Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложили новое объяснение механизма извержения вулкана и смоделировали его на экспериментальной модели. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Традиционно считалось, что пузырьки газа, которые провоцируют извержение вулкана, образуются при снижении давления окружающей среды во время подъема магмы. Чем больше пузырьков, тем легче становится и быстрее поднимается магма. Такое стремительное движение может привести к разрыву магмы и извержению. Ученые сравнивают этот механизм с бутылкой шампанского, из которой при открывании извергается пена.
Однако эта теория не может объяснить, почему из некоторых вулканов магма вытекает без взрыва, несмотря на большое содержание газа. Ученые предположили, что пузырьки также могут появляться в магме из-за сдвига сил.
На краю канала, где сильнее трение, образуются пузырьки, которые присоединяются к уже существующим. Если этот процесс происходит в глубине вулкана, то пузырьки могут сливаться и формировать каналы для дегазации. Газ выходит, и магма изливается без взрыва. Это объясняет то, почему некоторые вязкие магмы с высоким содержанием газа вытекают совершенно спокойно.
Ученые провели эксперимент: они насытили вязкую жидкость углекислым газом. Исследователи наблюдали, как жидкость приходила в движение под действием сил сдвига — в определенный момент в ней образовывались пузырьки.
Исследователи заметили, что чем больше газа было изначально, тем меньше силы сдвига требовалось для образования новых пузырьков. Эксперимент подтвердил компьютерное моделирование и доказал, что больше всего пузырьков образуется вдоль стенок каналов.
Ученые резюмируют, что более четкое понимание процессов, происходящих внутри вулканов, поможет прогнозировать их извержение.
Ранее Наука Mail рассказывала о строении марсианской долины.
