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巴厘岛火山喷发牵动全球,人类如何防范超级火山喷发

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(原标题:We really need a good plan for when a supervolcano erupts)

网易科技讯 12月1日消息,近期印度尼西亚巴厘岛阿贡火山爆发,大量游客和村民因此受到影响。阿贡火山曾于1963年剧烈喷发,喷发活动一直持续到第二年,并造成1000多人死亡。

据《连线》杂志报道,人类总认为威胁来自天外,而非地球内部。我们为小行星撞击地球制定了周密的应对计划,而对超级火山喷发的威胁却疏于防范。如果真有一天遭遇超级火山爆发,我们应该怎么办?


(2010年5月,厄瓜多尔但通古拉火山喷发出火山灰和石块。超级火山喷发将给地球上所有生物带来影响。图:Patricio Realpe/LatinContent/Getty Images)

据美国宇航局预测,至少在未来一个世纪之内,都不可能发生小行星撞击地球的事。人类对98%的近地小行星的行踪都进行了严密监控。不过,就在人们对天外来犯警惕以待之时,却忽略了隐藏在脚底下的另一个更大威胁。

地球上共有十几座超级火山。一旦其中一个超级火山喷发,就会将大量的火山灰、硫酸、水等物质喷入大气层,形成遮天蔽日的阻隔层,阻挡阳光到达地面。没有阳光照射,地球气温会迅速下降,农作物无法生长,人类也将陷入饥荒和死亡。

最近一次超级火山喷发是发生在7.4万年前的印尼苏门答腊岛多巴火山喷发。研究人员认为那次火山喷发喷出的火山灰覆盖半径达到7000千米。这种规模的喷发会将气溶胶(雾、尘埃和水蒸汽)喷入大气层,导致地球进入“火山冬天”。这会使全球气温下降数摄氏度,从根本上改变气候。

位于美国西北部的黄石火山是世界上最大、最危险的火山之一,在风景秀丽的黄石国家公园地表之下,是火红的岩浆在沸腾。科学家认为黄石公园地下的火山岩浆可能来自地球中心。地质学上将地球表面长期活跃的火山活动的地区称为“热点”(hotspot),黄石火山在过去的210万年中共有3次大喷发。如今黄石公园标志性的黄石湖便是这些超级火山喷发后残留的火山口洼地。


(黄石湖成因示意图。图:iStock / Agil_Leonardo)

“黄石火山有可能带来一场真正的浩劫。”NASA喷气推进实验室的火山专家罗莎莉·洛佩斯(Rosaly Lopes)说。虽然黄石火山有喷发的可能性,但科学家同时也认为喷发不会在近期发生。甚至我们这一代人在有生之年基本上都不可能见到黄石火山大喷发。但我们是否应该提前做好防灾预案,人们有没有能力防患于未然?

坦白讲,人类不知道自己是否拥有——以及未来是否会拥有——阻止火山喷发的能力或技术。如果预防措施不当,反而有可能适得其反,诱发火山喷发。

“人类目前还没有阻止大型火山喷发的能力。”黄石公园地质学家杰弗森·亨格福德(Jefferson Hungerford)说。“阻止喷发的前提是能够将能量从地底热源中取出,我们现在还做不到。”黄石火山的地下岩浆范围达到9000平方公里,横跨三个州(怀俄明州、蒙大拿州和爱达荷州),所蕴藏的热能十分巨大。

一旦超级火山喷发,我们该怎么办?

NASA高级工程师布莱恩·威尔考克斯(Brian Wilcox)致力于保护地球免遭小行星撞击。如今他意识到,超级火山的威胁一样值得关注。他与洛佩斯等人在NASA组建一个科研团队,在进行一系列研究之后,他们想到一个大胆的主意:能否通过给火山钻孔泄压来阻止火山大喷发呢?

“我们开始考虑是否可以使用现有技术给岩浆房降温,从而防止喷发。”洛佩斯说。他们以黄石火山为研究对象,但这一方法适用于任何超级火山。依照火山喷发指数,这些喷发的强度都大于或等于八级。

想法是在岩浆房四周钻孔,通过循环水流来降温,并逐渐靠近岩浆中心。理论上这可以释放岩浆的压力,加速其冷却。洛佩斯表示,这一冷却过程本身需要大约5万年时间。

黄石火山观测站负责人迈克尔·波兰德(Michael Poland)与亨格福德质疑这一方案的可行性。洛佩斯也强调这更多只是探索性的研究,而非最终方案。

我们需要有备无患吗?

