Вулканы славятся своей разрушительной силой. На самом деле, есть немного сил природы, которые могут соперничать с их огромной, потрясающей силой или оказали такое большое влияние на психику человека. Кто не слышал о рассказах о горе. Везувий извергается и хоронит Помпеи? Существует также минойское извержение, извержение которого произошло во 2-м тысячелетии до нашей эры на острове Санторини и опустошило там минойское поселение.
В Японии, на Гавайях, в Южной Америке и по всему Тихому океану есть бесчисленные случаи извержений, наносящих ужасные потери. И кто может забыть о современных извержениях, таких как гора Св. Елены? Но удивит ли вас тот факт, что, несмотря на свою разрушительную силу, вулканы действительно приносят свою пользу? От обогащения почвы до создания новых суши вулканы на самом деле также являются производительной силой.
Обогащение почвы:
Извержения вулканов приводят к рассеиванию пепла по обширным областям вокруг места извержения И в зависимости от химического состава магмы, из которой она произошла, этот пепел будет содержать различные количества питательных веществ в почве. Хотя наиболее распространенными элементами в магме являются кремнезем и кислород, извержения также приводят к выделению воды, диоксида углерода (CO 2), диоксида серы (SO 2), сероводорода (H 2 S) и хлористого водорода (HCl).
Кроме того, извержения высвобождают частицы породы, такие как потоливин, пироксен, амфибол и полевой шпат, которые в свою очередь богаты железом, магнием и калием. В результате регионы, которые имеют большие залежи вулканической почвы (то есть горные склоны и долины вблизи мест извержения), являются довольно плодородными. Например, большая часть Италии имеет плохие почвы, которые состоят из известняковой породы.
Но в районах вокруг Неаполя (на территории горы Везувий) есть плодородные участки земли, которые были созданы в результате извержений вулканов, имевших место 35 000 и 12 000 лет назад. Почва в этом регионе богата, потому что в результате извержения вулкана образуются необходимые минералы, которые затем выветриваются и разрушаются в результате дождя. После поглощения в почве они становятся постоянным источником питательных веществ для жизни растений.
Гавайи - другое место, где вулканизм привел к богатой почве, которая, в свою очередь, позволила появлению процветающих сельскохозяйственных сообществ. Между 15-м и 18-м веками на островах Кауаи, Оаху и Молокаи выращивание таких культур, как таро и сладкий картофель, способствовало появлению могущественных вождеств и расцвету культуры, которую мы ассоциируем с Гавайями сегодня.
Вулканические формирования Земли:
В дополнение к рассеиванию пепла на больших площадях суши вулканы также выталкивают материал на поверхность, что может привести к образованию новых островов. Например, вся гавайская цепь островов была создана постоянными извержениями одной горячей вулканической точки. В течение сотен тысяч лет эти вулканы прорывались на поверхность океана, превращаясь в обитаемые острова, и отдых останавливался во время длительных морских путешествий.
Это относится ко всему Тихому океану, где вдоль дуг были сформированы островные цепи, такие как Микронезия, острова Рюкю (между Тайванем и Японией), Алеутские острова (у побережья Аляски), Марианские острова и архипелаг Бисмарк. параллельны и близки к границе между двумя сходящимися тектоническими плитами.
То же самое относится и к Средиземноморью. Вдоль Греческой дуги (в восточном Средиземноморье) извержения вулканов привели к созданию Ионических островов, Кипра и Крита. Ближайшая Южно-Эгейская дуга тем временем привела к образованию Эгины, Метаны, Милоса, Санторини и Колумбо, а также Коса, Нисироса и Яли. А на Карибах вулканическая активность привела к созданию Антильского архипелага.
Там, где сформировались эти острова, уникальные виды растений и животных эволюционировали в новые формы на этих островах, создавая сбалансированные экосистемы и приводя к новым уровням биоразнообразия.
Вулканические минералы и камни:
Еще одним преимуществом вулканов являются драгоценные камни, минералы и строительные материалы, которые извержения делают доступными. Например, такие камни, как вулканический пепел из пемзы и перлит (вулканическое стекло), добываются для различных коммерческих целей. К ним относятся действующие в качестве абразивов в мыле и бытовых чистящих средствах. Вулканический пепел и пемза также используются в качестве легкого заполнителя для производства цемента.
Лучшие сорта этих вулканических пород используются для полировки металла и для деревообработки. Измельченную и измельченную пемзу также используют для неплотной изоляции, фильтрующих добавок, птичьего помета, кондиционера почвы, подметального состава, средства для удаления инсектицидов и заправки асфальтовых дорог.
Перлит также используется в качестве заполнителя в гипсе, так как он быстро расширяется при нагревании. В сборных стенах он также используется в качестве заполнителя в бетоне. Измельченный базальт и диасбазу также используют для изготовления дорожного металла, железнодорожного балласта, кровельных гранул или в качестве защитных устройств для береговых линий (рипрап). Базальтовые и диабазные агрегаты высокой плотности используются в бетонных щитах ядерных реакторов.
Затвердевший вулканический пепел (так называемый туф) создает особо прочный и легкий строительный материал. Древние римляне комбинировали туф и известь, чтобы сделать прочный и легкий бетон для стен и зданий. Крыша Пантеона в Риме сделана именно из этого типа бетона, потому что она очень легкая.
Драгоценные металлы, которые часто встречаются в вулканах, включают серу, цинк, серебро, медь, золото и уран. Эти металлы находят широкое применение в современной экономике: от тонкой металлоконструкции, машиностроения и электроники до атомной энергетики, исследований и медицины. Драгоценные камни и минералы, которые можно найти в вулканах, включают опалы, обсидиан, огненный агат, мулит, гипс, оникс, гематит и другие.
