26 апреля 2024 года под Индийским океаном произошёл крупный разрыв, когда две тектонические плиты разошлись более чем на метр. Дно океана опустилось примерно на четыре метра, магма пробилась сквозь земную кору, и лава растеклась по морскому дну. Последовательность землетрясений прошла взад-вперёд вдоль примерно 17 километров Юго-Восточного Индийского хребта, но сейсмическая активность не объясняла полного масштаба движения. Значительная часть расхождения плит произошла без землетрясений, достаточно сильных, чтобы выявить происходящее внизу.
Событие произошло недалеко от острова Амстердам, где Австралийская и Антарктическая плиты сходятся вдоль участка глобальной системы срединно-океанических хребтов. Эта огромная цепь подводных гор протяжённостью около 65 000 километров опоясывает планету и отмечает границы, где тектонические плиты расходятся и образуется новая океаническая кора. Учёные изучали остатки таких событий десятилетиями, но они никогда не измеряли напрямую полный эпизод спрединга океанического дна в процессе его развития на глубине.
Прорыв стал возможен благодаря сети мониторинга под названием OHA-GEODAMS — Обсерватория с гидроакустикой и геодезией близ острова Амстердам. Система была установлена на морском дне всего за два месяца до разрыва. В неё входили подводные микрофоны, акустические маяки, датчики смещения и манометр. Это оборудование позволило исследователям отслеживать землетрясения, горизонтальное движение плит и изменения глубины океанического дна в ходе одного и того же события.
Когда разрыв начался, гидрофоны зафиксировали землетрясения, распространявшиеся вдоль хребта на расстояние около 17 километров. В то же время акустические маяки зарегистрировали расхождение двух сторон границы плит. Смещение превысило один метр, что намного больше медленных годовых скоростей, которыми обычно описывают движение плит. Затем приборы зафиксировали опускание морского дна в течение следующих шести дней, пока оно не опустилось примерно на четыре метра.
Последующие исследования сравнили форму морского дна до и после события. Они подтвердили, что на океаническом дне произошло извержение большого объёма лавы. Исследователи объединили эти измерения с моделями движения магмы и разломообразования. Результаты показали, что магматические листы были вытеснены вверх через почти вертикальные трещины в коре. Магма раздвигала плиты, в то время как окружающие разломы также смещались и растягивали породу.
Четырёхметровое опускание было связано с дренированием магматического резервуара под хребтом. Когда магма вышла из резервуара и проникла в трещины выше в коре, грунт сверху потерял опору и опустился. Манометр зафиксировал это опускание, хотя и только в одном месте. Истинный размер и форма затронутой области остаются неопределёнными, поскольку доступные карты морского дна не имели достаточного разрешения для точного измерения каждого изменения.
Сейсмическая активность дала один из самых сильных выводов исследования. Зарегистрированные землетрясения не были достаточно сильными, чтобы произвести измеренное горизонтальное смещение. Плиты сместились более чем на метр, но одних сейсмических сигналов было бы недостаточно, чтобы выявить эту величину расхождения. Таким образом, значительная часть события спрединга была асейсмичной, то есть происходила без уровня сейсмической активности, который обычно ожидается при таком крупном движении.
Это выявляет серьёзный недостаток в том, как обнаруживается активность под океанами. Сейсмические сети могут показать, когда горная порода внезапно разрушается, но они не регистрируют каждую форму движения земной коры. Магма может раскрывать трещины, плиты могут расходиться, а морское дно может проседать, в то время как сейсмическая запись показывает лишь часть события. В данном случае подводные приборы измерили движение, которое в противном случае осталось бы скрытым.
Движение плит часто описывается с помощью среднегодовых скоростей, измеряемых в миллиметрах. Вдоль быстрораздвигающихся хребтов плиты могут расходиться со скоростью более 70 миллиметров в год, при этом магма поднимается между ними и создаёт новую кору. На более медленных хребтах, где скорость движения может быть ниже 20 миллиметров в год, разломообразование становится более важным, поскольку магма не может достаточно быстро заполнить расширяющийся зазор.
Эти скорости могут создавать ложное впечатление, что океаническое дно движется равномерно в течение всего года. Событие у острова Амстердам показало, что напряжение может накапливаться десятилетиями, а затем высвобождаться концентрированным импульсом. За один эпизод спрединга произошло расхождение более чем на метр. На более медленных границах плит аналогичное напряжение может оставаться запертым намного дольше, возможно, веками, прежде чем разломы сдвинутся или магма прорвётся.
