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雷克雅维克是世界最北边的都城,也是冰岛32万人口中大多数人的居住地。1000多年前,维京人在这方冰冻的土地上定居下来。今天,旅游者蜂拥到冰岛,惊叹这里的爆发性喷泉和沸腾的温泉。然而,丰富的地热能却暗藏杀机——它标志着巨大的火山威胁。2010年,冰岛的艾亚菲亚德拉冰盖火山(简称艾亚火山)爆发,持续时间超过两个月。随着火山灰如倾盆暴雨般降下,冰岛人纷纷寻求庇护。很快,全球都感受到了艾亚火山的威力——火山灰云一直蔓延到穿越大西洋的繁忙航线,全球机场陷入极其严重的拥堵,最终多达10万架次航班被迫取消。
然而,科学家现在关注的是比艾亚火山还要恐怖得多的冰岛其他火山,因为它们当中有的早已过了“预定”爆发时间,随时可能爆发,而一旦爆发就可能危及全球。
连成一体的火山群
冰岛的国土面积为10.3万平方千米,却有多达30座活火山,是地球上火山活动最活跃的地区之一。随着艾亚火山重归平静,附近其他三座火山——海克拉、克拉卡廷德和拉基又引起了科学家的担忧。这三座火山聚集在冰岛南部的一个活跃火山带内,每一座都有自己独特的个性。拉基是一座裂隙式火山,它的爆发在地表撕开了一条长达28千米的口子。它的上一次爆发是在1783年,当时冰岛的1/5人口惨遭涂炭。海克拉火山高1491米,历史上它曾在毫无预警的情况下猛烈爆发,喷出巨量火山灰。直径超过30千米的巨型火山克拉卡廷德,隐身在600米厚的冰层下。根据以往的规律,克拉卡廷德火山早在几十年前就该爆发了。虽然并没爆发,但目前它已开始咆哮,所以科学家对它忧心忡忡。
小小的冰岛,为什么会有这么多极具威胁性的火山呢?这是由它的独特地理位置决定的。冰岛位于北大西洋,介于北美洲、格陵兰和欧洲之间。在这里,地壳的两个板块正在被拉开,而冰岛正好跨坐在它们的边缘上。冰岛的下方是一个巨型热点区域——来自地球深处的炽热岩浆在那里上涌,冲出地壳裂缝后在地表喷发,形成活火山。科学家难以预测火山爆发的原因之一就在于,他们要研究的是看不见的东西——岩浆,而岩浆是火山爆发的根源。
从地面上看,艾亚、拉基、海克拉和克拉卡廷德是各自独立的火山,但科学家现在开始相信,它们在地下是连成一体的,他们担忧艾亚在不久前的爆发会惊扰到它的某个邻居。
那么,科学家是怎么知道这些火山在地下是连成一体的呢?他们发现了一个惊人的地方,它有助于回答这个问题。斯里努加吉古火山坑位于艾亚火山西面约110千米,它的独特位置为科学家研究冰岛火山机制提供了诱人的线索。科学家通过狭窄空间下降至深度约为140米的坑内,结果发现了一座巨大的岩浆房。4000年前当这里的岩浆排空后,岩浆房完好地保存了下来,成为地球上迄今发现的唯一一个能让科学家从火山内部研究火山的地方。
科学家需要解答的问题之一是:像这样的火山是怎样被供给岩浆的?科学家在火山坑中发现了多条裂缝,它们曾向火山提供岩浆,而如今已被固化了的岩浆所填满。这样的裂缝就像一座巨大的岩脉,从地下深处把岩浆泵入岩浆房。通过确定裂缝的走向,科学家取得了重大发现——这些裂缝绵延了很长很长的距离,从而把多座火山连接了起来。由此可知,虽然火山在地面上看似各自孤立,其实它们被裂缝在地下连接了起来。要想预测冰岛的哪一座火山最可能在下次爆发,这无疑是一个重要的考虑因素。
历史上,克拉卡廷德火山曾在艾亚火山爆发后很快就爆发,这种情况还不只出现过一次,这似乎也证明隐藏的地下裂缝的确连接着这两座火山。如果真是这样,那么艾亚2010年的爆发是否会刺激冰下巨型火山克拉卡廷德发怒?或者,它是否会引发其他相邻火山爆发?如果是,后果会怎样?
