我如何用像素喷气背包探索真正的火山

虚拟渲染,源自无人机地图,或可助力真实科学研究

在下降到安布里姆火山的火山口之前,我得找到我的喷气背包。我转身离开火山口——这个深坑几乎和帝国大厦一样高——走向代表探险帐篷的彩色斑点。一簇喷气背包漂浮在离火山口边缘不远的地方。我背上一个,准备开始我的旅程。

安布里姆火山是一座活盾状火山,位于太平洋岛国瓦努阿图中部的一个岛屿上。我的向导萨姆·科斯曼最近亲自带领一个团队前往那里,拍摄了一部短片,记录了安布里姆两个火山口中较大一个的熔岩湖。科斯曼的探险需要佩戴过滤有毒空气的呼吸面罩,用绳索逐步下降火山口壁,并穿戴防护性隔热服,以应对边缘冒着热气、翻滚着熔岩的火山口。而我这次在科斯曼的指导下的旅行,除了一个浏览器扩展和一个下午的时间,几乎不需要什么。

科斯曼去安布里姆时,他和他的团队使用无人机绘制了火山每一个角落的地图,覆盖了两个火山口。这张地图随后被制作成了一个完整的3D渲染模型。通过在AvayaLive Engage虚拟环境中运行Unreal游戏引擎,任何拥有登录名的人都可以舒适地在笔记本电脑屏幕上探索安布里姆。这就是我正在做的事情,而且我还有喷气背包。

喷气背包是一个电子游戏里的概念。火山口有很多陡峭的边缘,喷气背包可以轻松地避免被卡住。即使不考虑攀爬的难度,火山口本身也非常巨大。在虚拟环境中,玩家角色的身高大约六英尺,虽然在游戏中移动比在真实的火山中攀爬体力消耗要小(更不用说不那么危险了),但如果不使用喷气背包,速度并不会快多少。

Ambrym Crater From Halfway Down
Kelsey D. Atherton

科斯曼走在前面,我们跌跌撞撞地沿着火山口壁向下。我总是落在后面,被这个火山口的规模所吸引。回头望去,山口的岩壁一直延伸到人造天空的穹顶。我在美国西部长大,父母喜欢带我去我称之为“著名岩石和地洞”的地方,所以我对这种巨大的自然地貌已经有些习惯了。但即使是虚拟形态的安布里姆,依然令人叹为观止。我在电子游戏中也探索过许多巨大的景象,但在一个真实的地方里,感觉还是有些特别。

安布里姆不是一个宜人的环境。“火山顶部的天气变化非常剧烈,”科斯曼一边继续下行一边告诉我。“温暖的空气涌过岛屿,快速上升,然后凝结成含有二氧化硫的云,这里就形成了近乎末日般的风暴,伴随着持续不断的闪电,时速50英里的狂风,帐篷都被吹散了,还有巨大的雨量。”

我们花了一点时间惊叹于眼前的环境。“我无法告诉你它看起来有多像。如果你把触控板向上对准,然后沿着屏幕的圆周移动鼠标,当你身处其中时,看起来确实就是这样。那里有玄武岩,几乎像雪一样白,覆盖在悬崖边,”科斯曼说。我们走到熔岩湖边,他继续说道,伴随着模型低沉的环境音:“如果你愿意,你会感觉自己置身于一个漏斗之中,站在令人难以置信的自然力量旁边。”熔岩湖发出像翻滚的水一样的咆哮声,科斯曼告诉我这是熔岩湖的真实声音。只是,亲临现场时,熔岩湖的声音要响得多,就像“液态岩石的巨浪”,科斯曼说。“那要震耳欲聋得多,听起来像一列货运火车。”

在现实生活中,这个熔岩湖的热量非常危险,即使是穿着全套防护装备的人也承受不住。“我的温度计最高只能测到500华氏度——它直接显示‘高’。在这个温度下,一切都会融化,”科斯曼说,然后提出了一个在任何其他情况下都会显得鲁莽的建议。“这是我们旅途中没能做到的事,”他说,然后我们跳进了熔岩里。

Inside The Lava Lake
Kelsey D. Atherton

我之前所有跳入熔岩湖的经验都来自电子游戏,在那些游戏中,不小心掉进熔岩里通常会伴随着恐慌的挣扎,试图灭火。安布里姆的熔岩湖没有这些不适。相反,我从内部审视着熔岩湖的岸边。由于模型仍在开发中,跳进熔岩湖让我们穿过了底部,所以我们得以探索火山口的底部,它向上延伸,就像一个精心折叠的纸雕塑。

离开熔岩湖后,我们返回火山口边缘,遇到了模型的另一位创造者。乔·里格比是MellaniuM公司的营销经理,该公司建造虚拟环境。里格比曾联系科斯曼,询问他们是否可以用他拍摄的火山口无人机影像制作一个3D模型,考虑到我们现在正是在那个模型中交谈,这被证明是一个相当大的成功。当被问及他打算如何使用这个模型时,里格比说:“没有计划,这只是一个概念验证。”

