相当于1000颗广岛原子弹的汤加火山爆发，在火山界只是一个小弟弟

原创 万物 把科学带回家

撰文 沈梦溪

2022年1月15日，汤加海底火山爆发的新闻一下子引起了全球的关注。得益于发达的监控技术和社交网络，人们有幸从多个维度看到了这座火山爆发时的模样——火山直接掀飞一座曾经由它自己制造出来的小岛；火山灰直冲30千米的高空之上，形成了一个直径500千米以上的巨大云团；随后带来的海啸则波及了整个环太平洋沿岸区域。

卫星监控下的汤加火山爆发 图/wikipedia

而最新的数据则说，它释放的能量相当于1000颗广岛原子弹爆炸，这无疑引起了人们的担忧——它会继疫情之后，再一次带来世界级的灾难吗？要说清楚这一问题，就得从头说起了。众所周知，地球是分层的，我们在小学就学过地球的地壳、地幔和地核三个圈层结构。其中地壳是固态的岩石圈层，而且密度是这三层中最低的；地幔不那么精确的讲，就像是一团炽热的橡皮泥——不是液态，但是可以缓慢流动；地核的密度和温度最高，有科学家估计可能有6000℃左右，和太阳表层相当。

地球圈层结构 图/wikipedia

如果我们再简化一下这个模型的话，就好像是一个火锅炉子，地核是那团火，地幔是火锅汤，地壳就是漂浮在火锅汤表层的白菜帮子。在火的加热下，火锅汤会沸腾翻滚，而漂着的白菜帮子则会因火锅汤的翻腾而运动——这其实也就是地球地壳运动的原理。在地核的加热下，地幔发生缓慢而坚定的翻腾，漂浮在地幔上方的地壳则会随之运动。在有些地方，地壳相互碰撞，在有些地方，地壳相互分离——这种地方科学家们称之为板块边界。无论是碰撞边界还是分离的边界，发生地震和火山的概率都远超地壳板块的其它地方。而本次汤加海底火山的位置，就正好位于其中澳大利亚板块与太平洋板块的交界处。

全球板块边界，环太平洋火环以及汤加的位置示意图 图/wikipedia

当然，还要提一下的是，整个太平洋板块实际上是一个非常活跃的板块，它不断与周边的其它板块（欧亚板块、澳大利亚板块、菲律宾板块、北美洲板块等）发生碰撞，因此在其板块边界上的火山和地震活动非常活跃，因此这一板块边界又被称为“环太平洋火环”，我们的邻居——日本整个国家几乎都位于这个火环上，因此地震和火山非常频繁，最近网飞有一部《日本沉没2020》，大家就可以带着这个科学背景观看。

说回汤加火山爆发来。正因为它的地理位置，所以实际上科学家们对这里火山爆发并不意外，这里的火山，并不是会不会爆发的问题，而是何时爆发的问题。前些年科学家们对此地的海底地形进行了研究，发现这里密布着大大小小的火山口，这些火山口在过去几十年中就非常活跃——2009年和2014年都曾经剧烈爆发过，其中2014年的爆发还形成了一个新的火山岛，将两座原本就存在的小岛连在了一起，形成了一个长约5千米的联合岛。这个岛屿就是我们在前文说到的，也是新闻中大肆报道的那个被火山爆发掀飞的岛屿。

火山爆发形成新岛连接了两个比较古老的岛屿，形成了一个巨大的新岛，其中的火山口还清晰可见 图/谷歌地球截图

不过这些大大小小的火山口其实只是真正火山口的边缘，科学家们经过细致调查后发现，真正的火山口位于这个新岛屿的东南方的海底深处，其高度约为1800米，宽度约为20千米，这些往常活跃的火山口只是真正火山的火山口边缘的小喷发口而已。本次喷发的，才是真正的火山口。

红圈内才是整个真正的火山口 图/S. J. Cronin, M. Brenna, I. E. M. Smith, S. J. Barker, M. Tost, M. Ford, S. Tonga’onevai, T. Kula and R. Vaiomounga，2017

科学家们对这一火山周边的沉积物进行了研究，发现差不多每过1000年，它就会剧烈爆发一次（这里的一次，并不是真的只有一次喷发，而是由多次巨大喷发组成的一段几周到几个月，甚至几年的一个火山活动活跃期），然后就进入了漫长的蓄能期，以往的小火山口爆发，只是它“充电”快充满的征兆而已。考虑到这一火山上次爆发的时间正好在公元1100年左右，今年它的爆发算是很准时了。

由于这次火山爆发在社交媒体上的影响力巨大，很多媒体频频引用了一个词：无夏之年，担忧本次火山爆发产生的火山灰和二氧化硫气体进入大气候导致全球气候变冷，带来一个继疫情之后的又一个全球级的灾难。

科学家们根据火山喷发中喷出物的体积，将火山爆发的强烈程度进行了排序，并制定出了火山爆发指数（VEI），整个指数从0-8分为9级，每一级都是更小一级爆发威力的10倍，而其喷发物的体积也以10倍为单位增长。

不同VEI级别火山喷发物的体积对比 图/wikipedia

根据目前的火山爆发情况来看，本次的VEI指数可能是5左右，喷发出来的二氧化硫气体只有大约40万吨左右，当然由于本次火山活动并未结束，在未来还可能长期活动，因此VEI指数以及二氧化硫气体量都有可能会继续调整。但是对比一下历史，就会发现，这次喷发的影响并不算大。

真正的无夏之年，是指1816年，它是由1815年印尼坦博拉火山的爆发导致的。坦博拉火山才是人类历史上规模最大的一次火山爆发，其VEI指数为7，喷发出来了160-213立方千米的物质，估计其喷发出的二氧化硫气体为2500~3000万吨左右，从而导致全球气温在1816年下降0.53℃，并导致粮食减产和全球性饥荒。

坦博拉火山口全景图 图/wikipedia

即使是进入20世纪以后，也有1次比汤加火山爆发威力更大的火山爆发事件。这就是1991年皮纳图博火山爆发了，它的VEI指数为6，但也带出了约100亿吨岩浆和2000万吨二氧化硫，导致全球平均温度下降约0.5℃。

皮纳图博火山爆发 图/wikipedia

而科学家们在统计了过去10000年来各VEI级别火山的爆发次数后发现，VEI指数5的火山爆发次数是166次，也就是说平均下来60年就会发生一次；而VEI指数6的火山爆发次数是51次，平均下来不到200年一次，从这个角度来看，目前VEI指数5左右的汤加火山其实在火山界也就是个弟弟，它的威力只在社交媒体上才显得那么强大。

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参考资料：

https://docs.qq.com/doc/DQnpRRUpJZXJJTk5G

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