自然界的最大杀手
火山有时候是自然界的最大杀手。它们以熔岩(位于地面下时叫岩浆)、令人窒息的火山灰云、毒雾等方式威胁人类。
1783年,拉基火山大爆发杀死了超过10000名冰岛人。拉基位于艾亚东北面80千米。当年喷出的熔岩上如今覆满苔藓,熔岩覆盖面积相当于美国纽约曼哈顿区的10倍。拉基之所以会产生如此多的熔岩,是因为它的火山特征。拉基火山是一座裂隙式火山,这意味着它拥有一条线形喷发系统,熔岩并非从一个单一喷口喷出,而是沿着裂缝在地表的线条喷涌。这种喷发也出现在美国夏威夷大岛。
科学家想象,拉基火山在1783年喷发时,当时天空必定一片黑暗,这是第一批火山灰坠落下来的结果。望向喷发地点,人们会看见烈焰喷泉闪耀红光,直入天空超过1500米。紧接着,人们就会看见熔岩流缓慢推进,一片焦土上白热光和红光交相辉映。
这听起来仿佛是地狱场景,但惊人的是,杀手并非熔岩本身,而是致命得多的某种东西。如果1783年那场爆发出现在21世纪,有可能殃及全球数百万乃至上千万人。
在英国乡村腹心,隐藏着这场可怕灾难的令人不安的证据。科学家从乡村教堂的记录中,找到了揭示拉基火山夺命喷发殃及到了多远地方的线索。教堂记录中包括葬于这里的死者姓名和埋葬日期。通常冬季去世的人比较多,因为老人和病人难耐严冬。但1783年的死亡记录让人搞不明白:这年夏天天气不错,死的人却很多。为什么会这样呢?其他记录描述了村民们是如何恐怖地死去的。初夏来临时,村民们的嘴溃烂了,嘴唇爆裂,脸上很痛,而且这种现象相当普遍。人们发高烧,合并胸膜炎和肺炎。高烧和痢疾随后传到伦敦并流行开来,甚至还出现了多起突然死亡。
这个杀手不仅祸害人口,而且肆虐大地。大麦、燕麦等粮食作物都变黄、枯萎,简直就像是在它们旁边点燃了大火。还有,一场巨大的雷暴,让人们以为末日降临。
遭殃的并不仅仅是英国,欧洲大片区域经历了相同的灾难。当时居住在巴黎的美国科学家兼政客本杰明·富兰克林如此记叙:“雾锁欧洲,似乎永无尽头。但这种雾很干,太阳光看来也驱散不了它,因为它不是来源于水的雾。”那么,它究竟是什么雾呢?
科学家在对取自拉基火山的熔岩进行检验后发现,熔岩中有很细小的晶体,它们记录着岩浆从地下喷出地面的全过程——随着晶体生长,它们把拉基火山的岩浆及其化学组成包裹在微型嚢内。运用电子显微镜,科学家在这些化学组成中发现了耐人寻味的东西——大量的硫。这些晶体形成于地下数千米,拉基火山的岩浆相对富含硫。然而,当科学家检验晶体周围固化了的熔岩(形成于拉基火山喷发期间)时却发现:最终喷出地面的岩浆几乎不含硫。那么,硫到哪里去了?答案是:它从上升的岩浆中逃逸,以气体形式进入空气。科学家估计,这次喷发释放了大约1.2亿吨硫。如此看来,正是拉基火山的硫的逃逸,造成了1783年冰岛和欧洲的大量人员死亡。果真如此的话,那么硫又是怎样杀人的呢? 硫在地球上很丰富,是地壳中含量最多的20种之一。冰岛火山的硫常常会从地面逃逸,形成很好看的柠檬黄色的材料。硫有一种很特殊的气味,就像被煮硬后划开的鸡蛋的气味,在温泉边和活火山附近常常能闻到这种气味。硫是一种相当危险的物质。只要加热一小块硫,它很快就会熔化成暗色液体。而在地面下足够深处,岩浆温度极高,硫转变成了气体。在火山爆发期间,随着岩浆上涌,硫以二氧化硫气体的形式爆发性地逃逸进入大气层,然后与大气层中的水蒸气发生反应,形成小小的硫酸液滴。
硫酸是腐蚀性很强的强酸。你可以做一个试验:取一片肉,在上面滴几滴浓硫酸。你就会发现,仅几秒钟时间,肉片就从深红色变成褐色;10分钟后,出现更恐怖的结果。这就是硫酸与肉中的蛋白质反应的结果。因此,二氧化硫是火山产生的最危险物质之一。
