末日危机

火山是地下深处的高温岩浆及其有关的气体、碎屑从地壳中喷出而形成的、具有特殊形态的地质结构。超级火山则是爆破性火山作用中喷发规模最大的火山。由于它的破坏力极为强大,被人们认作是未来人类面临的十大自然灾难之首。超级火山的发现源于一次非常偶然的经历。

　　

　　7.5万年前发生了什么

　　

　　1988年初夏,一支科考队来到格陵兰采集冰芯样品用以研究大气层及其长期变化。考察队的气候学家齐林斯基发现,一块记载有7.5万年前气候信息的冰芯里面,硫含量极高。经过计算,他们得出当时每立方米大气中有1 900微克硫,这比常态几乎高出了40倍。大气中的高浓度硫会引发化学反应,产生硫酸(H₂SO₄)。这种最致命的化学物质在当时大气中的含量约为2000～4000个百万吨之间。这说明,在7.5万年前,有个极大规模的全球性事件,导致大量硫进入了大气层。

　　与此同时,数千公里外的另一位科学家也有惊人发现。麦克·朗皮诺是全球顶尖的地质学家,只需透过有孔虫这种微小海洋生物的壳体,就可以透视地球的气候史。有孔虫一生从海水中吸收氧气,随着海水温度与氧气浓度的变化,它们的壳体组成也会跟着改变。朗皮诺精准计算后发现,在地球历史上某个时期,海水温度发生了骤降。通常情况下,海水出现如此大幅度的降温要经过数十万年时间。朗皮诺认为,造成这次海温骤降的唯一成因是冰河期,他计算出全球海温骤降的时间点,大约也是在7.5万年前。

　　在比较了各自掌握的证据之后,两位科学家认为,这个引发冰河期的气温骤降是由一次猛烈的火山喷发释放出大量硫所致。他们遇到的难题是:喷发的火山究竟在哪里?因为即使是当时已知的世界上最大火山喷出的硫也无法与齐林斯基发现的硫磺数量相比,人类历史上还没有发现哪一座火山会让海温发生如此大规模的骤降。

　　

　　发现超级火山

　　

　　在印度尼西亚苏门答腊岛上,有一个多峇湖。这个湖泊的特殊之处就在于它的规模非常大,约有100千米长、30千米宽,湖水深度更是达到惊人的2000米。地质学家克瑞格通过对湖底剖面图的研究发现,湖旁边的陡壁呈直落入水底的火山口形状。此外,克瑞格还在湖面上方几百米的地方发现了火山灰。1994年夏天,克瑞格把多峇湖周围的火山灰送到了加拿大多伦多大学的威斯格实验室进行分析。威斯格以辨识火山灰来源著称,堪称侦探火山灰源区的奇人。

　　自从1988年开始(在克瑞格送来多峇湖火山灰样品之前整整6年),很多人陆续给威斯格寄来火山灰样品,要求判定其来源。这些火山灰样品采自相距甚远的不同地点,但它们的化学组成非常接近,而且都形成于同一时期:7.5万年前。

　　威斯格对此极为困惑,因为火山灰通常只散落在火山周围数百公里,这种未知的火山灰怎么能分布到6500千米以远?威斯格认为,这些广布的火山灰样品必定来自同一次极猛烈的喷发,但这些火山灰究竟发源于哪里,他一无所知。直到1994年,威斯格收到克瑞格从多峇湖寄来的样品,线索出现了。

　　多峇湖样品与威斯格从四面八方收集到的神秘火山灰成分完全符合。多峇湖周围喷出的岩浆非常巨大,只有一种火山的岩浆房能制造出这种巨大的岩浆。这就是火山学的最新发现之一——超级火山。超级火山一次喷发的岩浆量至少有1000立方千米,人类历史上所经历过的最猛烈的喷发在这些超级火山面前只能是相形见绌。

　　由此,人们知道多峇湖是世上最猛烈火山喷发的现场。多峇湖就是这座火山喷发后留下的巨大破火山口。7.5万年前,岩浆在多峇湖所在地下方不断累积,直达整片岩层顶端。由于岩浆对地表造成极大压力,使得地面崩裂。岩浆房顶层开始崩塌并沉陷到岩浆房中,岩浆受到挤压沿着崩塌顶层周边喷出。火山一经喷发,整片地面随之破裂,岩浆猛烈喷发出来,产生规模惊人的火山灰与火山碎屑流,所经之处摧毁一切。在接下来的几天,这股破坏威力持续不止。它的喷发柱非常高,可能高达数十公里。科学家还推算出,这次喷发也许持续了一到两周,最终留下了一个2000米的深坑,而后被雨水填满成为今天的多峇湖。这也是世界上最大的火山口湖。

