峇里島火山噴發牽動全球 人類如何防範超級火山噴發

2020-12-01 cnBeta

近期印度尼西亞峇里島阿貢火山爆發,大量遊客和村民因此受到影響。阿貢火山曾於1963年劇烈噴發,噴發活動一直持續到第二年,並造成1000多人死亡。據《連線》雜誌報導,人類總認為威脅來自天外,而非地球內部。我們為小行星撞擊地球制定了周密的應對計劃,而對超級火山噴發的威脅卻疏於防範。如果真有一天遭遇超級火山爆發,我們應該怎麼辦?

據美國宇航局預測,至少在未來一個世紀之內,都不可能發生小行星撞擊地球的事。人類對98%的近地小行星的行蹤都進行了嚴密監控。不過,就在人們對天外來犯警惕以待之時,卻忽略了隱藏在腳底下的另一個更大威脅。

地球上共有十幾座超級火山。一旦其中一個超級火山噴發,就會將大量的火山灰、硫酸、水等物質噴入大氣層,形成遮天蔽日的阻隔層,阻擋陽光到達地面。沒有陽光照射,地球氣溫會迅速下降,農作物無法生長,人類也將陷入饑荒和死亡。

最近一次超級火山噴發是發生在7.4萬年前的印尼蘇門答臘島多巴火山噴發。研究人員認為那次火山噴發噴出的火山灰覆蓋半徑達到7000千米。這種規模的噴發會將氣溶膠(霧、塵埃和水蒸汽)噴入大氣層,導致地球進入「火山冬天」。這會使全球氣溫下降數攝氏度,從根本上改變氣候。

位於美國西北部的黃石火山是世界上最大、最危險的火山之一,在風景秀麗的黃石國家公園地表之下,是火紅的巖漿在沸騰。科學家認為黃石公園地下的火山巖漿可能來自地球中心。地質學上將地球表面長期活躍的火山活動的地區稱為「熱點」(hotspot),黃石火山在過去的210萬年中共有3次大噴發。如今黃石公園標誌性的黃石湖便是這些超級火山噴發後殘留的火山口窪地。


(黃石湖成因示意圖。圖:iStock / Agil_Leonardo)

「黃石火山有可能帶來一場真正的浩劫。」NASA噴氣推進實驗室的火山專家羅莎莉·洛佩斯(Rosaly Lopes)說。雖然黃石火山有噴發的可能性,但科學家同時也認為噴發不會在近期發生。甚至我們這一代人在有生之年基本上都不可能見到黃石火山大噴發。但我們是否應該提前做好防災預案,人們有沒有能力防患於未然?

坦白講,人類不知道自己是否擁有——以及未來是否會擁有——阻止火山噴發的能力或技術。如果預防措施不當,反而有可能適得其反,誘發火山噴發。

「人類目前還沒有阻止大型火山噴發的能力。」黃石公園地質學家傑弗森·亨格福德(Jefferson Hungerford)說。「阻止噴發的前提是能夠將能量從地底熱源中取出,我們現在還做不到。」黃石火山的地下巖漿範圍達到9000平方公裡,橫跨三個州(懷俄明州、蒙大拿州和愛達荷州),所蘊藏的熱能十分巨大。

一旦超級火山噴發,我們該怎麼辦?

NASA高級工程師布萊恩·威爾考克斯(Brian Wilcox)致力於保護地球免遭小行星撞擊。如今他意識到,超級火山的威脅一樣值得關注。他與洛佩斯等人在NASA組建一個科研團隊,在進行一系列研究之後,他們想到一個大膽的主意:能否通過給火山鑽孔洩壓來阻止火山大噴發呢?

「我們開始考慮是否可以使用現有技術給巖漿房降溫,從而防止噴發。」洛佩斯說。他們以黃石火山為研究對象,但這一方法適用於任何超級火山。依照火山噴發指數,這些噴發的強度都大於或等於八級。

想法是在巖漿房四周鑽孔,通過循環水流來降溫,並逐漸靠近巖漿中心。理論上這可以釋放巖漿的壓力,加速其冷卻。洛佩斯表示,這一冷卻過程本身需要大約5萬年時間。

黃石火山觀測站負責人麥可·波蘭德(Michael Poland)與亨格福德質疑這一方案的可行性。洛佩斯也強調這更多只是探索性的研究,而非最終方案。

我們需要有備無患嗎?