不过,火山喷发形成的不是浓硫酸,而是稀释了的细雾,人一旦吸入这种雾,就会非常难受。这是因为肺有很精细的暴露组织,却没有皮肤,吸入硫酸形成的细雾之后,人会严重受刺激。如果硫酸雾持续存在,就会造成长期的累积性损害。1783年,拉基火山持续喷发达8个月之久,冰岛居民面对酸云几乎没有机会存活,而酸云在欧洲也杀死了不少人。
还有一个问题:冰岛火山爆发何以影响超过1600千米外的地方?答案并不在于拉基火山的爆发,而在于天气。1783年6月的最后一周,高压横扫欧洲西北部,带来了夏季好天气,但同时也让大气层高处的恶劣东西——火山气体下沉。这是因为高压就像一个巨大的漏斗,从大气上层旋转下降的空气把拉基火山的有毒气体带到了地面。蓝色雾霭笼罩大地,绿色消失(这是酸烧灼植被的结果),庄稼颗粒无收,人和动物纷纷死亡——一片毁天灭地的末日景象。这就是拉基火山大爆发在冰岛和欧洲造成的惨状。
地质记录告诉我们,这样的惨剧完全可能重演。1783年的拉基火山云到达了欧洲,那么如果在今天,火山云会传播多远呢?电脑模拟显示,火山云将不仅影响欧洲,还会波及北美洲。8个月之内,整个北半球都会被火山造成的硫云覆盖。再加上许多城市污染引发的哮喘、心脏病和肺病,无疑将造成比1783年严重得多的伤亡,仅在欧洲,死亡人数就会超过10万。
又一座末日火山
别忘了,还有来自冰岛的其他火山的威胁。拉基火山以西72千米处矗立着海克拉火山,它的火山锥高出地面1500米。它也是冰岛最活跃的火山之一,在过去1000年中喷发超过20次。它的上一次喷发是在公元2000年。虽然近来它的喷发比较“温柔”,但在历史上,它也曾“勃然大怒”过。
冰雪覆盖的海克拉火山的地面上覆盖着一层浅色物质——它来自于海克拉火山在3000年前的爆发。通过研究这些物质。科学家发现海克拉在3000年前的这场大爆发中喷出了巨量的火山灰,火山灰层厚达近5米,覆盖面积很广。
海克拉的爆发式喷发造就了一片荒原,而且火山灰层是一层又一层堆积起来的,因为海克拉属于成层火山。世界上的大多数成层火山都经常发生巨大的爆发式喷发。1980年5月,美国最著名的成层火山——位于华盛顿州的圣海伦斯火山爆发,上涌的岩浆引发地震和一巨大的山体滑坡,火山灰在15分钟内就进入25000米高空,造成超过50人死亡。欧洲最著名的成层火山是维苏威火山,它于公元79年爆发时喷出的气体和炽热的火山灰掩埋了庞贝城和赫库兰尼姆城,最终杀死了对这场突如其来的灾难毫无防范的多达25000人。而科学家发现,海克拉火山在3000年前的这场大爆发令圣海伦斯火山、维苏威火山和2010年的艾亚火山都黯然失色。事实上,这是海克拉在过去万年来最大的一次爆发,其火山灰柱从格陵兰一直延伸到了欧洲大陆。
艾亚火山于2010年喷发时,其火山灰影响空中交通仅一周时间,而海克拉3000年前喷出的火山灰比艾亚这次喷出的多75倍。科学家担忧海克拉会故态复萌。探测结果暗示,海克拉目前处在安静阶段的末期,有可能在不远的将来开始新一轮发怒。如果真的这样,它会造成怎样的混乱呢?
艾亚火山最近的这次喷发持续了大约39天,人们夜以继日地应对,外国专家也应邀投入到这场与火山的对抗中。为预测火山灰云的走向,科学家需要知道两个基本点。首先是准确的天气预报,例如风向、风速。其次是火山喷发的力度。运用这些信息,科学家用超级计算机准确模拟了2010年艾亚火山的火山灰运动情况。而他们运用海克拉火山3000年前爆发的推算数据,以及2010年艾亚火山爆发时的天气状况,判断海克拉未来的爆发会造成面积更广、破坏力更大、更难以应对的灾难。原因之一是海克拉在爆发之前30分钟都不会发出预警信号。
它才是最大的威胁
而更大的威胁来自艾亚、海克拉的不安分的邻居——冰下火山克拉卡廷德,因为它随时都可能爆发。目前它正在隆隆作响。有科学家担忧它的爆发将比拉基的硫酸云和海克拉的火山灰还糟糕。
