утверждают, что пермское вымирание произошло в течение 15 миллионов лет во второй половине пермского периода (299-252 миллиона лет назад). Однако другие утверждают, что период вымирания был гораздо более коротким и длился всего около 200 тыс. лет, при этом основная часть исчезновения видов произошла в течение 20 тыс. лет ближе к концу периода. Пермское вымирание характеризовалось уничтожением около 90% видов на Земле, включая более 95% морских видов и 70% наземных видов. Кроме того, исчезло более половины всех существовавших в то время таксономических семейств.

Из статьи о массовом пермском вымирании в энциклопедии «Британника»

Измеритель вулканов

Итак, мы выяснили, что вулканы могут значительно влиять на жизнь обитателей планеты. Исходя из собранной нами информации (да и, элементарно, учитывая смысловую нагрузку приставки «супер» в слове «супервулкан») здесь огромное значение играет масштаб геологического события.

Для оценки силы извержения вулканов используется Шкала вулканической активности (Volcanic Explosivity Index или VEI). Наглядное толкование и таблицу мы нашли в книге С. Доценко и В. Иванова «Природные катастрофы азово-черноморского региона». По словам авторов, шкала опирается на высоту и объём выброшенного при извержении вулканического пепла. Из таблицы видно, что диапазон измерений — от 0 баллов (при объёме вулканических выбросов менее 10 тыс. км³) до 8 баллов и объёма выбросов более 1000 км³). 

Чтобы понять, насколько может быть опасен тот же Йеллоустоунский супервулкан, так популярный в СМИ, для начала мы решили оценить самое сильное его извержение в прошлом, затем для наглядности сопоставить это извержение с самым крупным извержением любого вулкана уже в исторический период. Кроме того, мы хотели бы остановиться на катастрофической вулканической активности на границе пермского и триасового периодов, которая, по версии учёных, могла запустить массовое вымирание и оставила огромные Сибирские траппы.

На сайте Службы национальных парков США приводятся интересные данные об упомянутой величине VEI применительно к известным извержениям. Из этих данных становится понятным, что извержением супервулкана с пограничным выбросом в 1000 км³ можно считать упомянутое в исследовании о двух 80-летних вулканических зимах Йеллоустонское извержение около 640 тыс. лет назад. Более раннее извержение этого супервулкана произошло 2,1 млн лет назад с выбросами в 2450 км³.

На первом месте в графике вулкан Тоба, 74 тыс. лет назад он выбросил 2800 км³ породы. Но мы примем за некий удобный образец Йеллоустонское извержение 640 тыс. лет назад, которое как раз дотягивает по Шкале вулканической активности до балла 8 (то есть, до границы «супервулканизма»). Самый близкое к нему по силе вулканическое извержение, зафиксированное в исторический период, оценивается в VEI 7, с выбросами, по некоторым данным в 150 км³ — это извержение вулкана Тамбора, и случилось это событие в 1815 году. 

Вот что говорится о последствиях того извержения на сайте американского Центра научного образования UCAR.

Лето 1816 года не было похоже ни на одно лето, которое люди могли бы вспомнить. В Новой Англии выпал снег. По всей Европе шли мрачные, холодные дожди. Было холодно, ветрено и темно — совсем не похоже на типичную летнюю погоду. В результате 1816 год стал известен в Европе и Северной Америке как «Год без лета»… Средняя глобальная температура на Земле упала на 3 градуса по Цельсию. Эффект был временным. В конце концов, даже мельчайшие частицы пепла и аэрозолей, выброшенных вулканом, выпали из атмосферы, впустив солнечный свет. Год без лета оказал большое влияние на Европу и Северную Америку. Урожай погиб — либо из-за заморозков, либо из-за недостатка солнечного света. Это привело к нехватке продовольствия.

Из публикации на сайте Центра научного образования UCAR (США)

Теперь обратим внимание на вулкан, который мог стать причиной массового вымирания в конце пермского периода. Данных о предполагаемом объёме выбросов во время извержений 252 млн лет назад мы не обнаружили. По информации некоторых исследований объём одной только магмы Сибирских траппов составляет 4 млн км³ (Earth-Science Reviews, 2013). При этом, до сих пор нет окончательного вывода о том, сколько вулканических событий сформировали в итоге Сибирские траппы. Но в том же исследовании говорится о двух вулканических импульсах, а также о том, что магматическая активность продолжалась и позже.

Выявлены как минимум два вулканических импульса: на границе пермо-триаса (~ 249 млн лет или 252 млн лет по временным шкалам 40Ar/39Ar и U-Pb соответственно) и примерно на 10 млн лет позже в среднем триасе. Гранитный магматизм перекрывался во времени с двумя паводковыми базальтовыми импульсами, но продолжался и в позднем триасе (~ 229 млн лет назад по U-Pb шкале времени).

