Пожиратели озонового слоя

Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах 15 июня 2001 г. привело не только к катастрофическим последствиям для местного населения (примерно 800 жителей погибли, а еще 100 000 остались без крова), но и повлияло на климат всей Земли.

Облако вулканической пыли и газов, содержащих почти 20 мегатонн SO₂, поднялось на высоту 34 км и быстро окружило всю планету. В последующие 2 года температура в среднем понизилась на полградуса, а озоновый слой истощился на 3-4%. В истории Земли известны и более крупные извержения, с выбросом в атмосферу диоксида серы в сотню с лишним раз большим, чем при извержении вулкана Пинатубо. Эрван Мартин (Erwan Martin) и Илья Биндеман (Ilya Bindeman) из Орегонского университета (University of Oregon) утверждают, что такие супервулканические извержения могли приводить практически к двукратному сокращению озонового слоя [1].

На западе США известно несколько гигантских кальдер, формирование которых приводило к огромным выбросам вулканического пепла, покрывавшего окрестности слоем до полуметра в радиусе многих сотен километров (рисунок). Это происходило из-за того, что истощение магматического очага под супервулканами в результате относительно спокойных предшествующих излияний магмы в конечном итоге приводило к обрушению кровли. При этом миллионы тонн раскаленной пыли и газов выбрасывались на поверхность менее чем за несколько суток (см. [2]). Естественно, ожидаемое влияние на экосистему Земли от таких суперизвержений гораздо выше, чем от недавнего извержения вулкана Пинатубо.

Соединения серы, попадая при таких извержениях в стратосферу, окисляются до серной кислоты озоном и другими оксоанионами, характеризующимися избытком кислорода-17. Серная кислота проливается на землю кислотными дождями. Попадая в озерные отложения, она взаимодействует с карбонатами, формируя кристаллы гипса (CaSO₄). Определение отношения изотопов кислорода наряду с определением отношений изотопов серы в гипсе и пеплах из озерных отложений в конечном итоге позволяет проследить путь серы от вулканического извержения через ее пребывание в стратосфере до выпадения на землю. Эрван Мартин и Илья Биндеман изучили таким образом отложения высохшего озера Текопо (Tecopo) в Долине Смерти (Death Valley) в Калифорнии, содержащие пеплы с возрастом 2 млн лет, 750 тыс. лет и 640 тыс. лет от двух кальдерных извержений в Йелоустоне (Yellowstone) и одного в Лонг-Велли (Long Valley) (рисунок). Йеллоустонские извержения 2 млн лет и 640 тыс. лет назад привели к выбросу в атмосферу свыше 2 гигатонн диоксида углерода, которых, как оказалось, могло вполне хватить для двукратного истощения стратосферы озоном.

Диоксид углерода, как и озон, способен поглощать коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Однако парочка дыр, абсолютно не защищенных от губительного для всего живого излучения, все равно может сформироваться из-за атмосферных циркуляции и, как следствие, неравномерного распределения диоксида углерода.

Алексей Иванов

[1] Martin E. and Bindeman I. Mass-independent isotopic signatures of volcanic sulfate from three supereruption ash deposits in Lake Tecopa, California. Earth and Planetary Science Letters, in press doi: 10.1016/j.epsl.2009.03.005
[2] Биндеман И. Тайная жизнь супервулканов. В мире науки, 2006, №10 www.sciam.ru/2006/10/nauka1.shtml