克拉卡廷德平均每50年发作一次,而它上一次爆发是在近百年前。目前探测到的一切迹象表明,克拉卡廷德正在为又一次大爆发蓄势。最近,科学家监测到克拉卡廷德喷口附近发生了一系列地震。是不是艾亚的爆发引燃了克拉卡廷德的导火索?无人知道。
为查明克拉卡廷德的状况,科学家艰难行路3小时到达火山顶,目的是建立火山监测站。克拉卡廷德的近10千米直径的火山口被冰雪覆盖,科学家选择的建站地点是克拉卡廷德的火山口边缘刺破冰面之处,在那里,露出地面的岩石与地下深处的岩浆房相连。如果岩浆移动到这里,地面就会有动静。科学家在此安装了天线,它会接收经过此地上空的人造卫星的数据,同时将自己的监测数据发给人造卫星。人造卫星把信号传输给卫星定位网络(位于克拉卡廷德火山口的边缘),如果克拉卡廷德的岩浆房膨胀,火山口边缘外推哪怕只有几分之一厘米,都能被监测到。
从2010年到2012年的监测发现,有多种迹象表明,克拉卡廷德的岩浆房确实正在膨胀。一旦克拉卡廷德重新发怒,后果会怎样呢?科学家一直在调查克拉卡廷德在公元934年喷出的黑色火山灰,结果发现那次喷出的火山灰非常之多,覆盖面积很大,积灰厚度很深。总之,喷发力度是海克拉在3000年前喷发的两倍。 近年来最接近如此规模的火山爆发出现在1991年。当时,菲律宾的皮纳图博火山大喷发,这是现代史上最大的火山爆发之一,爆发时间仅仅持续了一星期多一点,却导致天量火山灰进入大气层。而对克拉卡廷德的研究揭示,它的喷发时间可能比这还要长得多。克拉卡廷德喷出的火山灰有许多层,这表明它连续爆发了许多次,如此复杂的爆发持续了至少一年之久,喷出的硫比1783年的拉基火山多得多。因此,这才是冰岛历史上最大的一次火山爆发,也是地球近代史上最大的火山污染。
可以想象,如果克拉卡廷德再度发生这样的爆发,其毁坏力度将超过艾亚、拉基和海克拉的总和,产生的硫会多得多。硫进入大气层后会造成双重效应。硫酸液滴或称浮质会待在大气上层,遮挡一部分阳光,其结果就是地球降温。克拉卡廷德具有改变全球气候的能力,如果它今天出现像上次那样规模的爆发,那么全球降温可达2℃。这听起来不算什么,却足以引起大地风景的改变。
防患未然
很显然,冰岛的那些恐怖火山一旦再爆发,就会造成全球性的后果。那么,人类将怎样做好防灾减灾的准备工作呢?对航空业来说,这个问题尤其紧迫。上次艾亚火山爆发时,上万架次的飞机不得不立即停飞。火山灰一旦被吸入飞机发动机,就会在高温下熔化并附着在重要部件上,最终造成发动机熄火。科学家正在研发一种叫做阿沃德的系统。它实际上是一种快速取样和双摄像仪器。它测量红外辐射即热量,大气中每一个振动的分子都会发出红外辐射。火山灰微粒(小到人用裸眼根本就看不到)也会在特定的波长发射红外辐射。双摄像器能捕捉红外指针,为飞行员提供高达100千米高空的图景,尤其是火山灰微粒的独特红外指针,可以让飞行员区分火山灰和一般云层,从而及时规避危险,安全降落飞机,并且尽量减少迫降次数。
然而,更大的威胁不是克拉卡廷德的火山灰,而是它的有毒硫酸云。面对巨型火山爆发的严重威胁,人类该怎样保护自己呢?关闭煤电厂,停止自驾车,关闭高污染工厂……这些或许都是极端措施,但降低污染的确是应对火山威胁的主要举措之一,否则就会助长火山的淫威。今天的社会越发依赖空中交通,也越发互相紧密联系。面对像冰岛末日火山这样的危机,如何做好预测和应对工作迄今仍是一大难题。
发现冰岛第二种致命火山源
科学家于2013年4月宣布,发现了另一类可能造成破坏的冰岛火山。
火山的爆发性喷发涉及到一种硅含量高的黏性岩浆——流纹岩,它由火山气体(主要是水和二氧化碳)驱动。在地下深处,这些气体溶解在岩浆内部。但随着岩浆上涌并喷出地表,这些气体急剧膨胀,导致岩浆起泡并加速上涌,最终形成火山灰云的碎片。
