Бескорневые конусы, также известные как псевдократеры, представляют собой загадочные вулканические образования, размеры которых варьируются от нескольких метров до нескольких сотен метров в диаметре. В отличие от обычных вулканов, формирующихся в результате подъема магмы из глубин Земли, эти структуры возникают на поверхности, благодаря взаимодействию лавы с водой. Когда лавовый поток накрывает водоемы – озера или реки – происходит серия мощных взрывов, вызванных контактом раскаленной магмы и воды.
Наиболее часто бескорневые конусы встречаются в Исландии, стране вулканов и гейзеров, где взаимодействие лавы и воды является обычным явлением. Гораздо реже, но все же встречаются, небольшие примеры этих образований можно увидеть вдоль побережья Большого острова на Гавайях. Однако, наибольший интерес для ученых представляют обширные поля бескорневых конусов, обнаруженные на Марсе. Механизмы их формирования на Красной планете являются важным направлением исследований в планетарной геологии.
Для того чтобы глубже понять процессы формирования бескорневых конусов, группа исследователей из Университета Ниигата, в составе профессора Рины Ногучи и студента Ватару Накагавы, провела серию лабораторных аналоговых экспериментов. Эти исследования были направлены на имитацию условий образования бескорневых конусов в контролируемой среде. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале "Journal of Volcanology and Geothermal Research".
В качестве аналога лавы в экспериментах использовался нагретый крахмальный сироп. Температура сиропа поддерживалась на уровне приблизительно 140 градусов Цельсия. Важно отметить, что эта температура значительно ниже температуры настоящей лавы, которая превышает 1000 градусов Цельсия. Однако, для имитации взаимодействия лавы и воды и процессов взрывообразования, такая температура оказалась достаточной. В качестве аналога водосодержащего слоя использовалась смесь пищевой соды и кондитерского сиропа. Пищевая сода (бикарбонат натрия) играла ключевую роль, поскольку при нагревании она подвергается термическому разложению с выделением углекислого газа. Этот процесс, схожий с приготовлением японской карамели «карумеяки», способствовал вспениванию и имитации взрывных процессов. Кондитерский сироп добавлялся для регулировки вязкости смеси.
В ходе экспериментов исследователи изменяли толщину слоя сиропа в стакане и измеряли размер и количество формирующихся вентиляционных отверстий – своеобразных каналов, через которые происходили взрывы. Анализ результатов позволил выявить важный фактор, влияющий на формирование бескорневых конусов – так называемую «конкуренцию каналов».
Оказалось, что каналы, через которые происходят взрывы, часто не могут сохранять свою структуру из-за взаимного разрушения, вызванного формированием соседних каналов. Эта «конкуренция каналов», наряду с конкуренцией за доступ к воде, играет значительную роль в пространственном распределении бескорневых конусов. Также была установлена зависимость между толщиной сиропа (аналога лавы) и количеством и размером формирующихся конусов.
Более толстый слой сиропа приводил к усилению конкуренции между каналами, увеличению числа разрушенных каналов и, в итоге, к формированию меньшего количества бескорневых конусов. Это наблюдение согласуется с данными, полученными на Марсе, где более толстые лавовые потоки часто ассоциируются с меньшим количеством бескорневых конусов. Напротив, более тонкий слой сиропа, имитирующий тонкие лавовые потоки, и обилие формирующихся каналов приводили к уменьшению интенсивности взрывов из-за ограниченного количества воды. Это, в свою очередь, вело к образованию меньших по размеру конусов. Данные результаты также находят подтверждение в наблюдениях на Марсе, где области с тонкими лавовыми покровами зачастую лишены структур, напоминающих бескорневые конусы.
Наблюдения за земными лавовыми выходами, где были обнаружены структуры разрушенных каналов, подтверждают идею о том, что конкуренция каналов является универсальным фактором, влияющим на процесс формирования бескорневых конусов. Таким образом, проведенные эксперименты выявили ключевые факторы, определяющие характеристики бескорневых конусов – слияние и разделение каналов, обусловленные толщиной лавы. Именно эти факторы оказывают решающее влияние на пространственное распределение и размер этих вулканических образований.
