Учёные выяснили, что сильный нагрев магмы перед извержением может влиять на форму вулканической активности. Исследование международной группы специалистов, которую возглавили сотрудники Манчестерского университета, было посвящено материалу извержения Тахогаите на острове Ла-Пальма в Испании в 2021 году. Как сообщает ScienceDaily, перегрев способен надолго замедлять образование кристаллов в магме, поднимающейся к поверхности.
Перегрев возникает, когда температура магмы становится выше уровня, при котором её кристаллы сохраняют устойчивость. Из-за этого расплав дольше остаётся относительно жидким и может быстрее двигаться вверх. Такие условия способны способствовать появлению высоких фонтанов лавы.
Магма состоит из расплавленной породы, газов и иногда твёрдых кристаллов, находящихся под землёй; после выхода на поверхность её называют лавой. Обычно кристаллы начинают формироваться по мере охлаждения расплава вокруг небольших уже существующих кристаллических образований. Однако высокая температура может растворять эти «зародыши» и одновременно менять внутреннюю структуру магмы, делая её менее подходящей для кристаллизации.
Количество кристаллов влияет на вязкость магмы, то есть на способность расплава течь. Чем их больше, тем гуще становится магма и тем труднее ей перемещаться, а вулканическим газам — выходить наружу. В лабораторных экспериментах с материалом извержения Тахогаите расплав без перегрева начинал кристаллизоваться примерно через 20 минут, тогда как после сильного нагрева этот процесс откладывался более чем на восемь часов.
Исследователи воспроизвели в лаборатории различные значения температуры и давления, характерные для условий под землёй. В британском научном центре Diamond Light Source они наблюдали за формированием кристаллов с помощью синхротронной рентгеновской микротомографии — метода, который позволяет получать трёхмерные изображения внутренней структуры вещества. Для этого использовали специально созданную прозрачную для рентгеновского излучения камеру высокого давления, а дополнительные длительные эксперименты провели в Праге.
Полученные данные внесли в компьютерные модели подъёма магмы через земную кору. Согласно расчётам, перегретый расплав дольше остаётся текучим, быстрее поднимается и может формировать мощные фонтаны, когда газы выбрасывают лаву над жерлом. Если кристаллизация начинается раньше, магма становится более вязкой, движется медленнее, а газы успевают выйти, что способствует спокойному излиянию лавы. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, показывают, что при оценке вулканической опасности важно учитывать не только химический состав, содержание газов и давление, но и тепловую историю магмы перед извержением.