基拉韦厄火山在“用我们尚不理解的密码”说话

夏威夷最新的火山喷发,在灾害减缓、火山学乃至外太空方面,都有很多值得我们学习的地方。
2014年基拉韦厄火山熔岩湖的照片。美国地质调查局 via Flickr

上周,夏威夷大岛基拉韦厄火山周围的地面裂开新的熔岩喷发口,伴随着地震的轰鸣,炽热的熔岩如喷泉般射向空中数百英尺。无论你认为这些裂缝是归因于火神佩蕾不可预测的行为(根据传统夏威夷信仰,她目前居住在基拉韦厄火山的大火山口),还是地球地幔慢性轰鸣的爆发,抑或是两者兼而有之,显而易见的是,横扫岛屿的炙热熔岩正在对陆地和居住在那里的人们产生着巨大的影响。

短短几天之内,熔岩就吞噬了莱拉尼庄园(Leilani Estates)社区,迫使数千名居民流离失所,并摧毁了数十座房屋。随着熔岩继续蔓延——这是自基拉韦厄火山长达三十年的喷发于1983年开始以来的无数次熔岩流之一——火山还向大气中释放了数吨的火山雾(vog,即火山烟雾的缩写)。这种雾霾的主要成分是二氧化硫气体,它是酸雨的前体,也是人类呼吸系统疾病和其他健康问题的潜在原因。游客们在岛上冷却的熔岩流上漫步,攀登其他休眠的山峰,不得不面对天堂的阴暗面。

“现在不是观光的时候,”夏威夷县民防局简洁地表示。但是,专家们说,这绝对是科学研究的绝佳时机。

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2009年,一张大岛上空火山雾的卫星照片。NASA 图像由 Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response, Goddard Space Flight Center 拍摄

特蕾西·格雷格(Tracy Gregg)是布法罗大学的一名火山学家。她研究地球上的火山,包括基拉韦厄火山,并常常希望借此更好地了解外太空的火山,尤其是我们最近的近邻火星、金星,甚至我们的月球上的火山。她说,虽然安全是首要任务,“所有数据都是好数据”。

夏威夷群岛最初由来自马贵斯群岛等南太平洋岛屿的居民定居,他们乘独木舟向北穿越太平洋。他们的新家园由五个主要岛屿以及许多小岛组成,其中一些岛屿仍然火山活动频繁。尽管这些早期的波利尼西亚拓荒者及其后代随着时间的推移看到了火山的许多变化——并可能目睹了熔岩硬化后形成的全新土地——但他们没有留下文字记录,而是通过口头传说传承了这些岛屿的地质历史。

最近,一些科学家研究了这些夏威夷岛屿的口述传统,发现许多故事与可验证的地震事件相符。尽管如此,格雷格说,当代火山学家主要依赖于过去240年来收集的数据点,从殖民主义早期到现代,科学家们从他们所在的夏威夷火山天文台昼夜不停地监测火山活动,而该天文台恰好坐落在基拉韦厄火山大火山口的边缘。在那里,他们可以监测岩浆(岩浆是地表以下熔融岩石的术语)和熔岩(熔岩是科学家称呼岩浆一旦到达地表时的名称)以及火山的其他特征。

格雷格说,即使到现在,仍有许多未解之谜。驱动这次火山喷发的力深埋在海底,在地壳之下,无法直接观测。没有任何工具能达到那么深,更不用说承受那种高温高压了。因此,科学家们依赖于替代指标—— namely,山体内部膨胀或收缩的岩浆储备、火山喷口处的蒸汽和其他活动,以及地震等地震扰动——来描绘脚下发生的事情。“这几乎就像它在用一种密码说话——而我们还没有完全破解这种密码,”格雷格说。

但是,像本周发生在基拉韦厄火山底部这样的事件,虽然对许多人来说是毁灭性的,但有一天可能会汇集成一个罗塞塔石碑……火山岩

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一张老式国家公园管理局绘制的基拉韦厄火山喷发图。国家公园管理局

“我们对这个火山的岩浆运动了解得越多,就越能更好地预测未来喷发的位置,”格雷格说。根据格雷格的说法,基于过去喷发的知识,科学家们能够估计出本月喷发的熔岩流会出现的大致位置,精度在几英里之内。他们监测地震活动的增加,并追踪岛上的裂缝。最终,当局有足够信心发出针对莱拉尼庄园的疏散命令,该地区的部分区域随后被滚烫的熔岩淹没。“从科学角度来看,这是惊人准确的,”格雷格说。“但从社区角度来看呢?”远非如此。

未来,随着数据的不断收集,火山学家们对岩浆水平上升(或下降)和地震等信号的对应关系有了更深入的了解,格雷格希望从疏散整个社区的指令,转变为疏散半个街区,甚至只是几户房屋的指令。“有一个视频显示,这次喷发的熔岩流缓慢而无法阻挡地向一辆汽车涌来,并压毁了汽车,”她说。有了更多信息,“我们可以说,‘把你的车开走!’”

数据还可以提供人们有多少时间来收拾物品的估算。过去一周的新闻报道记录了居民们不顾危险试图返回家园寻找宠物或拿回物品的努力。但最近,据县官员称,居民被允许返回,“检查他们的房产”(或者,在某些情况下,检查他们房产的剩余部分)。如果格雷格说了算,根据即将到来的危险程度,我们可以让公民有更多几分钟的时间更从容地疏散。“最好的情况(总是)是挽救尽可能多的生命和财产,”她说。

这次喷发也有可能提供应用于地外世界的经验。“当我们观察月球、火星或金星时,据我们所知,在这些天体上,人类历史上并未发生过火山喷发,”格雷格说。通过研究地球火山的活动,我们或许可以拼凑出我们太阳系姐妹行星上的火山活动是如何开始,并最终陷入休眠——甚至灭绝的。

尽管火山学家们希望从全球每一次火山喷发中获得新的见解,但一个古老的教训不断浮现,如同地核中的熔岩般冒出。“第一批居住在该岛屿上的人,他们的永久居所离任何活跃的火山区域都很远,”格雷格说。“他们非常警惕。他们没有在年轻岩石区域建造房屋。”然而,如今,人们随意建造,常常将绝佳的视野置于场地的长期稳定性之上。“随着时间的推移,对自然世界的认识和尊重肯定在减弱,”她说。但希望并未破灭。“我认为这些灾难的重要之处在于提醒我们的文化,有些事情我们仍然无法控制,”格雷格补充道。“我们必须尊重这些自然过程,才能与它们共存。”

尽管这次基拉韦厄火山喷发造成了破坏,但归根结底,它并非新鲜事。夏威夷的“热点”已经爆发过一千次,还会再爆发一千次。我们的回应方式,由我们自己决定。

 

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Eleanor Cummins

撰稿人

埃莉诺·卡明斯是一位自由科学记者,撰写关于死亡、灾难和保龄球的文章。在 2017 年至 2019 年期间,她在《大众科学》杂志工作,从实习生一路晋升为助理编辑。她是纽约大学科学、健康和环境报道项目的兼职教授。


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