Расположение обсерватории также было важным. Остров Амстердам находится над горячей точкой, где повышенное тепло и магма из недр Земли влияют на близлежащий хребет. Морское дно там мельче, чем во многих других частях глубокого океана, и этот район получает более мощный приток магмы. Таким образом, объём, высвободившийся во время события 2024 года, возможно, был близок к верхнему пределу того, что происходит при спрединге морского дна в других местах.
Даже с учётом этого ограничения, сравнения с глобальным производством магмы позволяют предположить, что от 125 до 160 подобных событий спрединга могут происходить вдоль срединно-океанических хребтов мира каждый год. Это составляет примерно одно событие каждые два-три дня. Большинство из них не измеряются напрямую, потому что на океаническом дне недостаточно приборов, чтобы их зафиксировать.
Некоторые из них могут быть идентифицированы позже по роям землетрясений, свежим лавовым полям, химическим изменениям в морской воде или изменённым гидротермальным источникам. Другие могут оставить лишь ограниченные свидетельства, пока исследовательское судно случайно не проведёт повторную съёмку того же района. Без манометров и акустических маяков на месте нет надёжной записи о том, как далеко сдвинулись плиты, как быстро опустилось морское дно или сколько магмы поступило в кору.
Глубокий океан остаётся одним из самых больших пробелов в глобальном геологическом мониторинге. Океаническая кора покрывает около 60 процентов поверхности Земли, однако лишь в небольшом количестве районов есть прямые приборы, способные измерять деформацию. Спутники могут отслеживать движение на суше с помощью радаров и навигационных сигналов, но эти методы не могут проникнуть через несколько километров морской воды. Самая активная геологическая система на планете в значительной степени недоступна для инструментов, используемых на континентах.
Ранее учёные уже фиксировали фрагменты подобных событий. В 2006 году оборудование на Восточно-Тихоокеанском поднятии оказалось погребённым под лавовым потоком. В Исландии, где часть срединно-океанического хребта выходит над уровнем моря, исследователи наблюдали спрединг и вулканическую активность на суше. Эти случаи дали веские доказательства, но событие у острова Амстердам предоставило первые прямые измерения in situ полного эпизода спрединга в глубоком океане.
Время было чистой случайностью. Обсерватория была установлена всего за два месяца до этого. Если бы разрыв произошёл до развёртывания оборудования, учёные обнаружили бы изменившееся морское дно и свежий вулканический материал без полной записи процесса. Если бы оборудование установили позже, метровое расхождение и четырёхметровое опускание никогда не были бы измерены напрямую.
Сеть всё же оставила без ответа множество вопросов. Сейсмодатчики определили, где вдоль хребта происходила активность, но они не могли определить точную глубину каждого землетрясения. Только один манометр измерял вертикальное движение. Картографирование морского дна до и после события было слишком грубым, чтобы определить полную протяжённость опускания или рассчитать объём лавы с полной уверенностью.
Исследователи также не знают, как долго магматический резервуар наполнялся перед разрывом. Обсерватория начала работу всего за несколько недель до события, поэтому она не зафиксировала накопление за предыдущие годы или десятилетия. Нет полной картины того, как менялось давление, происходили ли более мелкие внедрения магмы раньше или проявлялось ли на морском дне заметное движение до начала основного разрыва.
Событие изменило физическую структуру границы плит менее чем за неделю. Новая кора образовалась, когда магма остыла между плитами. Сместились разломы. Морское дно опустилось. Лава покрыла часть хребта. Плиты высвободили напряжение, которое могло накапливаться десятилетиями, в то время как землетрясения зафиксировали лишь часть движения.
По всему Мировому океану тот же процесс продолжается вдоль десятков тысяч километров границ плит. Оценки, приведённые в статье, указывают на то, что более ста крупных событий спрединга могут происходить каждый год, обычно без прямого наблюдения. Крупнейшая геологическая система мира неоднократно раскалывается, извергается и перестраивается под водой, достаточно глубокой, чтобы скрыть почти все поверхностные признаки.
26 апреля 2024 года одна сеть мониторинга была на месте, когда кора раскрылась. Она зафиксировала, как две плиты разошлись более чем на метр, океанское дно опустилось на четыре метра, а магма создала новое морское дно под Индийским океаном. Без этих приборов масштаб разрыва остался бы в значительной степени неизвестным.
