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第一视频公司全球五大“超级火山”的喷发之谜(组图)_新浪旅游_新浪网
全球五大“超级火山”的喷发之谜(组图)
　　如果没有最近一系列关于超级火山异常活动的报告，“2012世界末日”的传言在今天看来只是无稽之谈。从传言刚出现开始，好几年间，各路科学家纷纷出马，旁征博引，为“日世界毁灭日”辟谣，安抚公众的疑虑。
　　然而，就在传言几乎尘埃落定之时，2009年7月，一则来自黄石公园的消息重新触动了人们的神经：公园管理局宣布，从当月23日起，黄石公园暂时闭园，停止对游人开放，理由是黄石公园火山活动加剧，“担心溢出的沸泉灼伤游客”――众所周知，黄石公园是地球上最大的超级火山，它的异常活动究竟意味着什么？在“世界末日”传言的烘托下，黄石的状况迅速吸引了全球的目光，为此，美国民间还成立了“黄石真相”组织，呼吁政府公布调查真相，然而，他们的努力只换来了官方的一句话：“与灾难相比，恐慌也许更可怕”，这句回应非常令人玩味。次年10月，黄石公园才重新开放。
　　似乎是与黄石火山遥相呼应，进入2011年之后，位于玻利维亚的乌图伦古超级火山也有了“不安分”的迹象。据《每日邮报》披露：乌图伦古火山近些年已进入活跃期，地下岩浆池正在急速膨胀，甚至已经开始影响当地的地貌，消息一出，举世哗然。玻利维亚政府赶紧出面“澄清真相”，并且和《每日邮报》打起了口水仗……后来，《每日邮报》一不做二不休，居然在报纸上发布了计算机模拟的火山喷发场景，其结果居然是世界毁灭！
　　如果说关于乌图伦古火山的报道还暗含着一丝炒作成分，那么，来自另一座超级火山――陶波火山的消息就要严谨得多。从2010年开始，科学家检测到陶波湖(陶波火山喷发后，在火山口形成的湖泊)湖水的酸度在慢慢升高，并导致红鲑鱼发生变异。而引起此变化的原因就是陶波火山活动的加剧，不断喷出的酸性气体在使湖水酸化。为此，新西兰政府已邀请世界各地的火山专家前往陶波，给火山“把脉”，以便做出预案。面对媒体的采访，该项调查的首席专家――莫纳西莫大学教授雷?卡斯言谈谨慎，但从他的只言片语中，人们已揣测到了形势的严峻。
　　除了上面的黄石、陶波与乌图伦古，让2012年成为“全球火山活动高发年”的还有美国加利福利亚州的长谷火山、尼西亚苏门答腊岛上的多巴火山，它们都蠢蠢欲动，在暗中积聚能量。特别是多巴火山，7.5万年前它的喷发曾让地球进入“冰川时代”，99%的人类在这场灾难中死亡。因此，多巴火山也是目前地球上“最不能喷发”的超级火山之一，但是，这“能”与“不能”仅仅是人类的一厢情愿而已……
　　美国黄石火山
　　距离喷发还有多远？
　　地震后第二天，科学家就发现在黄石湖的湖床底部突然隆起了一个高30多米、长600多米的“熔岩大包”。
　　据犹他州大学最近的监测报告，仅在2011年9月，黄石公园地区就一共监测到117次轻微地震，而这正是大火山频繁活动的征兆。
　　方圆9000平方公里的黄石公园本身就是个巨型火山口，它是如此之大，以至于从地面上的任何角度都看不明白。
　　黄石公园是美国最著名的国家公园，它地跨3州(怀俄明州、爱达荷州和蒙大拿州)，总面积约9000平方公里。黄石公园风光秀丽，遍布峡谷、瀑布、湖泊、间歇泉等景观，然而在上世纪50年代之前，黄石公园独特景观的成因一直都是个谜，直到后来，通过美国国家航空航天局和众多地质学家的合作研究，才最终揭开了黄石公园的成因――超级火山。
　　最近几年来，黄石公园火山渐渐显露出一些喷发的前兆，可还没来得及让人们走近细看，公园就被美国政府关闭(直至次年10月才重新开放)。黄石公园里面究竟发生了什么？他们又在试图掩盖怎样的秘密？实际上，一场关于黄石超级火山的探索才刚刚开始。
　　公园的关闭与117次轻微地震
　　在日黄石公园暂时关闭之前，这座世界上成立最早的国家公园已经持续开放了一个多世纪。对于公园关闭的原因，官方给出的解释是：黄石公园地底热能出现异常现象，担心溢出的沸泉灼伤游人。
　　然而，这一纸禁令对很多美国人来说并不管用――因为每年选出一段时间到黄石公园露营、野餐已成为他们的生活传统。公园关闭后，不少美国家庭依然拖家带口、开着房车从岔路进入公园，正当他们准备卸车“安营扎寨”时，公园里的种种异常却给他们带来了不安与愤怒。
　　“驱逐我们的竟然是国民警卫队，不是公园管理员。老天！我只是带我的家人来这里露营，他们竟然拿着枪驱赶我们，还有军犬……我当时就想，用得着这样吗？我只是来的，不是来贩毒、偷猎的！”查尔斯?宾顿是后来民间组织“黄石真相”的负责人，他们一家在“非法”进入黄石公园的第三天就被驱逐，当时因拒不配合国民警卫队的行动，国民警卫队还出动了清障拖车，使用“暴力”将查尔斯?宾顿一家连人带车拖出了公园。
