Кіріспе

Су асты жанартаулары – жер бетіндегі магма шығатын тесіктер немесе жарықтар. Көптеген су асты жанартаулары тектоникалық тақталардың пайда болатын аймақтарына, яғни орта мұхит қырқаларына жақын орналасқан. Орта мұхит қырқаларындағы жанартаулар ғана Жердегі магманың 75% құрайды деп есептеледі. Су асты жанартауларының көпшілігі теңіздер мен мұхиттардың түбінде орналасса да, кейбіреулері қалың суда да кездеседі және жарылыс кезінде атмосфераға материал шығара алады. Су асты жанартауларының жалпы саны бір миллионнан аспайды деп саналады (олардың көпшілігі қазірде өшкен), олардың 75 мыңы теңіз түбінен биікке көтеріледі. Гидротермальдық булақтар, мол биологиялық белсенділік орындары, көбінесе су асты жанартауларының жанында табылады.

Судың жанартауларға әсері

Судың болуы жер бетіндегі жанартау атылымдарымен салыстырғанда, су асты жанартауларының атылуы мен жарылыстарының сипаттамаларын күрт өзгерте алады. Мысалы, су магманың құрлықтағы атылымдарға қарағанда әлдеқайда жылдам суынуына және қатуына себеп болады, көбінесе оны жанартау шынысына айналдырады. Су асты жанартауларының лавасы құрлықта атылған лавадан өзгеше болады. Сумен жанасқанда лаваның сыртында қатты қабық пайда болады. Лава ағыны осы қабыққа еніп, «жастық лава» деп аталатын құрылымды жасайды. Мұхиттың шамамен белгілі тереңдігінен төменде қысым судың критикалық қысымынан (22,06 МПа немесе таза су үшін шамамен 218 атмосфера) асып кетеді, онда су енді қайнамайды; ол суперкритикалық сұйықтыққа айналады. Құлаққа естілмейтін дауыссыздықтан, терең теңіздегі жанартауларды гидрофондар арқылы алыстан анықтау қиынға соғады. Теңіз суында әдетте кездесетін тұздардың ерітінділеріндегі критикалық температура мен қысым артады. Ыстық базальттың жанында және ыстық тау жыныстарының арналарында айналатын сулы ерітінділердің құрамы, ірі судан (яғни, ыстық беттерден алыс теңіз суынан) өзгеше болады деп болжанады. Бір есептеу бойынша, критикалық нүкте 407 °C (765 °F) және 29,9 МПа құрайды, ал ерітіндінің құрамы шамамен 3,2% NaCl-ге сәйкес келеді.

Зерттеу

Ғалымдар су асты жанартауларының орналасуы және қызметі туралы әлі де көп нәрсе білуі керек. Осы ғасырдың алғашқы екі онжылдығында NOAA-ның Мұхитты зерттеу кеңсесі су асты жанартауларын зерттеуді қаржыландырды, оның ішінде Тынық мұхитындағы Мариана аркасына жасалған «Отыл шеңбері» экспедициясы ерекше атаулы болды. Ғалымдар қашықтан басқарылатын аппараттар (ҚБА) қолданып, су астындағы жарылыстарды, балқыған күкірттің көлдерін, «қара түтін» жарықтарын және тіпті осы терең, ыстық ортаға бейімделген теңіз жануарларын зерттеді. Гавайи жағалауындағы KAIKO ҚБА-сы жүргізген зерттеулер пахоехое лава ағындары су астында пайда болатынын және су асты бедерінің еңіс дәрежесі мен лаваның таралу жылдамдығы нәтижеде пайда болатын жапырақшалардың пішінін анықтайтынын көрсетті. 2019 жылдың тамызында жаңалықтар құралдары Фиджи мен Тонга арасындағы Оңтүстік Тынық мұхитында жүзіп жүрген үлкен пемза сал туралы хабарлады. Келесі ғылыми зерттеулер көрсеткендей, пемза сал жақын жердегі су асты жанартауының жарылуынан пайда болған, ол спутниктік суреттерде жанартаулық бұлт ретінде тікелей байқалды. Бұл жаңалық ғалымдарға машиналық оқытуды қолдана отырып, су асты жарылыстарының алғышарттарын, мысалы, төмен жиілікті жер сілкінісі немесе гидрофон деректерін жақсырақ болжауға көмектеседі. Әлем бойынша шамамен 30 000 теңіз төбесі бар, олардың тек бір бөлігі ғана зерттелген. Дегенмен, кейбір теңіз төбелері де ерекше. Мысалы, теңіз төбелерінің шыңдары әдетте теңіз деңгейінен жүздеген метр төмен болса, Канаданың Тынық мұхитындағы Боуи теңіз төбесі теңіздің тереңдігінен көтеріліп, су бетіне жақын қашықтыққа жетеді.

Үркіну түрлерін дыбыстар арқылы анықтау

Су астындағы жанартау атқыштарынан шығатын дыбыстың екі түрі бар: бірі – ірі лава көпіршіктерінің баяу шығуы мен жарылуынан, ал екіншісі – газ көпіршіктерінің жылдам жарылуынан пайда болады. Бұл әдіс арқылы екеуін ажырату мүмкіндігі теңіз жануарлары мен экожүйелеріне тиетін әсерді өлшеуге, лава ағынының көлемін және құрамын бағалауға, сондай-ақ болжамды әсерлерді модельдеуге көмектеседі. Ғалымдар екі түрдегі атқыштардың дыбыстарын және көріністерін байланыстырды. 2009 жылы видеокамера мен гидрофон Самоа жанындағы Тынық мұхитында теңіз бетінен төмен сүзіп, Батыс Мата жанартауының бірнеше рет атқыштарын бақылап, тыңдады. Видео және аудионы біріктіру зерттеушілерге лаваның баяу жарылуынан туындаған дыбыстарды және жүздеген газ көпіршіктерінен шыққан түрлі дыбыстарды анықтауға мүмкіндік берді.