科学家以往认为,冰岛岩浆没有太平洋火山岩浆的泡沫化程度高,故爆发力度也不及后者大。然而,他们在大约7万年前冰岛托法约库火山喷出的浮石和熔岩的样本中发现了岩浆包裹体——微小的气泡。通过对气泡进行分析,科学家得以确定岩浆的泡沫化程度,并得出结论:火山的岩浆泡沫状沸腾程度是此前认为的两倍。也就是说,来自未来爆发的火山灰云的破坏性可能更大。
这一发现有助于解释为什么在英国和整个欧洲的泥炭沼泽和湖底都发现了来自过去冰岛火山爆发的火山灰。科学家根据冰岛火山的岩浆泡沫化程度,弄清了为什么冰岛火山的细微火山灰能传播到如此遥远的地方并造成重创。科学家指出,除了像海克拉和克拉卡廷德这样恶名昭著的冰岛火山外,那些不太出名的冰岛火山如像托法约库和艾亚火山同样值得警惕。
上述发现令人担忧,因为它表明冰岛火山的破坏性可能比科学家预想的更大,更何况冰岛正处在新的火山活跃期。由于冰岛的位置靠近欧洲大陆和北大西洋空中走廊,所以冰岛火山再度引发担忧不足为奇。
然而,科学家现在关注的是比艾亚火山还要恐怖得多的冰岛其他火山,因为它们当中有的早已过了“预定”爆发时间,随时可能爆发,而一旦爆发就可能危及全球。
连成一体的火山群
冰岛的国土面积为10.3万平方千米,却有多达30座活火山,是地球上火山活动最活跃的地区之一。随着艾亚火山重归平静,附近其他三座火山——海克拉、克拉卡廷德和拉基又引起了科学家的担忧。这三座火山聚集在冰岛南部的一个活跃火山带内,每一座都有自己独特的个性。拉基是一座裂隙式火山,它的爆发在地表撕开了一条长达28千米的口子。它的上一次爆发是在1783年,当时冰岛的1/5人口惨遭涂炭。海克拉火山高1491米,历史上它曾在毫无预警的情况下猛烈爆发,喷出巨量火山灰。直径超过30千米的巨型火山克拉卡廷德,隐身在600米厚的冰层下。根据以往的规律,克拉卡廷德火山早在几十年前就该爆发了。虽然并没爆发,但目前它已开始咆哮,所以科学家对它忧心忡忡。
小小的冰岛,为什么会有这么多极具威胁性的火山呢?这是由它的独特地理位置决定的。冰岛位于北大西洋,介于北美洲、格陵兰和欧洲之间。在这里,地壳的两个板块正在被拉开,而冰岛正好跨坐在它们的边缘上。冰岛的下方是一个巨型热点区域——来自地球深处的炽热岩浆在那里上涌,冲出地壳裂缝后在地表喷发,形成活火山。科学家难以预测火山爆发的原因之一就在于,他们要研究的是看不见的东西——岩浆,而岩浆是火山爆发的根源。
从地面上看,艾亚、拉基、海克拉和克拉卡廷德是各自独立的火山,但科学家现在开始相信,它们在地下是连成一体的,他们担忧艾亚在不久前的爆发会惊扰到它的某个邻居。
那么,科学家是怎么知道这些火山在地下是连成一体的呢?他们发现了一个惊人的地方,它有助于回答这个问题。斯里努加吉古火山坑位于艾亚火山西面约110千米,它的独特位置为科学家研究冰岛火山机制提供了诱人的线索。科学家通过狭窄空间下降至深度约为140米的坑内,结果发现了一座巨大的岩浆房。4000年前当这里的岩浆排空后,岩浆房完好地保存了下来,成为地球上迄今发现的唯一一个能让科学家从火山内部研究火山的地方。
科学家需要解答的问题之一是:像这样的火山是怎样被供给岩浆的?科学家在火山坑中发现了多条裂缝,它们曾向火山提供岩浆,而如今已被固化了的岩浆所填满。这样的裂缝就像一座巨大的岩脉,从地下深处把岩浆泵入岩浆房。通过确定裂缝的走向,科学家取得了重大发现——这些裂缝绵延了很长很长的距离,从而把多座火山连接了起来。由此可知,虽然火山在地面上看似各自孤立,其实它们被裂缝在地下连接了起来。要想预测冰岛的哪一座火山最可能在下次爆发,这无疑是一个重要的考虑因素。
历史上,克拉卡廷德火山曾在艾亚火山爆发后很快就爆发,这种情况还不只出现过一次,这似乎也证明隐藏的地下裂缝的确连接着这两座火山。如果真是这样,那么艾亚2010年的爆发是否会刺激冰下巨型火山克拉卡廷德发怒?或者,它是否会引发其他相邻火山爆发?如果是,后果会怎样?