Глобальное охлаждение:
Вулканы также играют жизненно важную роль в периодическом охлаждении планеты. Когда вулканический пепел и такие соединения, как диоксид серы, попадают в атмосферу, он может отражать часть солнечных лучей обратно в космос, тем самым уменьшая количество тепловой энергии, поглощаемой атмосферой. Этот процесс, известный как «глобальное затемнение», оказывает охлаждающее воздействие на планету.
Связь между извержениями вулканов и глобальным похолоданием была предметом научных исследований на протяжении десятилетий. В то время после глобальных извержений в глобальных температурах наблюдалось несколько провалов. И хотя большинство облаков пепла рассеиваются быстро, иногда продолжительный период более низких температур прослеживается до особенно крупных извержений.
Из-за этой устоявшейся связи некоторые ученые рекомендовали выпускать двуокись серы и другие в атмосферу для борьбы с глобальным потеплением, процессом, который известен как экологическая инженерия.
Горячие источники и геотермальная энергия:
Другое преимущество вулканизма проявляется в виде геотермальных полей, которые представляют собой область Земли, характеризующуюся относительно высоким тепловым потоком. Эти поля, которые являются результатом нынешней или довольно недавней магматической активности, бывают двух видов. Низкотемпературные поля (20-100 ° C) обусловлены горячими породами ниже активных разломов, в то время как высокотемпературные поля (выше 100 ° C) связаны с активным вулканизмом.
Геотермальные поля часто создают горячие источники, гейзеры и кипящие грязевые бассейны, которые часто являются популярным местом для туристов. Но они также могут быть использованы для геотермальной энергии, формы нейтральной к выбросам углерода энергии, когда трубы размещаются на Земле и направляют пар вверх, чтобы вращать турбины и генерировать электричество.
В таких странах, как Кения, Исландия, Новая Зеландия, Филиппины, Коста-Рика и Сальвадор, геотермальная энергия обеспечивает значительную часть энергоснабжения страны - от 14% в Коста-Рике до 51% в Кении. Во всех случаях это происходит из-за того, что страны находятся в активных вулканических районах и вокруг них, что обеспечивает наличие обильных геотермальных полей.
Дегазация и атмосферное образование:
Но, безусловно, самый полезный аспект вулканов - это роль, которую они играют в формировании атмосферы планеты. Короче говоря, атмосфера Земли начала формироваться после ее образования 4,6 миллиарда лет назад, когда извержение вулкана привело к образованию газов, хранящихся в недрах Земли и собирающихся вокруг поверхности планеты. Первоначально эта атмосфера состояла из сероводорода, метана и в 10-200 раз больше углекислого газа, чем сегодняшняя атмосфера.
Примерно через полмиллиарда лет поверхность Земли остыла и достаточно затвердела, чтобы на ней скопилась вода. В этот момент атмосфера сместилась в атмосферу, состоящую из водяного пара, углекислого газа и аммиака (NH3). Большая часть углекислого газа растворяется в океанах, где развиваются цианобактерии, чтобы потреблять его и выделять кислород в качестве побочного продукта. Тем временем аммиак начал разрушаться в результате фотолиза, выпуская водород в космос и оставляя азот позади.
Другая ключевая роль, которую сыграл вулканизм, произошла 2,5 миллиарда лет назад, во время границы между архейской и протерозойской эпохами. Именно в этот момент кислород начал появляться в нашем кислороде в результате фотосинтеза, что называется «Великим событием окисления». Однако, согласно недавним геологическим исследованиям, биомаркеры указывают на то, что производящие кислород цианобактерии высвобождали кислород на тех же уровнях, которые существуют сегодня. Короче говоря, производимый кислород должен был куда-то идти, чтобы он не появлялся в атмосфере.
Считается, что причиной является отсутствие наземных вулканов. Во время архейской эры существовали только подводные вулканы, которые вытесняли кислород из атмосферы, связывая его в кислородсодержащие минералы. На границе архея и протерозоя возникли стабилизированные континентальные массивы суши, что привело к появлению наземных вулканов. С этого момента маркеры показывают, что кислород начал появляться в атмосфере.
Вулканизм также играет жизненно важную роль в атмосферах других планет. Тонкая экзосфера Меркурия, состоящая из паров водорода, гелия, кислорода, натрия, кальция, калия и воды, является частью вулканизма, который периодически пополняет ее. Считается, что невероятно плотная атмосфера Венеры периодически пополняется вулканами на ее поверхности.
И Ио, вулканически активная луна Юпитера, имеет чрезвычайно разреженную атмосферу из двуокиси серы (SO 2), окиси серы (SO), хлорида натрия (NaCl), окиси серы (SO), атомарной серы (S) и кислорода (O). Все эти газы обеспечиваются и пополняются многими сотнями вулканов, расположенных на поверхности Луны.
Как вы можете видеть, вулканы на самом деле являются довольно творческой силой, когда все сказано и сделано. На самом деле, мы, земные организмы, зависим от них во всем - от воздуха, которым мы дышим, до богатой почвы, которая производит нашу пищу, до геологической деятельности, которая вызывает обновление Земли и биологическое разнообразие.
Мы написали много статей о вулканах для журнала Space. Вот статья о потухших вулканах и статья об активных вулканах. Вот статья о вулканах.
Хотите больше ресурсов на Земле? Вот ссылка на страницу НАСА «Человек в космосе», а здесь - «Видимая Земля» НАСА.
В Astronomy Cast также есть соответствующие эпизоды на тему Земли, как часть нашего путешествия по Солнечной системе - Эпизод 51: Земля.
