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熔岩管道深处探险:就像幻想中的外星世界

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出品|网易科学人栏目组

译者|小小

熔岩管道是在熔岩流内部自然形成的管道。当液态熔岩流流动时,由于表面冷却较快,形成能够保温的固体硬壳,而硬壳内部的熔岩流温度依然很高、流速也够快,从而形成熔岩管道。这些管道深入地下内部,形成各种各样的地下洞穴世界,有的看起来如同外星上的场景。

图:2016年12月,基拉韦厄火山(Kilauea)沉入大海并露出了熔岩管入口,形成了巨大的熔岩三角洲。当融化的岩石到达平缓区域,并像扇形那样流向多个方向时,就形成了熔岩三角洲。当这种熔岩三角洲崩溃后,新的熔岩会从类似消防水带的管子中喷入18米深的海下。

几年前,当经验丰富的探洞者安·博斯特德(Ann Bosted)在家乡夏威夷大岛(Big Island)Hawaiian Ocean View镇的公路边发现一个小洞后,就开始与丈夫彼得·博斯特德(Peter Bosted)开始了探索之旅。这个小洞宽不足1米,但已经足以吸引这对夫妇抛下汽车,试图溜进去一探究竟。

彼得说:“我们不得不耽搁几个小时,以便开始探查。我们发现了一个通道,它原来比我们预期的复杂很多。”回到家中,彼得在数字地图上标记出洞穴的入口,并计划以后重新返回,看看它到底通向哪里,当然那首先需要获得那片土地主人的允许。

图1:作家约书亚·福尔(Joshua Foer)探索世界上最长的熔岩管道卡祖穆拉(Kazumura),它长达60多公里,有些地方如地铁隧道大小,其槽壁形成于600多年前的火山喷发中

从外部看,Hawaiian Ocean View镇看起来像沥青覆盖的茅草垫,它位于冒纳罗亚火山(Mauna Loa)不远的地方。这个地方占地达264平方公里,空地面积几乎是华盛顿特区的两倍大小,而居民总数还不到4500人。你可能会认为,在活火山的山坡上建房子似乎有点儿变态,但在过去的20年中,Hawaiian Ocean View已成为国际洞穴旅游爱好者的天堂,他们争相来这里探索,并绘制Kipuka Kanohina的地图。Kipuka Kanohina是一个熔岩洞穴网络,就像位于城下五六米深的地下脉络。

形成洞穴有两种方法:快速和缓慢。世界上许多最具标志性的洞穴都是历经上百万年的雕琢才形成的,比如美国西墨西哥州的卡尔斯巴德洞穴和Lechuguilla洞穴、肯塔基州的猛犸洞穴等,他们都是酸性水缓慢滴流可溶性石灰岩形成的。

图2:探洞者们爬上山坡,找到42公里长的熔岩管道Kipuka Kanohina的接入点。随着时间推移,熔岩管道被腐蚀并出现裂缝,入侵的树根吸收其中水分,在地表上长出茂密的森林。

相比之下,熔岩洞穴(又被称为熔岩管道)是在地壳喷发后数周或一两年后形成的。夏威夷的大部分熔岩管道是由一种称为绳状熔岩的浆状流形成的。当它从火山喷涌出来时,表面的熔岩在空气中迅速冷却和凝固,形成充满弹性、类似皮肤的外层。在膨胀的膜下面,熔岩继续渗出,侵蚀它下面的地面,并雕塑出地下隧道。与空气隔绝后,炽热的熔岩可以不受阻碍地汹涌而出,常常绵延出很远的距离。随着火山喷发消退和渠道耗尽他们最后的熔化物,就会留下巨大的、三维状的有趣管道网络。

也许地球上没有任何地方的熔岩管道有夏威夷那样多,也可能也没有其他任何城镇被证明是像Ocean View这样的探险圣地。在20世纪90年代,博斯特德夫妇就是一个著名探险队的成员,他们绘制出长达222公里的Lechuguilla洞穴地图,这个洞穴被公认为世界上最美丽的熔岩洞穴之一。

现在,博斯特德夫妇已经60多岁,并处于半退休状态。彼得是威廉玛丽学院的粒子物理学家,他们是少数由经验丰富的探洞者变成Ocean View全职居民的人。安的辫子垂到腰部,彼得喜欢穿色彩明亮的夏威夷印花衬衫和人字拖、戴白色的司机帽,还留有长长的白胡子。他们承认,与以往任何时候相比,他们现在的生活中探洞经历更多。他们估计,几年来他们两人已经在地下呆了200天多。

图3:彼得爬过Kipuka Kanohina狭窄的熔岩管道,他的妻子安跟在后面。厚厚的手套和衣服保护他们的皮肤免受尖锐坚硬的熔岩所伤。熔岩管道大约只有90厘米高,这个地方显然宽敞了很多,有些地方必须摘掉头盔,使劲摇摆才能通过。

