Mokslininkai keičia supratimą apie magmą: sužinokite, kas vyksta po Jeloustoune

Jeloustouno nacionalinis parkas jau seniai apipintas vaizdiniais, esančiais kažkur tarp geologinės grėsmės ir interneto perdėjimų. Pakanka ištarti žodį „superugnikalnis“, ir netrukus pasirodo pasaulio pabaigos scenarijai, nors mokslas dažniausiai būna įdomesnis už pigią apokalipsę.

Naujas tyrimas neteigia, kad Jeloustoune ruošiasi išsiveržti. Jis pateikia subtilesnę, bet ne mažiau svarbią žinią: magmos šaltinis, maitinantis šią sistemą, gali būti arčiau Žemės paviršiaus, o pats magmos tiekimo mechanizmas – labiau susijęs su tektonika, nei buvo manoma pagal klasikinį pasakojimą apie iš didžiulių gelmių kylantį karštos mantijos „plunksnos“ (pūpsnio) srautą.

Darbas, balandžio 9 dieną publikuotas žurnale Science, remiasi trimatį Vakarų Šiaurės Amerikos geodinaminį modelį sukūrusios tyrėjų grupės išvadomis. Anot jų, esminį vaidmenį čia gali atlikti palyginti negiliai esanti astenosfera, taip pat jėgos, kurios tempia ir tarsi „plėšo“ litosferą.

Paprastai tariant, po Jeloustoune nebūtinai veikia vienas gilus ir siauras magmos „vamzdis“. Labiau tinka vaizdas, kuriame dominuoja kanalų sistema, silpnesnės zonos ir klampi, dalinai išsilydžiusių uolienų masė, per kurią magma nukreipiama aukštyn. Tai panašu į skirtumą tarp vieno vertikalaus šiaudelio ir plačios, įstrižos persisunkimo tinklo struktūros.

Ne milžiniška kamera, o geologinė „košė“

Pastaraisiais metais mokslininkai vis dažniau dideles magmines sistemas apibūdina ne kaip milžiniškus skystos magmos ežerus, laukiančius po pluta, kol galės sprogti, o kaip zonas, kuriose uoliena yra tik iš dalies išsilydžiusi.

Tai ne požeminis rezervuaras, pilnas skystos lavos, o kur kas tirštesnė ir nevienalytė masė. Vaizdingai tariant, ji labiau primena labai karštą košę su gumulėliais, o ne puodą su sriuba.

Naujasis tyrimas į šį požiūrį puikiai įsilieja. Jo autoriai pabrėžia, kad po aktyviais superugnikalniais paprastai nematyti stabilių, ilgai egzistuojančių kamerų, kuriose vyrautų skysta magma. Vietoje to aptinkamos plačios dalinio lydimos zonos, nusidriekiančios per reikšmingą litosferos dalį.

Po Jeloustounu tokia zona, kaip teigiama, yra pasvirusi pietvakarių kryptimi. O labiau „klasikinis“, skysčiu turtingesnis magminis kūnas greičiausiai būtų laikinas reiškinys – labiau tikėtinas artėjant išsiveržimui, bet ne nuolatinis sistemos elementas.

Tai keičia ir pačią rizikos logiką. Jei vietoj vienos didelės, nuolat skystos kameros turime uolienoje išsidėsčiusią klampios magminės masės sistemą, kitaip reikia vertinti, kaip joje kaupiasi slėgis, kaip perduodama šiluma ir kada apskritai gali būti „mobilizuota“ labiau išsiveržimui tinkama magma. Kitaip tariant, svarbu ne vien tai, kiek ten magmos, bet ir kokios būsenos ji yra bei kaip lengvai gali judėti.

Magma gali būti arčiau nei manyta, bet tai nereiškia artėjančio išsiveržimo

Tyrime pateikiama mintis, kad magmos šaltinis gali būti seklesnis, nei ilgai manyta. Pagal modelį Jeloustouną maitinanti medžiaga gali kilti iš palyginti negilios astenosferos, o ne iš itin gilaus mantijos pūpsnio, kuris esą siektų net ribą tarp branduolio ir mantijos.

Autoriai aprašo reiškinį, kurį vadina „mantijos vėju“ – tai horizontalus karštos mantijos medžiagos srautas, nukreipiantis ją Jeloustouno regiono link. Šis srautas siejamas su senoviniu Faralono plokštės slinkimu po žemynu (subdukcija) ir su jėgų sistema, veikiančia Šiaurės Amerikos litosferą.

Viena vertus, veikia horizontalus spaudimas, susijęs su srautais mantijoje, kita vertus – jėgos, kylančios iš pačios litosferos sandaros. Kartu jos gali lemti, kad po Jeloustoune žemyninė litosfera yra tempiama ir dalinai „praplėšiama“, susiformuojant pasvirusiam kanalui, kuris palengvina lydalo kilimą aukštyn.

Toks aiškinimas galbūt skamba mažiau „kinematografiškai“ nei legenda apie milžinišką plunksną iš planetos gelmių, tačiau geologiškai jis gali būti įtikinamas.

Tai primena senos sienos įtrūkimą: ne visada kažkas turi smogti iš apačios kaip taranas – kartais pakanka tinkamo įtempimų derinio, ir medžiaga pati suformuoja kelią tam, kas anksčiau neprasiskverbdavo. Po Jeloustounu šis kelias, kaip teigiama, driekiasi per visą litosferą, tačiau nėra paprastas vertikalus šachtos tipo „kaminas“.

Jeloustoune – labiau tektonikos, o ne „mitų“ istorija

Praktiškai šis tyrimas iš Jeloustoune atima dalį internetinės mitologijos ir prideda daugiau tikros geologijos. Vietoje pasakos apie vieną pragarišką katilą po paviršiumi gaunamas realesnis vaizdas: tai vieta, kur tektonika, mantijos srautai ir litosferos būklė kartu formuoja magmai kelią.

Tokia istorija mažiau „filmowa“, bet moksliškai įdomesnė – ji rodo, kad superugnikalniai nebūtinai yra egzotiškos išimtys. Jie gali būti itin sudėtingos tų pačių procesų, kuriuos Žemė „moka“ jau seniai, versijos.

Tyrimo išvados reikšmingos ir grėsmių modeliams. Jei magminės sistemos geometriją bei ilgaamžiškumą lemia ilgalaikės tektoninės jėgos, o ne vien giluminis šilumos šaltinis, tampa aiškiau, kodėl Jeloustoune aktyvumas išlieka labai ilgą laiką ir kaip ši sistema gali kisti. Autoriai teigia, kad jų modelis padeda sujungti magmos generavimą astenosferoje su jos kaupimusi litosferoje ir paaiškina, kaip gali išlikti dideli, ilgai gyvuojantys klampios „magminės masės“ (magma mush) tipo telkiniai, būdingi superugnikalniams.

Vis dėlto tai nereiškia, kad Jeloustoune staiga tapo pavojingesnis. Jungtinių Valstijų geologijos tarnyba (USGS) pabrėžia, kad šiuo metu nėra požymių, jog artėtų išsiveržimas, o pati magminė sistema didžiąja dalimi yra kietesnės būsenos, o ne skysta. USGS taip pat nurodo, kad Jeloustoune nėra „pavėlavęs“ išsiveržti, o katastrofiška erupcija nėra laikoma tikėtina artimiausių šimtmečių perspektyvoje.