Тереза Убиде, доцент и научный сотрудник ARC Future в Университете Квинсленда, Австралия, начала свой путь к науке о вулканах с простого школьного задания.
Когда Терезе Убиде было 12 лет, её учитель геологии в средней школе попросил класс нарисовать вулкан. Убиде вспоминает, как они с одноклассниками изобразили предсказуемые треугольники, извергающие лаву, и, возможно, домик рядом.
«Это здорово, — сказал учитель. — Но вы пока не знаете, как это работает. Вулканы питаются сложной системой магматических камер и резервуаров, а также каналов, которые доставляют эту расплавленную породу, магму, прямо на поверхность. То, что происходит внутри вулкана, — ключ к пониманию того, что происходит на поверхности».
«Я была полностью увлечена», — рассказывала Убиде изданию Cosmos. «Именно это и стало моим занятием [сейчас]. Я реконструирую работу вулкана изнутри по информации, которую получаю на поверхности».
Путь в науку
Семья Убиде поддерживала её увлечение геологией. Она поступила в Университет Сарагосы в Испании, чтобы изучать геологию, магистратуру и докторскую степень.
В своей магистерской диссертации Убиде исследовала причины извержений, используя кристаллы горных пород, которые плавают в полужидкой магме и проходят между типами магмы.
«Магматический резервуар под вулканом более или менее стабилен», — говорит Убиде. «Затем новая магма поднимается в резервуар снизу. По мере того как она смешивается со старой магмой, давление нарастает, вызывая извержение».
Её проект был сосредоточен на окаменевшей камере в испанских Пиренеях, где это смешивание было зафиксировано. Убиде была очарована кристаллами, которые формируются в магмах до их смешивания, и обнаружила, что рост кристаллов зафиксировал процессы и различия между магмами во время их обмена при смешивании.
Исследование кристаллов магмы
В своей докторской диссертации Убиде углубилась в изучение динамики магматических камер, используя те же кристаллы и другие методы.
Работа с профессором Яном Вийбрансом в Амстердамском свободном университете (VUA) позволила Убиде выяснить, когда извергались породы, которые она изучала. Она использовала метод датирования калий-аргон (K-Ar), называемый 40Ar/39Ar, чтобы оценить возраст, и смогла использовать эту информацию для моделирования движений местных тектонических плит.
Вулканические породы естественным образом содержат радиоактивную форму (изотоп) калия — калий-39, который очень медленно распадается на газ аргон-40. Это медленный процесс, занимающий около 1,25 миллиарда лет, чтобы половина калия распалась. Но когда происходит извержение вулкана, сильный жар вытесняет любой газ из породы, «сбрасывая» часы. Измерение количества «нового» аргона, накопившегося в вулканической породе, по отношению к калию, даёт приблизительный возраст последнего извержения.
Убиде использовала усовершенствование этого метода (40Ar/39Ar), при котором породы облучаются в ядерном реакторе для преобразования атомов 39K в 39Ar, чтобы ей нужно было измерять только изотопы Ar для получения того же результата.
Она обнаружила, что Бискайский залив на северном испанском побережье начал открываться 85–105 миллионов лет назад. Она также нашла доказательства извержений 79 миллионов лет назад, которые в конечном итоге привели к подъёму Пиренеев, горного хребта между Испанией и Францией.
Вулканы Марса
В 2014 году Убиде отправилась в постдокторантуру для изучения планетарного вулканизма. Основываясь в Тринити-колледже в Дублине, Ирландия, она изучала вулканы, которые растут после падения метеоритов.
Основные достижения в её лазерной технике, изначально предназначенной для создания карт химии кристаллов, начали давать «действительно хорошие результаты», как она говорит. Но для дальнейшего тестирования нужно было провести исследования на действующих вулканах, поэтому она отправилась на Этну на восточном побережье Сицилии.
Вулкан Этна
Этна, один из самых активных вулканов в мире и объект Всемирного наследия ЮНЕСКО, также является одним из наиболее изученных и контролируемых вулканов в мире.
Лазерные методы Убиде начали раскрывать реальные, хотя и немного менее красочные, процессы, стоящие за более частыми извержениями Этны. Кристаллы давали ответы на такие вопросы, как: «Какой тип резервуаров питает извержения? Насколько они глубоки? Сколько времени проходит от смешивания магмы и глубины до извержения на поверхности?» — говорит она.
Лектор в Университете Квинсленда
В 2016 году Убиде получила должность лектора по магматической петрологии и вулканологии в Университете Квинсленда в далёкой Австралии.
«В UQ есть замечательные лаборатории, где мы разработали так много методов для исследования пород и кристаллов, и у нас есть доступ к Тихоокеанскому огненному кольцу: Новая Зеландия, Филиппины, Тонга, Индонезия. Кроме того, это недалеко от Чили; западная сторона Америки [интересна], а также в основном потухшие вулканы восточной Австралии».
Критически важные минералы для декарбонизации
Фокус исследований Убиде изменился за 8 лет в UQ, когда она поднялась от лектора до доцента. Изучение того, как вулканы накапливают критически важные минералы для декарбонизации, заменило интерпретацию и прогнозирование извержений.
«Нам нужно лучше понять, почему они накапливаются. Большая часть меди, например, накапливается в гидротермальных системах под вулканами, где тектонические плиты движутся навстречу друг другу, как в Тихоокеанском огненном кольце».
Каждый электромобиль использует более 50 кг меди, говорит она. «Поэтому я просто пытаюсь понять, когда эти магматические системы накапливают медь, что, надеюсь, будет способствовать будущим исследованиям. Мы используем аналогичные подходы для поиска редкоземельных элементов, таких как ниобий и цирконий, которые очень важны для возобновляемых источников энергии».
Редкие земли чаще встречаются в «межплитных системах», где есть горячая точка. Австралия не находится на границе плит, но имеет самую длинную цепочку вулканов горячей точки на Земле.
Горячие точки — это места, где шлейфы расплавленной магмы поднимаются из глубины мантии, пробиваются сквозь трещины в вышележащей коре и извергаются на поверхность.
Роли в команде
Исследовательская группа Убиде процветает. Поощрение разнообразия — ключ к успеху исследовательской группы, говорит она.
«У меня очень разнообразная команда, не только мужчины и женщины, но и люди со всего мира: из Филиппин, Чили, Австралии, Колумбии, Индонезии. И гости из Новой Зеландии, Италии и Франции».
«Я думаю, что разнообразие так важно, потому что в нашей команде много новых идей исходит из того, что у людей разные фоны, идентичности, истории. Это очень важно для решения проблем и поиска решений, потому что люди подходят к вещам по-разному, и именно тогда появляются инновации».
«Повышение разнообразия — это изменение системы, — говорит она, — а не женщин или меньшинств. Мы все являемся частью «системы» и, следовательно, должны играть свою роль. Так что дело не только в том, что лидеры меняют политику, но и в том, что все мы ведём перемены.
«Это может быть поддержка коллег (особенно женщин и меньшинств) для создания инклюзивной рабочей среды, наставничество и поддержка их в подаче заявок на эту работу, продвижение по службе, разговоры и т. д., чтобы передать возможности, которые могут быть интересны, номинировать их на награды и т. д.»
«Мы все являемся частью системы, и поэтому все мы можем привести к изменениям, даже если это небольшие шаги».