　　

　　什么是超级火山

　　

　　超级火山是指火山爆发指数达到8的火山。火山爆发指数(VEI)是用喷发岩浆数量来衡量火山所释放能量的一个指标,VEI数值最小为0(对应的喷出岩浆量<0.0001 km³),最大为8(对应的喷出岩浆量>1000 km³)。火山爆发指数每增加1个单位,以立方千米为单位喷发的岩浆量就增加1个数量级。

　　VEI达到7的火山喷发体积为100-1000立方千米之间,地球上这种规模的火山并不多见,其喷发周期在1万年左右。VEI达到8的超级火山,喷发体积则大于1000立方千米,其复发周期约为10万年,这些火山在地球上的数量更是寥寥无几。

　　超级火山喷发后往往都会形成一个巨大的破火山口,包括美国的黄石火山、希腊的桑托里尼火山、印度尼西亚的多峇火山和新西兰的陶波火山,就是最好的实例。地球上最近一次超级火山喷发,就是上文提到的7.5万年前在苏门答腊岛喷发的多峇火山。

　　除了规模巨大以外,超级火山还有一个特色,就是很难被人们察觉其准确位置。一般的火山是典型的锥状,超级火山的构造却是扁平状的。

　　

　　重回冰河期

　　

　　超级火山一旦喷发,对我们以及我们生存的地球会有怎样的影响?可以这样说,超级火山的喷发将冲击现代文明生活的各个层面,包括食物资源、气候、饮水:喷发后地表温度大幅下降,水源将遭到火山灰污染,农作物会歉收,牲畜会死去……

　　超级火山摧毁生命的巨大威力来源于喷发时产生的大量火山灰与二氧化硫气体。位于火山附近的人类和其他生物根本无法承受高温高速火山碎屑流的冲击。即使是远离喷发区的人,若在毫无防备的情况下吸入降落的火山灰,就等于是吸入细小而锋利的钢针。火山灰进入肺部,可导致肺部血管膨胀,最终令人窒息而死。这是因为吸入的火山灰,将和人体肺部里的水分结合,进而变得如同水泥一样,令人呼吸不畅。二氧化硫是超级火山喷发气体的重要成分,它对生物的致命影响在于,二氧化硫会改变地球气候,进而危及地球上的一切生物。

　　我们还是以多峇火山为例来说明超级火山喷发所能引起的可怕后果。根据已有资料,多峇火山是造成7.5万年前所出现的那次持续1000年的低温气候的主要原因,由此导致了一次为期1000年甚或更久的迷你冰期。

　　为了解超级火山喷发会对地球造成怎样的影响,科学家使用电脑对此进行了模拟。模拟显示,超级火山喷发的确能造成气温下降与冰期的形成。

　　根据电脑的模拟,超级火山喷发后,二氧化硫气体进入大气,与水分子结合成为硫酸,这片持续扩大的硫酸云开始移动,覆盖喷发现场周围广大区域。随后,硫酸云慢慢遍布大半个地球,阻挡住日照并将阳光反射回太空。即使天空看起来依旧明亮晴朗,却仅有少数阳光得以穿透云层。与此同时,由硫酸与火山灰组成的致命浓云,将地球上的动植物与大部分人类慢慢杀死:植物因无法进行光合作用逐渐枯萎死去,自然界的食物链遭到破坏,最后动物与人类死于大饥荒。

　　随着气温的持续下降,地球上的积雪与冰封地区开始增加。积雪和冰层也会反射阳光,地球气温因而继续下降,地表被冰雪所覆盖的面积越来越大,于是更多的阳光被反射回太空。地表气温就这样失去控制每况愈下,冰河开始形成,海水也随之变冷,地球逐渐进入冰河期。此时的地球,白雪不停飘落。在格陵兰,长年降雪层层堆积,数千年后这片落雪已被挤压成1000米以上的厚冰,成为格陵兰冰层。

　　

　　黄石公园的真相

　　

　　黄石公园是美国最著名、最受欢迎的国家公园,每年吸引超过300万的游客前来参观。其实,黄石火山也是一座休眠的超级火山。200余万年来,黄石火山发生过3次超大规模的喷发。21077年前的第一次超大规模喷发,喷出的岩浆量达到2450立方千米,火山灰覆盖了今天美国国土面积的一半。这是地球上五大火山喷发之一,形成的破火山口直径超过100千米。13027年前,它再度喷发,造就了位于黄石国家公园西侧的亨利福克破火山口,形成了另一片广泛分布的凝灰岩。64万年前,黄石地区再次发生超级火山喷发,造就了80千米长、55千米宽的黄石破火山口,破火山口塌陷陡壁高度在50米以上,喷发岩浆体积达到1000立方千米,向大气层中抛出的体积巨大的火山灰,在远离黄石的爱达荷州、路易斯安那州和加利福尼亚州,都能见到。