　　“在出黄石的路上，我看到了无数直升机、帐篷，还有很多带着奇怪仪器，忙忙碌碌的人。当时我就在想――难道是这些家伙在黄石发现了UFO(外太空不明飞行物)？”带着满腹狐疑，查尔斯?宾顿离开了。
　　就在他们离开黄石后不久，日，美国犹他州大学地震站监测到，在距离公园南门东南15公里处的地底发生了一次4.4级的地震。地震震级虽不大但却“非同寻常”――震源离地面仅0.8公里！地震后的第二天，犹他州大学的科学家就发现在黄石湖的湖床底部突然隆起了一个高30多米、长600多米的“熔岩大包”，这则消息很快被当地的《丹佛邮报》刊载。
　　起初，对于黄石公园的种种异常，普通民众并未在意，而美国官方也从没对公园地下频发的浅层地震作出任何解释，一切看似风平浪静。然而，当年11月一部好莱坞大片――《2012》的上映，瞬间将黄石公园推到了风口浪尖上。“电影《2012》说世界末日的起点就在黄石公园，这当然只是一个噱头，并不是事实。但黄石肯定隐藏了什么，这段时间傻瓜都看得出它不正常……从我祖父时开始，我的家庭每年都去那里度假，可今年它却关闭了，里面肯定发生了非比寻常的事情。”2010年4月，查尔斯?宾顿发起成立了民间组织――“黄石真相”，呼吁官方将黄石公园的真实情况公之于众。
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　<FONT face=楷体_GB年8月，意大利埃特纳火山持续喷发再度引来围观，但你可能不知道，从冰岛到美国，从日本到智利，火山喷发常常引来各色华丽的闪电出没，这些由大地和天空联袂导演的炼狱般的景象，是最令人不可思议的自然现象之一。
　　意大利埃特纳火山2011年8月再度发生喷发，摄影师和火山爱好者们有幸又能奔向火山口附近，观察熔岩从裂缝中喷涌而出的壮观场景。比这一幕更遥远的是，盛怒的火山喷射出岩浆和浓烟，狰狞的闪电在空中叫嚣。这不是世界末日，也不是天幕中上演的IMAX电影，而是天空和大地的一次联袂演出——火山闪电。
【2010年冰岛埃亚菲亚德拉火山爆发，它喷发形成的紫色纹状闪电恰好被摄影师捕捉到。图片来自nationalgeographic】
　　很早以前，人们就已经注意到火山喷发时常伴随的剧烈闪电活动，这一现象被称为“火山闪电”（volcanic lightning）。罗马学者小普林尼在给历史学家塔西佗的一封信中，就提到了公元79年掩埋庞贝古城的维苏威火山（Mount Vesuvius）爆发时的情形，“在我们身后是令人恐惧的乌云，被纠缠翻滚的闪电撕裂，显露出巨大的火焰形象”[1]。不过，由于缺乏可靠安全的观测手段，火山闪电的研究一直不愠不火。直到近十年，人们才逐渐对这种自然奇观有更深入的了解。
　　如何制造一场惊天动地的闪电？
　　要了解火山闪电，首先需要清楚闪电的孕育过程。简单的说，我们需要将大气中的颗粒起电，让它们带上正负不同的电荷并彼此分离。当正负两极电荷持续积累并拉开，达到某一极限，就能放电击穿中间的空气。在产生雷暴的积雨云，也就是雷暴云的内部，云朵在不同部分聚集着正电荷和负电荷，当它们积累到一定程度，便再也不顾大气的阻挠，孕育出一道道闪电。这样的闪电被称为“云中闪电”（intra-cloud lightning）。
【左图为云中闪电，我们平时观察到的闪电绝大多数都是这种形式，右图为云地间闪电（cloud-to-ground lightning），它是影响人类生产生活的主要形式，威胁较大。图片来自nasa和wiki commons】
　　在闪电的形成过程中，水扮演着重要的角色。雷暴起源于温暖的上升气流。随着气流的上升，温度降低，水蒸气会开始凝结，同时释放出大量的热量，加速气流的上升。当温度降到冰点以下，云中的液态水变成冰晶和温度低于0℃时仍不冻结的过冷却水滴，经过摩擦碰撞，产生电荷。在强烈的上升气流中，小的带正电的颗粒升到顶端，大的带负电的颗粒降到底部。正负两极距离拉开，闪电也随之而来[2]。
　　火山闪电，气象学掐架地质学
　　产生火山闪电，同样需要电荷的积累与释放。但是，火山喷出的烟流如何能带电？
【从左至右，分别为2010年冰岛埃亚菲亚德拉火山和2011年日本雾岛山新燃岳火山喷发时伴随的闪电场景，当然，这类照片有的可是摄影师通过长时间曝光拍出来的，你可不要指望几秒内就能轻易出现这么多道闪电。图片来自flickr和theatlantic】
　　从气象学的角度来看，火山喷发出的巨大烟流，同雷暴云十分类似，只不过里面还混杂着火山灰等其他杂质，因此被称为“肮脏的雷暴云”（dirty thunderstorm）。火山喷发时伴随的闪电，可以与雷暴云产生“云中闪电”的方式类比。在火山烟流中，火山灰、岩石碎片和冰晶通过摩擦碰撞，产生电荷，并在重力的作用下分开。由于有水参与其中，这种机制被划分为“湿”的机制。