Данное исследование вносит значительный вклад в понимание процессов формирования бескорневых конусов как на Земле, так и на Марсе. В дальнейшем, для уточнения моделей формирования и улучшения интерпретации прошлых экологических условий, связанных с развитием бескорневых конусов на планетах, планируется интеграция детальных полевых исследований с данными дистанционного зондирования.
Изображение носит иллюстративный характер
Наиболее часто бескорневые конусы встречаются в Исландии, стране вулканов и гейзеров, где взаимодействие лавы и воды является обычным явлением. Гораздо реже, но все же встречаются, небольшие примеры этих образований можно увидеть вдоль побережья Большого острова на Гавайях. Однако, наибольший интерес для ученых представляют обширные поля бескорневых конусов, обнаруженные на Марсе. Механизмы их формирования на Красной планете являются важным направлением исследований в планетарной геологии.
Для того чтобы глубже понять процессы формирования бескорневых конусов, группа исследователей из Университета Ниигата, в составе профессора Рины Ногучи и студента Ватару Накагавы, провела серию лабораторных аналоговых экспериментов. Эти исследования были направлены на имитацию условий образования бескорневых конусов в контролируемой среде. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале "Journal of Volcanology and Geothermal Research".
В качестве аналога лавы в экспериментах использовался нагретый крахмальный сироп. Температура сиропа поддерживалась на уровне приблизительно 140 градусов Цельсия. Важно отметить, что эта температура значительно ниже температуры настоящей лавы, которая превышает 1000 градусов Цельсия. Однако, для имитации взаимодействия лавы и воды и процессов взрывообразования, такая температура оказалась достаточной. В качестве аналога водосодержащего слоя использовалась смесь пищевой соды и кондитерского сиропа. Пищевая сода (бикарбонат натрия) играла ключевую роль, поскольку при нагревании она подвергается термическому разложению с выделением углекислого газа. Этот процесс, схожий с приготовлением японской карамели «карумеяки», способствовал вспениванию и имитации взрывных процессов. Кондитерский сироп добавлялся для регулировки вязкости смеси.
В ходе экспериментов исследователи изменяли толщину слоя сиропа в стакане и измеряли размер и количество формирующихся вентиляционных отверстий – своеобразных каналов, через которые происходили взрывы. Анализ результатов позволил выявить важный фактор, влияющий на формирование бескорневых конусов – так называемую «конкуренцию каналов».
Оказалось, что каналы, через которые происходят взрывы, часто не могут сохранять свою структуру из-за взаимного разрушения, вызванного формированием соседних каналов. Эта «конкуренция каналов», наряду с конкуренцией за доступ к воде, играет значительную роль в пространственном распределении бескорневых конусов. Также была установлена зависимость между толщиной сиропа (аналога лавы) и количеством и размером формирующихся конусов.
Более толстый слой сиропа приводил к усилению конкуренции между каналами, увеличению числа разрушенных каналов и, в итоге, к формированию меньшего количества бескорневых конусов. Это наблюдение согласуется с данными, полученными на Марсе, где более толстые лавовые потоки часто ассоциируются с меньшим количеством бескорневых конусов. Напротив, более тонкий слой сиропа, имитирующий тонкие лавовые потоки, и обилие формирующихся каналов приводили к уменьшению интенсивности взрывов из-за ограниченного количества воды. Это, в свою очередь, вело к образованию меньших по размеру конусов. Данные результаты также находят подтверждение в наблюдениях на Марсе, где области с тонкими лавовыми покровами зачастую лишены структур, напоминающих бескорневые конусы.
Наблюдения за земными лавовыми выходами, где были обнаружены структуры разрушенных каналов, подтверждают идею о том, что конкуренция каналов является универсальным фактором, влияющим на процесс формирования бескорневых конусов. Таким образом, проведенные эксперименты выявили ключевые факторы, определяющие характеристики бескорневых конусов – слияние и разделение каналов, обусловленные толщиной лавы. Именно эти факторы оказывают решающее влияние на пространственное распределение и размер этих вулканических образований.
Данное исследование вносит значительный вклад в понимание процессов формирования бескорневых конусов как на Земле, так и на Марсе. В дальнейшем, для уточнения моделей формирования и улучшения интерпретации прошлых экологических условий, связанных с развитием бескорневых конусов на планетах, планируется интеграция детальных полевых исследований с данными дистанционного зондирования.
