Расплавленная порода, вырывающаяся из вулкана, — это не только разрушение, но и поток данных в реальном времени из глубин Земли. Каждая капля лавы и каждая крупинка пепла несут в себе химическую запись тех условий, которые они испытали на глубинах в десятки километров, в областях, недоступных ни одной буровой скважине.
Ключевое обстоятельство состоит в том, что магма образуется и эволюционирует в строгом соответствии с законами термодинамики. Соотношения таких элементов, как магний и железо, а также структура кристаллов, например оливина и пироксена, строго контролируются температурой и давлением в верхней мантии. Измеряя эти соотношения и используя модели фазового равновесия, исследователи могут вычислить, где началось плавление, какая доля породы расплавилась и с какой скоростью поднималась магма. Содержание летучих компонентов, таких как растворённая вода и диоксид углерода, заключённых в крошечных стекловатых пузырьках — так называемых включениях расплава, — указывает на давление, при котором газы выделялись из расплава, и позволяет оценивать глубину и историю подъёма магмы.
Вулканический пепел добавляет ещё один уровень детализации. Распределение размеров зёрен отражает энергию дробления породы во время извержения, тогда как изотопная геохимия — тонкие различия в числе нейтронов в ядрах элементов, таких как стронций и неодим, — служит трассером для пород-источников и степени загрязнения магмы материалом земной коры. В сочетании с петрологией — изучением минеральных ассоциаций — это позволяет учёным различать мантийные плюмы, плавление в зонах субдукции и рифтовые обстановки. Рост энтропии при кажущемся хаосе извержения на практике оборачивается строго ограниченным экспериментом по давлению, температуре и составу, благодаря которому глубинное строение Земли можно читать почти как структурированный набор данных.
Когда лава остывает, превращаясь в тёмную горную породу, а пепел оседает, образуя спокойные слоистые отложения, извержение заканчивается, но закодированная в нём информация остаётся. Она ждёт нового цикла изучения шлифов, измерений на масс-спектрометрах и пересчёта глубин, чтобы преобразовать насилие на поверхности в знание о внутренней архитектуре планеты.