自然界的最大杀手
火山有时候是自然界的最大杀手。它们以熔岩(位于地面下时叫岩浆)、令人窒息的火山灰云、毒雾等方式威胁人类。
1783年,拉基火山大爆发杀死了超过10000名冰岛人。拉基位于艾亚东北面80千米。当年喷出的熔岩上如今覆满苔藓,熔岩覆盖面积相当于美国纽约曼哈顿区的10倍。拉基之所以会产生如此多的熔岩,是因为它的火山特征。拉基火山是一座裂隙式火山,这意味着它拥有一条线形喷发系统,熔岩并非从一个单一喷口喷出,而是沿着裂缝在地表的线条喷涌。这种喷发也出现在美国夏威夷大岛。
科学家想象,拉基火山在1783年喷发时,当时天空必定一片黑暗,这是第一批火山灰坠落下来的结果。望向喷发地点,人们会看见烈焰喷泉闪耀红光,直入天空超过1500米。紧接着,人们就会看见熔岩流缓慢推进,一片焦土上白热光和红光交相辉映。
这听起来仿佛是地狱场景,但惊人的是,杀手并非熔岩本身,而是致命得多的某种东西。如果1783年那场爆发出现在21世纪,有可能殃及全球数百万乃至上千万人。
在英国乡村腹心,隐藏着这场可怕灾难的令人不安的证据。科学家从乡村教堂的记录中,找到了揭示拉基火山夺命喷发殃及到了多远地方的线索。教堂记录中包括葬于这里的死者姓名和埋葬日期。通常冬季去世的人比较多,因为老人和病人难耐严冬。但1783年的死亡记录让人搞不明白:这年夏天天气不错,死的人却很多。为什么会这样呢?其他记录描述了村民们是如何恐怖地死去的。初夏来临时,村民们的嘴溃烂了,嘴唇爆裂,脸上很痛,而且这种现象相当普遍。人们发高烧,合并胸膜炎和肺炎。高烧和痢疾随后传到伦敦并流行开来,甚至还出现了多起突然死亡。
这个杀手不仅祸害人口,而且肆虐大地。大麦、燕麦等粮食作物都变黄、枯萎,简直就像是在它们旁边点燃了大火。还有,一场巨大的雷暴,让人们以为末日降临。
遭殃的并不仅仅是英国,欧洲大片区域经历了相同的灾难。当时居住在巴黎的美国科学家兼政客本杰明·富兰克林如此记叙:“雾锁欧洲,似乎永无尽头。但这种雾很干,太阳光看来也驱散不了它,因为它不是来源于水的雾。”那么,它究竟是什么雾呢?
科学家在对取自拉基火山的熔岩进行检验后发现,熔岩中有很细小的晶体,它们记录着岩浆从地下喷出地面的全过程——随着晶体生长,它们把拉基火山的岩浆及其化学组成包裹在微型嚢内。运用电子显微镜,科学家在这些化学组成中发现了耐人寻味的东西——大量的硫。这些晶体形成于地下数千米,拉基火山的岩浆相对富含硫。然而,当科学家检验晶体周围固化了的熔岩(形成于拉基火山喷发期间)时却发现:最终喷出地面的岩浆几乎不含硫。那么,硫到哪里去了?答案是:它从上升的岩浆中逃逸,以气体形式进入空气。科学家估计,这次喷发释放了大约1.2亿吨硫。如此看来,正是拉基火山的硫的逃逸,造成了1783年冰岛和欧洲的大量人员死亡。果真如此的话,那么硫又是怎样杀人的呢? 硫在地球上很丰富,是地壳中含量最多的20种之一。冰岛火山的硫常常会从地面逃逸,形成很好看的柠檬黄色的材料。硫有一种很特殊的气味,就像被煮硬后划开的鸡蛋的气味,在温泉边和活火山附近常常能闻到这种气味。硫是一种相当危险的物质。只要加热一小块硫,它很快就会熔化成暗色液体。而在地面下足够深处,岩浆温度极高,硫转变成了气体。在火山爆发期间,随着岩浆上涌,硫以二氧化硫气体的形式爆发性地逃逸进入大气层,然后与大气层中的水蒸气发生反应,形成小小的硫酸液滴。
硫酸是腐蚀性很强的强酸。你可以做一个试验:取一片肉,在上面滴几滴浓硫酸。你就会发现,仅几秒钟时间,肉片就从深红色变成褐色;10分钟后,出现更恐怖的结果。这就是硫酸与肉中的蛋白质反应的结果。因此,二氧化硫是火山产生的最危险物质之一。
不过,火山喷发形成的不是浓硫酸,而是稀释了的细雾,人一旦吸入这种雾,就会非常难受。这是因为肺有很精细的暴露组织,却没有皮肤,吸入硫酸形成的细雾之后,人会严重受刺激。如果硫酸雾持续存在,就会造成长期的累积性损害。1783年,拉基火山持续喷发达8个月之久,冰岛居民面对酸云几乎没有机会存活,而酸云在欧洲也杀死了不少人。