　　黄石公园最知名的就是那里有世上最壮观的热液奇景。但很少人知道,这片壮丽景色的造就者就来自他们脚下数公里处的致命力量。这么盛大的热液景观位于一个巨大岩浆房的上面,这个岩浆房会加热周围的岩石和水,进而造就了神奇的热液奇景。黄石公园的超级火山虽处于休眠状态,但它仍然极度危险和不稳定。

　　科学家估计,在未来,黄石公园仍有可能发生超级火山爆发。如果一旦黄石公园发生超级喷发,它在全球造成的死亡人数将超过先前火山爆发所造成的死亡人数的总和。

　　为了追踪黄石公园的地表形变,黄石火山观测站的科学家采用卫星定位系统工具,还有高度先进的新技术——干涉合成孔径雷达(InSAR)对地质情况进行监测分析。他们把这些数据跟1996年比较后发现,黄石破火山口北部有隆起现象,隆起地点代表的岩浆集中地离诺里斯间歇泉盆地不远。

　　作为地震活动相当频繁的地区,黄石公园每年会发生1000-3000次地震,虽然大多数地震的震级很小,只有地震仪才能侦查到。但地震带来的危险不容小视,因为它们有可能使火山中心的岩浆房破裂,造成岩浆外流。

　　为了建造岩浆房的影像,地震学家把穿透地面的地震波数据视为窗口,藉以透视地球深处并取得立体影像。通过测量地震波抵达地震仪所花的时间,就可算出岩浆房的大小。用这种方法地震学家测出,黄石公园岩浆房系统的体积大约为2万～2.5万立方千米,长约80千米,宽40千米,深8千米。这意味着黄石公园地下的岩浆量远多于超级火山爆发所需要的数量。现在的问题是,这里的超级火山究竟何时会喷发?

　　

　　相关链接

　　

　　知名超级火山知多少

　　目前,地球上最具代表性的四大超级火山包括:美国黄石火山、新西兰陶波火山、印尼苏门答腊多峇火山和希腊桑托里尼火山。

　　1　黄石超级火山,位于美国黄石公园正下方,很久之前喷发过,地壳至今仍不稳定。如果黄石公园超级火山爆发,3-4天后,大量的火山灰就会跨过大洋到达欧洲大陆。模拟预示,美国3/4的国土将受到影响。最大的危险在方圆1000千米的地区内,这里90%的人口无法幸免于难。美国的东海岸也会覆盖上1厘米厚的火山灰。

　　2　陶波超级火山,位于新西兰。除非你事先知道,否则你不会把陶波湖看成火山。陶波湖是两万年前巨大火山喷发形成的,其本身就是一个巨大的火山口。

　　看上去很平静的陶波湖,其实有着不同凡响的历史。在过去的2.5万年里,它爆发过28次,最后一次是在2000年前。这一次是过去5000年,人类所见的最剧烈的一次火山喷发。它使相距半个地球之远的地中海气候乃至中国的气候变冷,并且使火山微粒落到格陵兰岛的冰盖上面。

　　3　多峇超级火山,位于印度尼西亚苏门答腊岛。它是世界最大的超级火山,在贯穿苏门答腊中部的断层线上。科学家推测,在上一次火山喷发中,它们造成了将近6-10年的火山冬天,人类遭遇了进化史中的一次大的瓶颈期,几乎灭亡殆尽,只剩下1万人。多峇超级火山爆发后,地球进入了人类史前最后一个冰河时期,幸存的人类可能迁往了非洲。当然这一理论目前依然存在着一些争论,不过超级火山大爆发造成人类大量死亡的事实却不容否认。

　　4　桑托里尼超级火山,位于希腊。“一半是海水,一半是火焰”,这就是桑托里尼岛前世的壮观景象。该岛实际上是座海中火山,3000多年前,它曾有一次剧烈喷发。在那次火山大爆发中,火山将岛屿的一半埋在水里,一半拔海而起,成为了悬崖岛屿。据说这里5000年前就有高度文明,2000多年前柏拉图在《对话录》中首次提及这个盛产黄金和白银的大陆。这一文明灭亡的原因,就被推测是火山爆发,以及因火山喷发引发的地震和海啸。甚至有科研人员推测,《圣经·出埃及记》中大部分的事件都可由公元前十六世纪桑托里尼岛的一场火山大爆发来解释。这场火山爆发的威力约为核弹的1000倍。

　　除了这四个较为知名的超级火山外,其他超级火山包括加州东部的长谷火山以及日本、印尼和南美大型破火山口的火山。