“这只是一个被大肆渲染的简单报告。”亨格福德说。“开下脑洞很有趣,但缺乏科学依据,而且这个想法还充满了其他问题。”波兰德和亨格福德认为,即便黄石火山喷发,更有可能的是岩浆缓慢外流而非爆炸性的喷发。目前人们所能做的就是密切关注黄石火山的活动,亨格福德所从事的就是这项工作,他表示短期内火山没有喷发的迹象。“我们通过观察火山的膨胀、地震、气体排放和系统的热量变化来观测黄石火山。没有任何信号表明火山在可预见的未来会有活动。”他说。

“多项研究发现黄石的许多岩浆房都非常稳定。”洛佩斯说。既然如此,为何还要破费巨资去实行这般危险的计划呢?况且其效果还有待确定。与其将黄石火山视作威胁,洛佩斯认为不如将黄石火山所蕴藏的能量作为清洁能源开发利用。

“将黄石的岩浆房作为地热能源开发,这是可行的。”她说。冰岛已经成功地做到了这一点,目前地热发电占冰岛全国总发电量的25%。另外一个问题就是如果将火山变害为宝,黄石火山是否有足够的开发价值。“最好将重点放在喷发更频繁,受威胁人口更多的火山上。”波兰德说。近日来,印尼巴厘岛的阿贡火山活动频繁,一周之内两度喷发,导致数十万名游客被困。专家们警告,冰岛最大的火山巴达本加火山近年来地震活动渐频繁,一旦喷发整个欧洲将受影响。2010年,冰岛的埃亚菲亚德拉火山大喷发,火山灰弥漫大气层导致多架航班停飞。公元前79年,意大利维苏威火山的喷发将整个庞贝城吞没。如今维苏威火山每隔几十年仍然年会小规模喷发一次,威胁着那不勒斯省数百万居民的安全。

卢卡·西耶那(Luca Siena)博士对意大利的坎皮佛莱格瑞火山和维苏威火山有所研究,他同时也是阿伯丁大学石油地质学的教授。“NASA的方案实比人们此前对坎皮佛莱格瑞火山所做的放喷方案风险要小。当时人们选择在城市附近打一口井来为火山减压。由于地壳温度和压力都非常高,钻井没能顺利完成,在地下500米处被迫中断。”尽管如此,但西耶那仍然对NASA的钻孔方案表示支持。

未雨绸缪,保护未来人

“这些火山总有一天会喷发,可能是100年、1000年,也可能是10000年。人类预计在10000年后仍然会生存在地球上,如果我们不采取措施缓解火山的压力,到时人类无法在地球表面幸存。”西耶那说。

相比于其他近在眼前的威胁,民众通常不愿意为这种不会影响自己这一代人的研究拨款。“问题不在于我们究竟是在明天、一年后还是在100年后才遇到危险,如果我们现在不着手处理,那就太迟了。”他说。

要想提高缓和火山喷发的能力,人们需要改进自己对地质的了解。“我们没法直接看到地球内部的运作。”西耶那说。“一旦我们知道火山的准确结构,一切就可以顺利进行了。”

目前的应对措施是什么样子?

科学家们一致认为,预测火山喷发最好的方法就是研究火山的行为模式。“我们仍在试图找出导致火山喷发的因素。”亨格福德说。一旦黄石地下情况有变,迈克尔·波兰德会启负责动《危险应急预案》:“如果发生了令人担忧的变化,首先会通过电子邮件联系黄石火山监测站的其他工作人员,确认变化不是由季节或人为因素造成的。然后我们讨论这种地质活动可能意味着什么,是否超出历史常态,以及可能带来的结果。”


(黄石公园的间歇泉风景奇特,地表之下有岩浆为其加热。图:iStock / kwiktor)

如果事态严重,他们会向外界发出公告。“如果事情确实发展到前所未有的活跃水平,并且符合火山喷发前的特征,我们会调整火山的警戒级别。”警戒级别的改变并不常见,黄石火山自1872年黄石国家公园建立以来一直表现温和,警戒级别一直是最低级。

科学家认为黄石超级火山爆发的间隔是60-70万年一次,也就是说黄石火山目前进入到了非常活跃的时期。洛佩斯和西耶那都支持对防范措施的研究。

“如果50年前有人说面临朝地球飞来的小行星人类束手无策,他可能是对的。但现在,我们有可行的手段来防范灾害。”洛佩斯说。(孙文文)

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