还有一个问题:冰岛火山爆发何以影响超过1600千米外的地方?答案并不在于拉基火山的爆发,而在于天气。1783年6月的最后一周,高压横扫欧洲西北部,带来了夏季好天气,但同时也让大气层高处的恶劣东西——火山气体下沉。这是因为高压就像一个巨大的漏斗,从大气上层旋转下降的空气把拉基火山的有毒气体带到了地面。蓝色雾霭笼罩大地,绿色消失(这是酸烧灼植被的结果),庄稼颗粒无收,人和动物纷纷死亡——一片毁天灭地的末日景象。这就是拉基火山大爆发在冰岛和欧洲造成的惨状。
地质记录告诉我们,这样的惨剧完全可能重演。1783年的拉基火山云到达了欧洲,那么如果在今天,火山云会传播多远呢?电脑模拟显示,火山云将不仅影响欧洲,还会波及北美洲。8个月之内,整个北半球都会被火山造成的硫云覆盖。再加上许多城市污染引发的哮喘、心脏病和肺病,无疑将造成比1783年严重得多的伤亡,仅在欧洲,死亡人数就会超过10万。
又一座末日火山
别忘了,还有来自冰岛的其他火山的威胁。拉基火山以西72千米处矗立着海克拉火山,它的火山锥高出地面1500米。它也是冰岛最活跃的火山之一,在过去1000年中喷发超过20次。它的上一次喷发是在公元2000年。虽然近来它的喷发比较“温柔”,但在历史上,它也曾“勃然大怒”过。
冰雪覆盖的海克拉火山的地面上覆盖着一层浅色物质——它来自于海克拉火山在3000年前的爆发。通过研究这些物质。科学家发现海克拉在3000年前的这场大爆发中喷出了巨量的火山灰,火山灰层厚达近5米,覆盖面积很广。
海克拉的爆发式喷发造就了一片荒原,而且火山灰层是一层又一层堆积起来的,因为海克拉属于成层火山。世界上的大多数成层火山都经常发生巨大的爆发式喷发。1980年5月,美国最著名的成层火山——位于华盛顿州的圣海伦斯火山爆发,上涌的岩浆引发地震和一巨大的山体滑坡,火山灰在15分钟内就进入25000米高空,造成超过50人死亡。欧洲最著名的成层火山是维苏威火山,它于公元79年爆发时喷出的气体和炽热的火山灰掩埋了庞贝城和赫库兰尼姆城,最终杀死了对这场突如其来的灾难毫无防范的多达25000人。而科学家发现,海克拉火山在3000年前的这场大爆发令圣海伦斯火山、维苏威火山和2010年的艾亚火山都黯然失色。事实上,这是海克拉在过去万年来最大的一次爆发,其火山灰柱从格陵兰一直延伸到了欧洲大陆。
艾亚火山于2010年喷发时,其火山灰影响空中交通仅一周时间,而海克拉3000年前喷出的火山灰比艾亚这次喷出的多75倍。科学家担忧海克拉会故态复萌。探测结果暗示,海克拉目前处在安静阶段的末期,有可能在不远的将来开始新一轮发怒。如果真的这样,它会造成怎样的混乱呢?
艾亚火山最近的这次喷发持续了大约39天,人们夜以继日地应对,外国专家也应邀投入到这场与火山的对抗中。为预测火山灰云的走向,科学家需要知道两个基本点。首先是准确的天气预报,例如风向、风速。其次是火山喷发的力度。运用这些信息,科学家用超级计算机准确模拟了2010年艾亚火山的火山灰运动情况。而他们运用海克拉火山3000年前爆发的推算数据,以及2010年艾亚火山爆发时的天气状况,判断海克拉未来的爆发会造成面积更广、破坏力更大、更难以应对的灾难。原因之一是海克拉在爆发之前30分钟都不会发出预警信号。
它才是最大的威胁
而更大的威胁来自艾亚、海克拉的不安分的邻居——冰下火山克拉卡廷德,因为它随时都可能爆发。目前它正在隆隆作响。有科学家担忧它的爆发将比拉基的硫酸云和海克拉的火山灰还糟糕。
克拉卡廷德平均每50年发作一次,而它上一次爆发是在近百年前。目前探测到的一切迹象表明,克拉卡廷德正在为又一次大爆发蓄势。最近,科学家监测到克拉卡廷德喷口附近发生了一系列地震。是不是艾亚的爆发引燃了克拉卡廷德的导火索?无人知道。
为查明克拉卡廷德的状况,科学家艰难行路3小时到达火山顶,目的是建立火山监测站。克拉卡廷德的近10千米直径的火山口被冰雪覆盖,科学家选择的建站地点是克拉卡廷德的火山口边缘刺破冰面之处,在那里,露出地面的岩石与地下深处的岩浆房相连。如果岩浆移动到这里,地面就会有动静。科学家在此安装了天线,它会接收经过此地上空的人造卫星的数据,同时将自己的监测数据发给人造卫星。人造卫星把信号传输给卫星定位网络(位于克拉卡廷德火山口的边缘),如果克拉卡廷德的岩浆房膨胀,火山口边缘外推哪怕只有几分之一厘米,都能被监测到。