我们向里格比道别,然后我问科斯曼是否可以做一件据我们所知,人类从未做过的事情:站在安布里姆的第二个火山口里。科斯曼的探险队曾试图到达那里,但一大股硫磺气体遮蔽了他们进入火山口底部的视线,所以团队决定将精力集中在他们能确定的熔岩湖上。科斯曼的团队成功地用他们的DJI Phantom 2 Vision+无人机拍摄了第二个火山口的影像,飞到没有气体的地方,然后等待风向改变,以便拼凑出火山口的地图。

随着我们喷气背包的喷射,我们腾空而起,最终降落在之前未被探索过的地面上。

Standing In The Second Crater
Kelsey D. Atherton

在虚拟环境中,我们可以去到连经验丰富、装备齐全的探险队都因有毒烟雾而无法到达的地方。“看看周围真是太酷了。我从来没见过这个角度的景色,”科斯曼的声音里带着可听见的兴奋。当我们沿着火山口底部行走时,他看到地上有一个小小的粉红色斑块,并 exclaimed:“看那里,是熔岩!你看,这就是喷气口!”我们在模拟中看到了现实中被遮蔽的东西。

这个火山口太神奇了。但在我结束探索之前,我知道我想和其他研究火山的科学家们一起来这里。

在第二次下降时,科斯曼和我加入了杰夫·马洛,一位与科斯曼一同亲临安布里姆的生物地球化学家,以及杰西卡·鲍尔,美国地质调查局的火山学家。

随着我们喷气背包的喷射,我们腾空而起,最终降落在之前未被探索过的地面上。

站在第二个火山口里,马洛开始构思未来如何利用这个模型及其改进版本。一个模型可以帮助未来的展览进行路线规划。而且,“最终,将其与其他元数据(如矿物学)联系起来会非常有趣,”马洛说。“目前你看到的只是颜色,但如果你还能看到岩石的类型,那也会很酷。”

鲍尔对此表示赞同。“从地质测绘的角度来看,如果你能在探索过程中量化事物,这将非常有用。我想到了Google Earth,它很有用,因为你可以进行测量并从中获得实际数据。”

站在熔岩湖旁边,我问鲍尔她已经从模型中能看出什么了。

“从火山口的壁上,我可以看到整个火山体是如何形成的,”她说。“通常可以看到层状结构,当你看到深浅交替的层时,你可以假定你有交替的喷发产物,也就是说,随着时间的推移,有熔岩流和爆炸式喷发……仅仅是它的形态,事物形状的形成方式,一个特征如何影响另一个特征,都可以让你了解火山是如何形成又如何自我毁灭的。”

Looking At Sediment Layers In Ambrym
Kelsey D. Atherton

由于火山是由巨大的地质事件定义的,鲍尔建议在火山喷发前后都记录3D模型,作为火山的“更改跟踪”。而且,这能让世界各地的火山学家在虚拟实地考察中探索相同的火山特征。

说起实地考察,鲍尔说,“我认为这种东西对公众推广会非常有益。人们真正喜欢的是他们可以亲手接触的东西……我能想象一个想了解更多关于火山知识的小学或高中班级,进入这样的环境,四处奔跑,享受乐趣。”

当我们谈论实地考察时,我们都漫步在熔岩湖中,头部伸出致命的熔岩流之上。我们在熔岩湖、第二个火山口的喷气口以及中间脆弱的脊状山体上又花费了四十分钟。鲍尔的工作侧重于火山中的水,所以看到火山口的地形让她对地表水(包括火山喷发时释放的水蒸气)如何在火山口中流动有了很好的了解。颜色也一样,虽然不如亲临现场那样有揭示性,但它表明火山的哪些层已经变成了粘土,这反过来又能更多地解释整个火山。

我们漫步在熔岩湖中,头部伸出致命的熔岩流之上。

在我第二次进入安布里姆的旅程结束时,我问鲍尔是否有最后的想法。她说:

“我忙着想多探索一会儿。我们之所以选择地质学作为科学,其中一个原因是喜欢去各地探险,而火山学家面临的困境常常是‘你可以去那里,但真的安全吗?’。这种技术消除了对安全的担忧。”

安布里姆火山的3D渲染模型仍处于测试阶段。目前很难说这项技术能带我们去往何方——很可能字面意义上的任何地方。在火山口边缘,乔·里格比讨论了从建筑到大学的各种可能性,虽然还没有确定的计划,但某个教育机构迟早会抓住这个机会。带领一群四年级学生穿越真正的火山,是这样一个酷炫到不容错过的机会。

 

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Kelsey D. Atherton

科技领域特约撰稿人

Kelsey D. Atherton 是一名军事技术记者,自 2013 年起为《大众科学》供稿。他报道无人机器人和其他无人机、通信系统、核企业以及用于规划、发动和缓解战争的技术。


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