彼得和安把我带回到他们在路边新发现的溶洞入口处,另外2名探洞者也是一对夫妇,唐·库恩斯(Don Coons)与芭芭拉·库恩斯(Barb Coons),他们是伊利诺伊州的农民,喜欢冬季前来Ocean View探察洞穴。唐已经64岁,曾在猛犸洞当过10年向导,并用了18个冬天参加传奇探险,帮助扩大墨西哥瓦哈卡Chevé洞穴的地图,它是北美洲第二深的洞穴。此外,唐还是夏威夷洞穴保护信托会的会长,这个非盈利组织购买Ocean View及其周边土地,以保护下面的熔岩洞穴网络。

戴着头盔、头灯,手肘和膝盖处加上排球垫,我们滑入洞穴里,并爬行了上百米通过此前已经绘制出地图的通道,这些通道的高度都不到1米。熔岩流过这个洞穴已经有几个世纪了。

图4:探洞者克里斯·海因莱茵(Chris Heinlein)站在Kazumura熔岩池的遗迹中。它是由充满气体的熔岩汇集在同样的地方,然后在冷却时收缩而形成的。Kazumura位于基拉韦亚东部斜坡上,基拉韦亚是夏威夷大岛上最活跃的火山。

就像科幻作家苏斯博士(Dr. Seuss)笔下的描述,夏威夷的熔岩管道宛如另一个星球上的场景。精致的lavacicle挂在墙壁和天花板上就像奇形怪状的钟乳石,从鲨鱼牙齿到尖尖的泡沫等。当洞穴冷却时,这些长长的空心管被气体从天花板中挤出,形成厚厚的悬挂簇。洞穴中银色的镁铁矿斑点看起来就像剥落的油漆。其他地方洞壁上覆盖薄薄的石膏色物质呈现亮白色,它们是以岩石为食的细菌微生物的粪便排泄形成的垫子。

我们爬到了一个交叉口,天花板向下倾斜到不到25厘米宽的高度,地板呈现锯齿形。彼得表示:“这是我们的乐趣所在。”我们收紧肚子,蠕动着通过紧窄得不可思议的小道,我的T恤被参差不齐的地面撕裂。通道过于狭窄,以甚至我们不得不摘下头盔挤过去,爬向未知的黑暗。

图5:在Kipuka Kanohina入口选择你自己的冒险之旅,这里分裂成三条隧道,它们越走越窄。充当导航的熔岩可能非常危险,1名探洞者称:“纹理就像是魔术贴,能够撕裂衣服和切割皮肤。头顶也有危险:大块的熔岩可能从天花板上脱落下来。”

图6:夏威夷的玄武岩帮助火山形成了许多世界上最深和最长的熔岩管道,它们是由熔岩河流雕刻而成的。被流水侵蚀的洞穴需要数百万年才能形成,而火山喷发可能在数周或数月内产生好几公里长的熔岩管。成千上万的熔岩管道在夏威夷大岛的表面下交叉编织着。

虽然我们身上留下各种擦伤,衣服也破损不堪,但新探索了47米长的Kipuka Kanohina洞穴足够给我们以补偿。这听起来可能不太多,但在这个行业中,探索地图都是以每年五六公里的速度完成的。Kipuka Kanohina可能很快就会成为世界上被探索过的最长熔岩管道系统。

Kipuka Kanohina系统中的熔岩洞穴系统似乎有望取代有关夏威夷大岛上的其他世界纪录。它可能是基拉韦亚火山在15世纪不同喷发形成的,超过60多公里长,也是迄今为止被绘制地图最长和最深的熔岩管道。虽然这些熔岩洞穴的顶部永远无法接触到地面,但管道的垂直落差足有1101米。

Kipuka Kanohina系统是由若干平行的通道组成的,看起来就像巨大的河流三角洲。而Kazumura则是长而笔直的通道,显得非常宽敞,有的地方高度超过18米,好像很容易就可适合地铁列车通过。尽管Kazumura拥有海绵状的轮廓,第一次通过之旅直到1995年才完成,探险队耗费了2天时间。沿着Kazumura管道经营旅游业务的哈里·施克(Harry Shick)说:“这是国家的财富,但这个岛上的人有权居住在洞穴上,即使他们不知道它的存在。”

还有围绕大岛的熔岩管道,大多数探洞者和环保人士希望外人永远不要了解他们发现的地点。博斯特德夫妇主动提出要带我去名为Manu Nui的洞穴,他们自从2003年以来就在绘制地图。但他们的条件是,《国家地理》杂志不能透露其确切位置,只知道该岛史上第三大活火山霍阿拉莱(Hualalai)创造的,仅次于冒纳罗亚火山和基拉韦亚火山。