从2010年到2012年的监测发现,有多种迹象表明,克拉卡廷德的岩浆房确实正在膨胀。一旦克拉卡廷德重新发怒,后果会怎样呢?科学家一直在调查克拉卡廷德在公元934年喷出的黑色火山灰,结果发现那次喷出的火山灰非常之多,覆盖面积很大,积灰厚度很深。总之,喷发力度是海克拉在3000年前喷发的两倍。 近年来最接近如此规模的火山爆发出现在1991年。当时,菲律宾的皮纳图博火山大喷发,这是现代史上最大的火山爆发之一,爆发时间仅仅持续了一星期多一点,却导致天量火山灰进入大气层。而对克拉卡廷德的研究揭示,它的喷发时间可能比这还要长得多。克拉卡廷德喷出的火山灰有许多层,这表明它连续爆发了许多次,如此复杂的爆发持续了至少一年之久,喷出的硫比1783年的拉基火山多得多。因此,这才是冰岛历史上最大的一次火山爆发,也是地球近代史上最大的火山污染。
可以想象,如果克拉卡廷德再度发生这样的爆发,其毁坏力度将超过艾亚、拉基和海克拉的总和,产生的硫会多得多。硫进入大气层后会造成双重效应。硫酸液滴或称浮质会待在大气上层,遮挡一部分阳光,其结果就是地球降温。克拉卡廷德具有改变全球气候的能力,如果它今天出现像上次那样规模的爆发,那么全球降温可达2℃。这听起来不算什么,却足以引起大地风景的改变。
防患未然
很显然,冰岛的那些恐怖火山一旦再爆发,就会造成全球性的后果。那么,人类将怎样做好防灾减灾的准备工作呢?对航空业来说,这个问题尤其紧迫。上次艾亚火山爆发时,上万架次的飞机不得不立即停飞。火山灰一旦被吸入飞机发动机,就会在高温下熔化并附着在重要部件上,最终造成发动机熄火。科学家正在研发一种叫做阿沃德的系统。它实际上是一种快速取样和双摄像仪器。它测量红外辐射即热量,大气中每一个振动的分子都会发出红外辐射。火山灰微粒(小到人用裸眼根本就看不到)也会在特定的波长发射红外辐射。双摄像器能捕捉红外指针,为飞行员提供高达100千米高空的图景,尤其是火山灰微粒的独特红外指针,可以让飞行员区分火山灰和一般云层,从而及时规避危险,安全降落飞机,并且尽量减少迫降次数。
然而,更大的威胁不是克拉卡廷德的火山灰,而是它的有毒硫酸云。面对巨型火山爆发的严重威胁,人类该怎样保护自己呢?关闭煤电厂,停止自驾车,关闭高污染工厂……这些或许都是极端措施,但降低污染的确是应对火山威胁的主要举措之一,否则就会助长火山的淫威。今天的社会越发依赖空中交通,也越发互相紧密联系。面对像冰岛末日火山这样的危机,如何做好预测和应对工作迄今仍是一大难题。
发现冰岛第二种致命火山源
科学家于2013年4月宣布,发现了另一类可能造成破坏的冰岛火山。
火山的爆发性喷发涉及到一种硅含量高的黏性岩浆——流纹岩,它由火山气体(主要是水和二氧化碳)驱动。在地下深处,这些气体溶解在岩浆内部。但随着岩浆上涌并喷出地表,这些气体急剧膨胀,导致岩浆起泡并加速上涌,最终形成火山灰云的碎片。
科学家以往认为,冰岛岩浆没有太平洋火山岩浆的泡沫化程度高,故爆发力度也不及后者大。然而,他们在大约7万年前冰岛托法约库火山喷出的浮石和熔岩的样本中发现了岩浆包裹体——微小的气泡。通过对气泡进行分析,科学家得以确定岩浆的泡沫化程度,并得出结论:火山的岩浆泡沫状沸腾程度是此前认为的两倍。也就是说,来自未来爆发的火山灰云的破坏性可能更大。
这一发现有助于解释为什么在英国和整个欧洲的泥炭沼泽和湖底都发现了来自过去冰岛火山爆发的火山灰。科学家根据冰岛火山的岩浆泡沫化程度,弄清了为什么冰岛火山的细微火山灰能传播到如此遥远的地方并造成重创。科学家指出,除了像海克拉和克拉卡廷德这样恶名昭著的冰岛火山外,那些不太出名的冰岛火山如像托法约库和艾亚火山同样值得警惕。
上述发现令人担忧,因为它表明冰岛火山的破坏性可能比科学家预想的更大,更何况冰岛正处在新的火山活跃期。由于冰岛的位置靠近欧洲大陆和北大西洋空中走廊,所以冰岛火山再度引发担忧不足为奇。