Из публикации в Earth-Science Reviews (2013)

Как именно вулкан (вулканы) Сибирских траппов мог стать причиной массового вымирания, говорится в публикации 2015 года в журнале Earth-Science Reviews. Исследователи изучили изотопы углерода и пришли к следующим выводам.

Широко распространено мнение, что массовое вымирание в конце пермского периода было связано с глобальным потеплением, поскольку возраст извержения вулкана Сибирские траппы, потенциально мощного источника углекислого газа, с точностью в пределах погрешности совпадает с этим событием… Косвенные данные указывают на то, что до вымирания в конце пермского периода температура поверхности тропического моря колебалась от ~ 22 до 25 °C, а возможные значения pCO2 перед вымиранием варьировались от ~ 500 до ~ 4000 частей на миллион. Во время пика вымирания температура в тропиках поднялась до ~ 30 °C, а pCO2, возможно, увеличился до ~ 8000 частей на миллион. Климатические модели, использующие различные значения pCO2 до события, показывают аналогичное удвоение количества CO2.

Из публикации в Earth-Science Reviews (2015)

Интересно, что в 2021 году появились данные о том, что по скорости выбросы углекислого газа во время пермского вымирания были даже ниже, чем современные. В издании Courthouse news service описывается исследование из журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, в котором сообщается, цитата, «инверсия модели земной системы предполагает, что атмосферный pCO2 увеличивается в 13 раз до уровня вымирания при максимальной скорости 4,5 Пгц в год, что составляет лишь половину от современного уровня углеродных выбросов в 10 Пгц в год».

Исходя из собранных данных, можно сделать вывод, что супервулканы представляют собой разные по длительности, а значит и по воздействию на климат, явления. Как говорится на сайте американского Центра научного образования UCAR, пыль и пепел, извергаемые вулканами, могут вызвать временное похолодание. Такой эффект может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет. Но также вулканы выбрасывают в атмосферу парниковые газы и на больших временных промежутках могут вызывать глобальное потепление. 

Кроме того, воздействие супервулканов на окружающую среду, похоже, не исчерпывается описанными механизмами. В исследовании 2021 года в журнале Сommunications Earth & Environment говорится, что извержение супервулкана Тоба с выбросами серы в стратосферу 74 тыс. лет назад вызвало истощение озонового слоя. 

Шлейф Тоба сильно ингибировал фотолиз кислорода, подавляя образование озона в тропиках, где условия исключительно обеднённого озона сохранялись более года. Этот эффект в сочетании с вулканической зимой во внетропических регионах может объяснить воздействие суперизвержений на экосистемы и человечество.

Из публикации в Сommunications Earth & Environment

Как подчёркивают некоторые учёные, сложность прогнозирования последствий извержений супервулканов состоит и в том, что проявления вулканической активности могут быть разнообразными. В исследовании 2021 года в Nature reviews Earth & Environment на примере изучения 13 супервулканов сообщается следующее.

Сильные извержения могут начинаться в течение нескольких недель или месяцев, прежде чем перейти в кульминационную активность, или сразу же перейти в активную фазу. Отдельные сильные извержения могут длиться от нескольких дней до нескольких недель или растягиваться на десятилетия. Магматические источники варьируются от единичных магматических тел до множества магматических тел, которые воздействуют одновременно или последовательно.

Из публикации в Nature reviews Earth & Environment

Итак, мы готовы обобщить собранные нами данные. 

Вердикт: Не доказано

Мы не нашли в научных публикациях упоминаний о возможном уничтожении человечества супервулканами. Заголовок, допускающий разные трактовки, в том числе в сторону апокалиптических, встретился нам лишь в материале, посвящённом способам охлаждения Йеллоустонского вулкана (при этом, содержание материала оказалось более умеренным). Полагаем, что формулировки об уничтожении человечества — результат сознательных преувеличений для привлечения внимания авторами СМИ. В серьёзных же научных источниках признают сложность прогнозирования последствий вулканических извержений.

Хотели бы обратить внимание на тот факт, что даже если представить, что тот же Йеллоустонский вулкан пробудится в ближайшее время и сила его извержения будет равна максимально известной (как 2,1 млн лет назад с объёмом выбросов в 2450 км³) маловероятно, что вымрет всё человечество, учитывая, что и при том крупном извержении как минимум выжило множество видов (в том числе наши предки), явно менее приспособленных к изменениям климата, чем современный человек.

Указаний на то, что вулканы уровня масштабных событий Сибирских траппов, гораздо более мощных любых современных, уничтожили бы человечество, мы не обнаружили. Полагаем, прогнозирование последствий таких событий осложнено недостатком информации даже о начале пермского вымирания. Также стоит отметить, что и после самых массовых вымираний, вызванных вулканами, жизнь на планете не прекращалась, при этом, прогнозировать, какие виды точно вымрут при конкретном извержении (учитывая сложность предсказаний характера извержений) явно затруднительно.