Введение
Подводные отверстия или трещины на поверхности Земли, из которых может извергаться магма.
Подводные вулканы – это подводные отверстия или трещины на поверхности Земли, из которых может извергаться магма. Многие подводные вулканы расположены вблизи областей формирования тектонических плит, известных как срединно-океанические хребты. По оценкам, одни только вулканы на срединно-океанических хребтах дают 75% всей магмы, извергаемой на Земле. Хотя большинство подводных вулканов находятся в глубинах морей и океанов, некоторые существуют и на мелководье, и во время извержения могут выбрасывать вещества в атмосферу. Общее количество подводных вулканов оценивается более чем в миллион (большинство из них в настоящее время потухли), из которых около 75 000 возвышаются над дном моря. Гидротермальные источники, являющиеся местами бурной биологической активности, часто встречаются вблизи подводных вулканов.
Воздействие воды на вулканы
Наличие воды может существенно изменить характеристики извержения вулкана и взрывов подводных вулканов по сравнению с наземными. Например, вода вызывает более быстрое охлаждение и затвердевание магмы, чем при наземном извержении, часто превращая её в вулканическое стекло. Формы и текстуры лавы, формирующейся в подводных вулканах, отличаются от лавы, извергающейся на суше. При контакте с водой вокруг лавы образуется твердая корка. Продвигающаяся лава растекается под этой коркой, формируя так называемую подушечную лаву. Ниже океанских глубин, где давление превышает критическое давление воды (22,06 МПа или около 218 атмосфер для чистой воды), она больше не может закипеть и переходит в сверхкритическое состояние. Отсутствие звуков кипения затрудняет обнаружение глубоководных вулканов на больших расстояниях с помощью гидрофонов. Критическая температура и давление возрастают в растворах солей, которые обычно присутствуют в морской воде. Предполагается, что состав водного раствора вблизи горячего базальта и циркулирующего в каналах горячих пород отличается от состава основной массы воды (то есть морской воды вдали от горячих поверхностей). По одной оценке, критическая точка составляет 407 °C (765 °F) и 29,9 МПа, при этом состав раствора соответствует примерно 3,2% NaCl.
Исследования
Ученым еще многое предстоит узнать о местоположении и активности подводных вулканов. В первые два десятилетия этого века Управление NOAA по исследованию океана финансировало изучение подводных вулканов, особенно примечательны были миссии "Огненного кольца" в Марианскую дугу в Тихом океане. Используя дистанционно управляемые аппараты (РУП), ученые изучали подводные извержения, пруды расплавленной серы, гидротермальные жерла ("черные курильщики") и даже морскую жизнь, приспособленную к этой глубокой и горячей среде. Исследования, проведенные с помощью ROV KAIKO у побережья Гавайев, показали, что под водой образуются потоки лавы пахоэхоэ, а форма образующихся лопастей определяется углом наклона подводной местности и скоростью поступления лавы. В августе 2019 года СМИ сообщили об огромном плоту из пемзы, дрейфующем в южной части Тихого океана между Фиджи и Тонгой. Последующие научные исследования показали, что этот пемзовый плот образовался в результате извержения близлежащего подводного вулкана, который был непосредственно зафиксирован в виде вулканического шлейфа на спутниковых снимках. Это открытие поможет ученым лучше прогнозировать признаки подводного извержения, такие как низкочастотные землетрясения или данные гидрофонов, с использованием машинного обучения. По оценкам, на Земле существует около 30 000 подводных гор, и лишь немногие из них были изучены. Однако некоторые подводные горы обладают необычными характеристиками. Например, если вершины подводных гор обычно находятся на сотнях метров ниже уровня моря, то подводная гора Боуи в канадских водах Тихого океана поднимается с глубины около двухсот метров почти до поверхности моря.
Определение типов извержений по звукам
Существует два типа звуков, генерируемых подводными извержениями: один возникает при медленном высвобождении и лопании крупных пузырей лавы, а другой – при быстрых взрывах газовых пузырей. Возможность различать эти два типа звуков позволяет оценивать воздействие на морских животных и экосистемы, а также определять объем и состав лавового потока и использовать эти данные для построения модели, позволяющей прогнозировать потенциальные последствия. Ученые установили связь между звуками и визуальными проявлениями обоих типов извержений. В 2009 году видеокамера и гидрофон находились под водой в Тихом океане вблизи Самоа, регистрируя визуальные и звуковые данные во время различных фаз извержения вулкана Вест-Мата. Сопоставление видео- и аудиозаписей позволило исследователям изучить звуки, сопровождающие медленное извержение лавы, и различные шумы, создаваемые сотнями газовых пузырей.