图7:Lavacicles是在高压条件下被气体从熔岩管道顶部挤出来的物质,然后在空气中冷却

图8::Manu Nui洞穴岩壁粘稠的外观,它是火山熔岩开始产生化学变化形成的,包含在熔岩中的铁氧化成各种矿物

从许多方面来看,Manu Nui都是岛上的宝石。平均坡度为15.7度,它是夏威夷最陡的熔岩管道之一,其特点是让人觉得如真似幻。穿过私人土地上薄雾笼罩的入口进入洞穴后,我们需要沿坡向上走来到一个洞室,那里就像威利·旺卡(Willy Wonka)的巧克力工厂。墙壁上似乎沾满了巧克力、花生酱、樱桃以及奶油色的滴状物,看起来非常美味,我几乎忍不住想去舔舐。

博斯特德夫妇希望确保Manu Nui的独特形态,不被好奇的冒险者破坏。lavacicle是非常脆弱的,轻轻地用手掰动就可能永远毁掉它。施克小心翼翼地在Kazumura中行走了几公里,附近似乎都有这种强力胶水。夏威夷林业和野生动物司的利曼·佩里(Lyman Perry)表示:“我们甚至还不完全了解这些洞穴生态系统,所以我们不希望人们进入里面。事实上,如果人们发现这些地方,他们最终会毁了他们。”

比熔岩洞穴特征更微妙的是,它们周围的文化敏感性。许多夏威夷土著人认为熔岩管道入口都是神圣之地,当地人的许多古代墓地都设在熔岩洞穴中。在夏威夷传统中,骨头中包含一个人的法力或精神能量,不应该受到干扰。31岁的活动家、电影制片人科昂尼·艾尔瓦雷兹(Keoni Alvarez)始终致力于保护这些墓葬洞穴,他说每当人类遗骸在熔岩管道内被发现时,他们会封锁整个洞穴系统。他解释称:“我们相信这些洞穴是神圣的,不可亵渎。”但问题是,没有人能知道某个特定的洞穴是否被用于古代墓葬,直到它被探索之后。许多夏威夷土著人拒绝进入熔岩洞穴,以示对它们的尊重。

图9:原始的淡水池在夏威夷的熔岩管道中是非常罕见的。它们可能看起来很诱人,但探险家说,潜水员可能迷失在扭曲的通道中,它们有时候会被落石堵塞,导致人无法逃出

虽然夏威夷现代人对熔岩管道往往保持警惕,但他们的祖先却相当熟悉这些洞穴。许多洞窟显示有史前居民生存的证据,包括完整的壁炉和睡眠的地方。在战争中,较长的熔岩管道会被密封起来作为“避难洞穴”,用来隐藏妇女、儿童和老人。在某些情况下,管道入口还会建造石头墙,只留下足够一个人爬过去的通道。

一位当地专家估计,大岛上1/2的洞穴中有某种考古文物。特别是在岛上干燥的背风面,那里通常很难找到淡水,而熔岩管道中往往是找到淡水的最佳地点。在Kanohina深处,距离入口处数百米的地方,经常可以看到坚果的火把和环状岩石,它们是用来收集滴水的工具。

唐·库恩斯与彼得·博斯特德坚持认为冒险和探索之间存在差异。冒险是你为了寻求刺激才会做的事情,而探索是缓慢的,有条不紊的探险。他们探索的每个洞穴,包括我们爬行的这个狭窄的Kipuka Kanohina洞穴,必须使用测绘仪和激光测距仪进行精确测量。

图10:基拉韦厄火山流出的岩浆涌出管道,进入其最终的目的地太平洋。这些不断变化的景观中有很多谜团待解。研究人员估计,大约已经有10%的夏威夷熔岩管道地图被绘制出来。

库恩斯说:“深海、外太空以及洞穴,这些是目前仅存的、未经探索的边境。”库恩斯的轻型头盔上绑着小手电筒照明,他说:“只需要普通工人的工资,你就可以前往完全陌生的地方,发现许多新的东西,甚至成为历史上唯一看到它的人。”

回到路边的入口处,我们将身体趴在天花板和地板之间,博斯特德做出一个令人不安的判断。他说:“这似乎有点儿危险,我必须深呼吸才能通过。”他宣称要转过身来,让我们其余的人去弄清楚洞穴可能会通向何方。七个半人的体长继续向内延伸,我们似乎碰到成堆破碎的岩石,它们很重,我们无法继续探索下去。现在,这里的探测已经结束了,但是我们觉得流过我们脸旁的凉风只意味着一件事:另一边有更多的洞穴有待发现。 

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