Еще вчера геофизик и сейсмолог, профессор РАН Николай ШАПИРО находился в своей лаборатории в Институте физики Земли во французском Гренобле, сегодня мы встречаемся с ним в московском Институте физики Земли им. О.Ю.Шмидта, а завтра он улетает на Камчатку.
Скорость перемещений ученого объясняется просто: Николай Михайлович – научный руководитель выданного Минобрнауки в 2018 году трехлетнего мегагранта. Его цель – комплексное изучение сейсмичности и вулканизма на Камчатке, одном из самых активных в этом отношении районов мира. Камчатка – уникальный полигон для мониторинга вулканов, а их на полуострове порядка 30, и многие – действующие.
– На средства мегагранта мы организовали лабораторию мирового уровня, – рассказывает Н.Шапиро. – В ней 40 сотрудников: из московского Института физики Земли РАН, МГУ им. М.В.Ломоносова, Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН и Камчатского филиала геофизической службы РАН, еще привлекли несколько ученых из Франции, где я работаю почти 15 лет. Там тоже есть вулканы (Овернь) и даже активные, правда, на заморских территориях. Почему так важно изучать эти природные феномены, даже если находятся они лишь в отдаленных точках Земли? Все дело в их «агрессивном поведении» и вызванных ими землетрясениях. Например, исландский вулкан, извергаясь в 2010 году, выбросил столько пепла, что в Северном полушарии пришлось отменить около 100 000 авиарейсов. На Камчатке извержения происходят едва ли не постоянно и часто прерывают авиасообщение между Северной Америкой, Японией, Южной Кореей и другими странами.
О вулканах Камчатки написаны, наверное, горы работ. Почему Минобрнауки выделило мегагрант вам?
Если этот удивительный регион изучают несколько десятилетий, это еще не означает, что людям все о нем известно. Тем более что в нашей области науки стремительно развиваются новые методы исследований, приборы становятся все точнее и совершеннее. Перед нашей лабораторией встала задача подготовить высококвалифицированные молодые кадры для работы в области вулканологии и сейсмологии на мировом уровне. Мы сосредоточились на одном из основных трендов современной геофизики и сейсмологии – анализе данных приборов, использующих искусственный интеллект и методы машинного обучения для более надежного выявления сейсмических предвестников извержений и их изучения Камчатским филиалом геофизической службы РАН. Анализ записей сейсмографов, расставленных вблизи вулканов, помогает лучше понять, откуда поступает магма, выплескивающаяся из жерла вулкана, какие физические процессы вызывают ее подъем на поверхность.
Сейчас мы сдаем в ведущий международный журнал статью об исследовании, проводимом нашей группой в последние годы, глубинных длиннопериодных вулканических землетрясений. Такие явления регулярно наблюдаются под Ключевским вулканом, и их очаги находятся на глубине примерно 30 км, на границе между земной корой и мантией. В других частях света, замечу, подобные происшествия наблюдаются крайне редко, а они – мы считаем – ранние предвестники извержений, тем нам и интересны. Мы провели тщательный анализ сейсмических записей и моделирование физических процессов в зоне очагов. И предложили принципиально новую модель, объясняющую происхождение глубинных землетрясений и их связь с процессами в магматической системе под вулканом. Базальтовый расплав (магма) на глубине 30 км перенасыщен летучими компонентами, в основном водой и углекислым газом. Происходит дегазация, которая может привести к образованию большого количества пузырьков углекислого газа и росту давления в магме, – оно и генерирует сейсмические волны. Можно сделать вывод о возможной связи интенсивности глубинной сейсмичности с наличием углекислоты в магме. Напомним, что крупные извержения – один из основных естественных источников выбросов углекислого газа в атмосферу. Наравне с антропогенными факторами они могут играть существенную роль в климатических изменениях. Однако сегодня ученые еще не разработали точные методы определения количества углекислого газа в магме. Помочь им в этом могут сейсмологические наблюдения. По нашим данным, под одним из самых активных вулканов в мире – Ключевским – углекислого газа может быть очень много.