　　不过，地质学家更喜欢从火山本身寻找答案。他们认为，火山烟流的电荷，可能是来源于岩石的破碎，火山灰颗粒的摩擦，或者是由岩浆与火山口的摩擦[2]。不管是哪种理论，它们的共同特点是没有冷凝水参与，因此被称为“干”的机制。
【千岛群岛中的萨雷切夫（Sarychev）火山在2009年喷发期间，从国际空间站拍摄到它喷发时形成的“蘑菇状”烟柱，只见蒸汽和烟尘直入云霄。图片来自wiki commons】
　　干湿结合，让闪电来得更猛烈些吧
　　要探求火山闪电的具体机制，就必须采用更先进的观测手段。2006年，研究者在喷发中的美国阿拉斯加州奥古斯丁火山（Augustine Volcano）东边，架起了两个无线电观测站。它们能够全方位、高精度地记录闪电产生的电磁脉冲，还原火山闪电的真实情况。观测数据表明，火山闪电分为两个阶段：第一阶段，伴随着火山的喷发，可以侦测到一系列强劲的电磁脉冲和简单的放电。第二阶段，在喷发后约3分钟，又开始出现常规的闪电信号[3]。
　　研究人员分析，火山闪电可能拥有混合的起电机制。在第一阶段，“干”的机制发挥主要作用，摩擦起电、岩石爆裂等机制，让滚滚浓烟带上电荷。在第二阶段，火山烟流喷上高空，“湿”的机制登场，继续在更高的天空中制造绚丽的火花[4]。
【有研究者将火山闪电划分为火山口放电、近火山口以及火山烟流闪电三种类型，前两种集中在火山口附近，和“干”的机制有关，而烟流闪电则来自“湿”的机制。】
　　火山烟流，你怎么湿了
　　不过，火山闪电在干燥的高纬度地区并不罕见[5]，那么根据“湿”的机制，火山烟流中的水又该如何解释呢？这一次，需要地质学来解答。火山喷发的岩浆，除了主要成分硅酸盐，还包括水和二氧化碳、二氧化硫等挥发性成分。统计显示，火山岩浆的水含量一般在3~6%左右。可不要小瞧这么点含水比率，一立方米密度为2.5克/立方厘米，含水4%的岩浆，含水量能达到100千克。在温度为30℃时，这点水就能让4000立方米的热带大气达到饱和[6]。
　　当岩浆从地下上涌，压力降低，岩浆中的水逸出，变为水蒸气进入火山烟流中。另外，火山上覆盖的冰雪，以及海底火山喷发中汽化的海水，也是水的重要来源。
【夏威夷火山喷发喷出绚丽的岩浆，岩浆是包含各种气体、过热水及蒸汽的硅酸盐熔融体。图片来自wiki commons】
　　针对火山闪电的气象学和地质学研究还远未结束，最后，来看看2008年智利紫藤火山（Chaiten Volcano）喷发时，闪电给火山烟流披上外套的盛况吧！
参考资料：[1] Pliny Letters to Tacitus on Vesuvius Eruption [2] (1, 2) Bradley M. Muller. Flash and Fire: Pioneering Research into the Volcanic Lightning Phenomenon, Weatherwise, 64:1, 12-21, 2011. [3] Thomas RJ, et al.. Electrical activity during the 2006 Mount St. Augustine volcanic eruptions. Science 315:. [4] Thomas, R.J., S.R. McNutt, P. Krehbiel, W. Rison, G. Aulich, H. Edens, G. Tytgat , and E. Clark. Lightning and Electrical Activity During the Eruptions of Augustine Volcano. USGS Prof. Paper 1769, p. 579-608, 2010. [5] McNutt, S.R. and E.R. Williams, Volcanic Lightning: Global observations and constraints on source mechanisms. Bull. Volcanol., Appendix, 2010. [6] Williams, E.R. and S.R. McNutt. Total water contents in volcanic eruption clouds and implications for electrification and lightning. Proceedings of the 2nd International Conference on Volcanic Ash and Aviation Safety, U.S. Dept. of Commerce, NOAA, section 2, p. 67-71, 2004.
　　本文来源：果壳网（）