Сверхизвержение Йеллоустоуна не стало бы внезапной катастрофой без предупреждения. За недели до него ученые, вероятно, заметили бы целый комплекс тревожных признаков: рои землетрясений, ускоряющийся подъем поверхности, изменения активности гейзеров и рост концентрации вулканических газов. В худшем сценарии эти процессы могли бы закончиться извержением класса VEI-8, которое выбросило бы пепел на десятки километров вверх и нанесло тяжелый ущерб инфраструктуре Северной Америки.

При этом речь идет именно о гипотетическом сценарии. Йеллоустоун регулярно демонстрирует сейсмическую и гидротермальную активность, и даже сочетание нескольких необычных признаков еще не означает, что извержение неизбежно, передаёт Sciencedaily.com.

За несколько месяцев ученые заметили бы первые изменения

Около 631 тыс. лет назад в районе современного северо-западного Вайоминга произошло одно из крупнейших известных извержений Йеллоустоунской вулканической системы. Пепел распространился по значительной части Северной Америки, а выброшенные в атмосферу частицы повлияли на климат далеко за пределами региона.

Сегодня подобное событие невозможно было бы пропустить. Йеллоустоун постоянно контролируют сейсмометры, GPS-станции, приборы для измерения деформации земной коры, спутники и датчики в районах гейзеров. Ученые также регулярно анализируют вулканические газы и химический состав воды.

Первым тревожным признаком в таком сценарии стал бы необычный рой землетрясений. Особенно внимательно специалисты следили бы за ситуацией, если бы очаги постепенно перемещались вверх и становились более мелкими. Это могло бы указывать на движение магмы или горячих гидротермальных флюидов.

Но один только рой землетрясений не означал бы приближения катастрофы. Йеллоустоун переживает тысячи землетрясений ежегодно, а похожие периоды активности уже происходили без последующего извержения.

За месяц поверхность начала бы быстро подниматься

Через несколько недель в гипотетическом сценарии землетрясения продолжились бы и стали бы происходить ближе к поверхности. Одновременно GPS-станции зафиксировали бы расхождение точек, а спутниковые радары — ускоряющийся подъем земной поверхности.

Подобное сочетание могло бы свидетельствовать о поступлении магмы в земную кору. Но и здесь ученые не стали бы сразу объявлять начало извержения.

В 2013–2014 годах в Йеллоустоуне уже наблюдалось ускоренное поднятие отдельных участков кальдеры — более чем на 15 см в год — в сочетании с повышенной сейсмической активностью. В 2014 году произошли землетрясения магнитудой до 4,8, после чего поднятие сменилось опусканием поверхности. Исследователи связали тот эпизод с движением гидротермальных флюидов, а не с подъемом магмы.

Поэтому в новом кризисе ученые сначала усилили бы наблюдения: установили дополнительные сейсмометры и GPS-станции, чаще брали пробы воды и газа и начали бы теснее координироваться с экстренными службами.

За две недели ситуация могла бы стать критической

В рассматриваемом сценарии активность продолжает резко усиливаться. Землетрясения становятся чаще и мельче, появляются продолжительные сейсмические колебания, а поверхность поднимается уже на сантиметры за несколько дней.

Меняется и гидротермальная система. Гейзеры начинают вести себя непредсказуемо, а даже знаменитый Old Faithful перестает извергаться с привычной регулярностью. В воде обнаруживаются изменения химического состава, а в районе кальдеры растет концентрация углекислого газа и сернистых газов.

В совокупности эти признаки заставили бы ученых предположить, что магма действительно движется вверх.

В описываемой модели за две недели до катастрофического события вероятность сверхизвержения в течение ближайших трех недель достигает 85–92%. Уровень вулканической опасности повышается до стадии наблюдения, а авиационный код опасности — до оранжевого.

Вокруг Йеллоустоуна вводится зона эвакуации радиусом около 100 км, затрагивающая примерно 200 тыс. жителей и большое количество туристов.

Первые часы: сначала пар, затем магма

Само извержение не обязательно началось бы с мгновенного взрыва всей кальдеры.

Сначала магма могла бы проникнуть в неглубокую гидротермальную систему, быстро нагревая огромные объемы воды. При переходе воды в пар ее объем при атмосферном давлении увеличивается примерно в 1700 раз. Если этот процесс происходит под землей, резкое расширение способно вызвать мощные фреатомагматические взрывы, выбрасывающие пар, грязь и обломки пород на километры вверх.

Через несколько часов на поверхность выходит богатая газами магма температурой около 650–800 °C. При снижении давления растворенные в ней газы начинают быстро расширяться, превращая магму в смесь пемзы и вулканического пепла.

Формируется гигантская эруптивная колонна высотой 30–50 км — значительно выше обычной высоты полета пассажирских самолетов.

Если объем выбросов продолжит расти, ученые поймут, что речь может идти о сверхизвержении класса VEI-8 — максимальной категории шкалы вулканической эксплозивности.

Пепел парализует огромную территорию

Высокая колонна выбрасывает пепел в верхние слои атмосферы. Часть материала сначала распространяется во всех направлениях, а затем ветры на большой высоте начинают переносить мелкие частицы на тысячи километров.

Еще опаснее становятся пирокластические потоки — чрезвычайно горячие и быстрые смеси газа, пепла и обломков пород. При обрушении отдельных участков эруптивной колонны они могут распространяться на десятки километров, уничтожая растительность и здания на своем пути.

