Тайна золотого вулкана: почему гора в Антарктике извергает драгоценный металл?

В самом сердце Антарктиды, на острове Росса, расположенном в одноименном море, действует вулкан Эребус. Это самый южный огнедышащий гигант на планете. Он находится всего в 1350 километрах от географического Южного полюса, и в его кратере постоянно бурлит озеро раскаленной лавы.

Но главная сенсация даже не в этом. Вместе с вулканическими газами Эребус ежедневно выбрасывает в воздух микроскопические частицы чистого золота. При этом драгоценный металл рассеивается на сотни километров вокруг.

Поэтому возникает как минимум пара вопросов. Первый: как Антарктида, покрытая вечными льдами, оказалась связана с золотыми россыпями? Второй: что делает этот вулкан уникальным среди всех остальных на Земле?

Драгоценное дыхание

Эребус — это действующий вулкан, который не спит уже многие десятилетия. Его лавовое озеро представляет собой редчайшее явление для геологии: это своего рода постоянный кипящий котел, доступ к которому закрыт суровым антарктическим климатом.



Однако именно этот удаленный уголок планеты в 1991 году преподнес ученым настоящий сюрприз. Группа исследователей под руководством геохимика Кимберли Микер из Горно-технологического института Нью-Мексико (США) решила детально изучить выбросы вулкана. Они собрали пробы снега вблизи кратера, образцы воздуха непосредственно из газового шлейфа, поднимающегося над лавовым озером, а также отобрали пробы в антарктической тропосфере на удалении до 1000 километров от Эребуса. Результаты анализа оказались ошеломляющими: во всех трех наборах образцов без исключения были обнаружены частицы золота.

И это не случайные песчинки, а стабильный процесс. Ученые вычислили, что вулкан выбрасывает около 80 граммов золотой пыли ежедневно. Эти частицы настолько малы, что их размеры измеряются микронами, а самые крупные из них достигают лишь 60 микрометров в диаметре. Ветер и атмосферные течения разносят это золото на огромные расстояния, оседая на ледниковых полях и в воздухе.

Важно отметить, что по сравнению с другими вулканами объем выбросов Эребуса не выглядит гигантским. Например, у вулкана Килауэа на Гавайях этот показатель в те годы оценивался в 500-800 граммов в день, а итальянская Этна и вовсе выдавала до 2,4 килограмма драгоценного металла ежесуточно. Но именно антарктический вулкан оказался особенным: золото, которое он извергает, существует в необычной форме, не встречающейся более ни у одного другого вулкана на планете.

Из магмы к облакам

Чтобы понять природу этого явления, нужно разобраться, как драгоценные металлы вообще попадают в вулканические выбросы. Вулкан — это, по сути, прямая артерия, соединяющая земные недра с поверхностью. В мантии и коре содержатся различные элементы, включая медь, серебро, ртуть, мышьяк, серу и, разумеется, золото. Во время извержения эти компоненты оказываются в едином плавильном котле, где вступают в химические соединения.

Проблема в том, что золото само по себе не испаряется даже при высоких температурах. Температура кипения чистого золота значительно выше, чем у вулканических газов, поэтому для путешествия на поверхность металлу требуются «попутчики». Такими переносчиками становятся летучие соединения, содержащие хлор или серу, которые легко переходят в газообразное состояние и увлекают за собой частицы золота.

Этот механизм хорошо известен и подтвержден исследованиями на других вулканах. Следы золота находили в образцах с вулкана Августин на Аляске, мексиканского Эль-Чичон и все тех же Килауэа и Этны. Казалось бы, в этом нет ничего выдающегося: горячие флюиды поднимаются, газы остывают, золото конденсируется и выпадает в осадок. Однако Эребус разрушает эту стройную теорию.



Ученые заметили принципиальное отличие. В случае с другими вулканами золото оседает в виде аморфных, неправильных по форме включений. В Антарктиде же все иначе. Под электронным микроскопом частицы, собранные в снегу в четырех километрах от кратера и в пробах воздуха, демонстрируют удивительное зрелище: это сложные, ограненные, почти идеально геометрически правильные кристаллы. Они похожи на крошечные ювелирные изделия, выточенные природой с математической точностью.

Это открытие поставило перед геохимиками сложнейшую задачу. Почему в выбросах Эребуса золото кристаллизуется, в то время как в любых других условиях оно должно оставаться в виде беспорядочных частиц или рассеиваться в атмосфере как пыль?

30-летняя загадка

Именно в этом кроется главная интрига. Одна из гипотез, предложенная исследовательской группой, гласит, что золото первоначально покидает лаву в форме соединений с хлором, обладающих высокой летучестью. Но по мере того как вулканический шлейф поднимается и охлаждается в условиях антарктического воздуха, эти соединения распадаются, а освободившиеся атомы золота группируются в кристаллические решетки. Проблема этой модели заключается в том, что концентрация золота в газе чрезвычайно мала, и при таком разрежении формирование правильных кристаллов прямо в воздухе представляется крайне маловероятным. Это противоречит всей известной физике роста кристаллов.



Существует и альтернативный сценарий, который позднее предложил вулканолог Филип Кайл, также работающий в Горно-технологическом институте Нью-Мексико. По его мнению, золото может оседать непосредственно на поверхности лавового озера, постепенно наращивая тончайшую корку. Затем восходящие потоки горячих газов буквально сдувают эту корку, дробят ее и поднимают вверх, где она застывает в виде тех самых кристаллов. Однако и эта версия остается лишь предположением, так как ни одна экспедиция не смогла вплотную приблизиться к бурлящему озеру лавы, чтобы проверить теорию экспериментально.

С момента первого открытия прошло уже более трех десятилетий, но однозначного ответа нет до сих пор. Что именно в горе Эребус — химический состав ее магмы, необычно низкие температуры окружающей среды, уникальная геологическая обстановка или сочетание всех этих факторов — наделяет ее способностью посыпать снег кристаллическим золотом, остается тайной.