Едва ли не самая перспективная технология, которую мы применяем, – спутниковая радарная интерферометрия – эффективный способ определения малых смещений земной поверхности. Метод широко распространен в мире: масса лабораторий занимается разработками в этой области, а у нас, увы, – единицы. Как это делается? Со спутника, летающего по орбите на высоте 400 км, радар посылает сигнал, отражающийся от земной поверхности. Мы получаем четкие снимки и определяем по ним происходящие здесь смещения с точностью до нескольких сантиметров. Кроме определения смещений в районах сейсмической и вулканической активности космические данные в мире используют для наблюдения за состоянием особо важных объектов: туннелей, мостов, атомных электростанций, подземных выработок и др.
Наблюдения из космоса с успехом применяют для постоянного мониторинга камчатских вулканов, чтобы точно определить, сколько из них действующих, сколько спящих, и быть готовыми, если считавшийся потухшим вулкан вознамерится пробудиться. Снимки позволяют анализировать деформации вулканов в результате извержений. Начинаются они не сразу: сначала из глубины Земли поднимается магма, и поверхность медленно деформируется. Изменения совсем незначительные – визуально и не заметишь – но аппаратура из космоса их фиксирует, измеряет и передает на Землю точные данные. Благодаря им за несколько недель, а то и месяцев мы получаем сведения о приближающемся извержении. Они очень опасны, хотя рядом с активными вулканами мало поселений. Выброс вулканических газов и пепла в атмосферу на Камчатке и Курилах, как я уже говорил, может серьезно нарушить авиасообщение, поскольку трассы полетов проходят вблизи этих территорий. И попади самолет в облако вулканического пепла, он забьется в двигатели, что грозит катастрофой. Поэтому за поведением вулканов Камчатский филиал Единой геофизической службы РАН следит очень внимательно. Наша группа, повторюсь, занимается фундаментальными исследованиями: изучением физики вулканических и сейсмических процессов, их связи с тектоническими явлениями.
Помогают ли ваши наблюдения предсказывать землетрясения?
Как и большинство ведущих коллег-сейсмологов, мы считаем, что сегодня сделать это невозможно: нет надежных достоверных методов, чтобы сказать, где, когда и какой магнитуды произойдет землетрясение. В странах, подверженных таким стихийным бедствиям, в Японии, например, специалисты пришли к выводу, что даже при относительно обоснованном прогнозе не имеет смысла принимать экстрен-
ные меры: останавливать производства, эвакуировать население… Это повлечет за собой огромные моральные и экономические потери. Поэтому сейсмологи сосредотачиваются на разработке предупредительных мер: оценке сейсмоопасности, предоставлении данных строителям, возводящим сооружения в сейсмоопасных районах.
Ваш проект заканчивается в этом году, какова его дальнейшая судьба?
По условиям мегагранта мы получили финансирование на три года, однако наша лаборатория мирового уровня должна работать еще минимум три года, а то и все пять. Ее финансирование будет осуществляться из госбюджета. Считаю, что условия для продолжения исследований у нас есть. В первые два года работы по мегагранту мы потратили немало времени и средств на закупку современного оборудования, программного обеспечения и подготовку кадров для их освоения. Провели две летние экспедиции и две школы молодых ученых. Вопрос, все ли сотрудники останутся в лаборатории? За студентов, а их около десятка, мы не беспокоимся: Камчатка и вулканы, безусловно, их интересуют. Другое дело – аспиранты, а их у нас и так немного. В отличие от студентов они трезво оценивают перспективы. Квартиры приезжим не предоставлены, платить соответствующую их квалификации зарплату не из чего, а на аспирантскую стипендию, как известно, не проживешь. Они занимаются фундаментальными исследованиями, и подработка в Москве по специальности «сейсмология и вулканология» крайне проблематична. Напомню, что наши исследования в первую очередь предназначены для Единой геофизической службы РАН, а у нее нет возможности финансировать лабораторию. Опасаюсь, как бы молодые люди вообще не ушли из науки.
Юрий ДРИЗЕ
Читать подробнее: Газета Поиск