「這只是一個被大肆渲染的簡單報告。」亨格福德說。「開下腦洞很有趣,但缺乏科學依據,而且這個想法還充滿了其他問題。」波蘭德和亨格福德認為,即便黃石火山噴發,更有可能的是巖漿緩慢外流而非爆炸性的噴發。目前人們所能做的就是密切關注黃石火山的活動,亨格福德所從事的就是這項工作,他表示短期內火山沒有噴發的跡象。「我們通過觀察火山的膨脹、地震、氣體排放和系統的熱量變化來觀測黃石火山。沒有任何信號表明火山在可預見的未來會有活動。」他說。

「多項研究發現黃石的許多巖漿房都非常穩定。」洛佩斯說。既然如此,為何還要破費巨資去實行這般危險的計劃呢?況且其效果還有待確定。與其將黃石火山視作威脅,洛佩斯認為不如將黃石火山所蘊藏的能量作為清潔能源開發利用。

「將黃石的巖漿房作為地熱能源開發,這是可行的。」她說。冰島已經成功地做到了這一點,目前地熱發電佔冰島全國總發電量的25%。另外一個問題就是如果將火山變害為寶,黃石火山是否有足夠的開發價值。「最好將重點放在噴發更頻繁,受威脅人口更多的火山上。」波蘭德說。近日來,印尼峇里島的阿貢火山活動頻繁,一周之內兩度噴發,導致數十萬名遊客被困。專家們警告,冰島最大的火山巴達本加火山近年來地震活動漸頻繁,一旦噴發整個歐洲將受影響。2010年,冰島的埃亞菲亞德拉火山大噴發,火山灰瀰漫大氣層導致多架航班停飛。公元前79年,義大利維蘇威火山的噴發將整個龐貝城吞沒。如今維蘇威火山每隔幾十年仍然年會小規模噴發一次,威脅著那不勒斯省數百萬居民的安全。

盧卡·西耶那(Luca Siena)博士對義大利的坎皮佛萊格瑞火山和維蘇威火山有所研究,他同時也是阿伯丁大學石油地質學的教授。「NASA的方案實比人們此前對坎皮佛萊格瑞火山所做的放噴方案風險要小。當時人們選擇在城市附近打一口井來為火山減壓。由於地殼溫度和壓力都非常高,鑽井沒能順利完成,在地下500米處被迫中斷。」儘管如此,但西耶那仍然對NASA的鑽孔方案表示支持。

未雨綢繆,保護未來人

「這些火山總有一天會噴發,可能是100年、1000年,也可能是10000年。人類預計在10000年後仍然會生存在地球上,如果我們不採取措施緩解火山的壓力,到時人類無法在地球表面倖存。」西耶那說。

相比於其他近在眼前的威脅,民眾通常不願意為這種不會影響自己這一代人的研究撥款。「問題不在於我們究竟是在明天、一年後還是在100年後才遇到危險,如果我們現在不著手處理,那就太遲了。」他說。

要想提高緩和火山噴發的能力,人們需要改進自己對地質的了解。「我們沒法直接看到地球內部的運作。」西耶那說。「一旦我們知道火山的準確結構,一切就可以順利進行了。」

目前的應對措施是什麼樣子?

科學家們一致認為,預測火山噴發最好的方法就是研究火山的行為模式。「我們仍在試圖找出導致火山噴發的因素。」亨格福德說。一旦黃石地下情況有變,麥可·波蘭德會啟負責動《危險應急預案》:「如果發生了令人擔憂的變化,首先會通過電子郵件聯繫黃石火山監測站的其他工作人員,確認變化不是由季節或人為因素造成的。然後我們討論這種地質活動可能意味著什麼,是否超出歷史常態,以及可能帶來的結果。」

如果事態嚴重,他們會向外界發出公告。「如果事情確實發展到前所未有的活躍水平,並且符合火山噴發前的特徵,我們會調整火山的警戒級別。」警戒級別的改變並不常見,黃石火山自1872年黃石國家公園建立以來一直表現溫和,警戒級別一直是最低級。

科學家認為黃石超級火山爆發的間隔是60-70萬年一次,也就是說黃石火山目前進入到了非常活躍的時期。洛佩斯和西耶那都支持對防範措施的研究。

「如果50年前有人說面臨朝地球飛來的小行星人類束手無策,他可能是對的。但現在,我們有可行的手段來防範災害。」洛佩斯說。

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