В непосредственной зоне извержения шансы на выживание были бы крайне малы. Однако при своевременной эвакуации число жертв непосредственно от самого извержения могло бы быть относительно небольшим по сравнению с масштабом последствий.

Гораздо дальше от Йеллоустоуна главным врагом становится пепел.

В Денвере, расположенном примерно в 800 км от вулканической системы, небо может потемнеть от огромного облака. На северо-западе США и в прилегающих районах Канады выпадут значительные количества пепла. В отдельных местах его слой может достигать десятков сантиметров и более.

Электричество, вода и транспорт начнут выходить из строя

Вулканический пепел — не просто слой грязи. Мелкие частицы способны повреждать двигатели, забивать вентиляционные системы и нарушать работу электросетей. Намокший пепел становится электропроводящим и может вызывать короткие замыкания на линиях электропередачи и подстанциях.

Одновременно его вес создает нагрузку на крыши и конструкции.

Когда электричество начинает отключаться, вслед за ним возникают новые проблемы: останавливаются водяные насосы и очистные сооружения, возникают перебои с отоплением и работой заправочных станций, нарушаются мобильная связь и интернет.

Аэропорты закрываются, поскольку вулканический пепел опасен для авиационных двигателей. Автомобильное и железнодорожное сообщение также оказывается нарушено.

В результате быстро начинают разрушаться привычные цепочки поставок. Магазины остаются без продуктов, больницы — без части оборудования и медикаментов, а население сталкивается с нехваткой топлива, воды и других предметов первой необходимости.

Через несколько дней кризис выходит за пределы США

Через три дня после начала извержения значительная часть Северной Америки уже ощущает его последствия.

В ближайших к Йеллоустоуну районах толщина пепла может измеряться метрами. Для Биллингса в штате Монтана некоторые модели дают оценку до 1,8 м пепла. Солт-Лейк-Сити и Бойсе могут получить десятки сантиметров.

В более удаленных регионах США, на севере Мексики и юге Канады пепла будет меньше, но его все равно достаточно, чтобы серьезно осложнить дыхание и работу инфраструктуры.

Сельское хозяйство окажется под ударом: пепел покрывает пастбища и поля, загрязняет воду и уничтожает урожай. Гибнет скот.

При продолжении извержения новые обрушения эруптивных колонн создают пирокластические потоки, а проседание участков кальдеры открывает новые трещины и выходы магмы.

Через несколько месяцев начинается глобальный климатический эффект

Через несколько месяцев основная угроза для людей в Северной Америке уже связана не столько с непосредственным извержением, сколько с его долгосрочными последствиями.

Сера, выброшенная высоко в атмосферу в виде диоксида серы, превращается в сульфатные аэрозоли. Они отражают часть солнечного излучения и могут распространяться по всему Северному полушарию.

Это приводит к временному глобальному похолоданию. Согласно приведенным в исследовании климатическим моделям, средняя температура Земли вряд ли снизится более чем примерно на 1,5 °C, хотя в отдельных регионах и сезонах изменения могут быть гораздо сильнее.

Центральная часть Северной Америки при этом может оставаться значительно холоднее обычного.

Через годы последствия ударят по продовольствию и экономике

Сельскохозяйственные потери в США и Канаде затронут мировой рынок. Сокращение поставок зерна, кукурузы и сои приведет к росту цен на продукты питания.

Одновременно будут сохраняться проблемы с транспортом, страхованием, банковской системой и восстановлением инфраструктуры. Масштабный сбой в экономике Северной Америки неизбежно затронет другие страны.

На пострадавших территориях пепел будет снова подниматься в воздух во время сухой и ветреной погоды. Дожди и снег превратят его в тяжелую грязь, забивающую водостоки и усложняющую восстановительные работы.

Для людей с заболеваниями дыхательной системы загрязненный воздух станет особенно серьезной проблемой. Повреждение медицинской инфраструктуры дополнительно усложнит лечение.

Йеллоустоун не уничтожил бы человечество

Несмотря на катастрофический масштаб, сверхизвержение Йеллоустоуна не означает автоматического вымирания людей.

Даже такой сценарий не стер бы жизнь с Земли. Основной удар пришелся бы по Северной Америке и мировой экономике, а климатические последствия распространились бы значительно шире.

Со временем пепел осел бы, атмосфера очистилась, а растительность начала возвращаться в наиболее пострадавшие районы. На месте разрушенных экосистем постепенно появились бы травы, затем леса. Люди тоже вернулись бы на эти территории и начали восстанавливать сельское хозяйство.

Исследователи отмечают, что долгосрочные последствия для здоровья могли бы быть значительными: длительное воздействие вулканического пепла связано с заболеваниями легких и сердечно-сосудистой системы. Однако точное число будущих жертв в таком сценарии определить невозможно.

Поэтому представление о Йеллоустоуне как о событии, которое гарантированно «конец человечества», не соответствует описываемому сценарию. Это была бы глобальная катастрофа с многолетними и, вероятно, десятилетними последствиями, но не обязательно конец человеческой цивилизации или самого вида.

И главное: описанный сценарий — мысленный эксперимент, а не прогноз. Йеллоустоун действительно остается активной вулканической системой, но необычные землетрясения, подъем поверхности или изменения гейзеров сами по себе не означают, что сверхизвержение приближается.