火山是由高温岩浆,及其伴生的气体和碎屑从地壳喷出而形成的一种特殊地质构造。超级火山喷发。由于其巨大的破坏力,被认为是未来人类面临的十大自然灾害之首。超级火山的发现源于一次非常偶然的经历。

7.5万年前发生了什么

年初夏,一个科学小组来到格陵兰岛采集冰芯样本,研究大气及其长期变化。研究小组的气候学家发现,大约7.5万年前含有气候信息的冰芯中的硫含量极高。他们计算出,当时每立方米大气中有微克硫,几乎是正常水平的40倍。大气中高浓度的硫会引发产生硫酸(H2SO4)的化学反应。当时大气中最致命的化学物质在到40亿吨之间。这表明,在年前,有一个巨大的全球事件,导致大量硫进入大气。

与此同时,数千公里外的另一位科学家也取得了惊人的发现。迈克·朗皮诺是世界顶级地质学家之一。他可以通过一种微小的海洋生物有孔虫的外壳看到地球的气候历史。有孔虫一生都从海水中吸收氧气。随着海水温度和氧气浓度的变化,它们的壳组成也会发生变化。朗皮诺的精确计算发现,在地球历史上的某个时候,海水的温度突然下降。通常,海水要几十万年才能冷却下来。根据朗皮诺的说法,造成这次海温下降的唯一原因是冰期。他计算了全球海洋温度下降的时间点,大约在年前。

在比较了他们的证据之后,这两位科学家认为,引发冰河时代的温度下降是由一次猛烈的火山喷发释放出大量硫磺引起的。他们的问题是:喷发的火山在哪里?

因为即使是当时世界上最大的火山,也无法排放出硫磺,与齐林斯基发现的硫磺量相比。人类历史上没有一座火山能造成如此大规模的海温下降。

发现超级火山

在印尼苏门答腊岛上,有一个多巴湖。这个湖的特殊之处在于它的规模很大,长约公里,宽约30公里,水深更是惊人的米。地质学家克瑞格发现,湖边陡峭的墙壁就像一个掉进水底的火山口。克雷格还在湖上数百米处发现了火山灰。年夏天,克瑞格将多巴湖周围的火山灰送到加拿大多伦多大学维格实验室进行分析。魏斯格以查明火山灰的来源而闻名,堪称火山灰源区的“奇人”。

自年(在克瑞格送来多峇湖火山灰样品之前整整6年),许多人已经将火山灰样品发送给韦斯以确定来源。这些灰样来自遥远的不同地方,但它们的化学成分非常接近,它们都形成于同一时期:7.5万年前。

魏斯格对此非常困惑,因为火山灰通常只在火山周围散布数百公里,这种未知的火山灰怎么可能分布在公里之外?魏斯格认为,这些分布广泛的火山灰样本一定来自同一次极其猛烈的喷发,但他对火山灰的来源一无所知。直到年,魏斯格才从克瑞格那里收到多巴湖的样本,线索才浮出水面。

多巴湖样品与魏斯格从四面八方收集的神秘火山灰成分吻合。多巴湖周围喷出的岩浆非常巨大,只有一座火山的岩浆室才能产生如此巨大的岩浆。这是火山学的最新发现之一——超级火山。这个火山一次至少可以喷发0立方公里的岩浆。人类历史上最猛烈的喷发只能在这些超级火山面前相形见绌。

因此,多巴湖是世界上火山爆发最猛烈的地方。多巴湖是火山喷发留下的巨大火山口。7.5万年前,岩浆在多巴湖地下堆积,到达整个岩层的顶部。由于岩浆对地表的巨大压力,地表破裂。岩浆房顶部开始塌陷并下沉到岩浆房中,岩浆沿塌陷顶层外围挤压喷出。火山一喷发,整个地面就崩塌,岩浆猛烈喷发,产生大量火山灰和火山碎屑流,摧毁一切经过的地方。在接下来的几天里,破坏的力量还在继续。它的羽流很高,可能高达几十公里。科学家们还计算出,这次喷发可能已经持续了一两周,留下一个米深的洞,然后被雨水填满,成为今天的多巴湖。这也是世界上最大的火山口湖。

什么是超级火山

超级火山是指火山爆发指数为8的火山。火山喷发指数(VEI)是用岩浆喷发量来衡量火山释放能量的指标。VEI最小值为0(对应喷出岩浆量小于0.KM3),最大值为8(对应喷出岩浆量大于0KM3)。火山喷发指数每增加1个单位,以立方公里为单位的岩浆喷发量就增加一个数量级。

VEI达到7的火山喷发体积为-0立方千米之间,地球上这种规模的火山并不多见,喷发周期约为1万年。VEI为8的超级火山喷发量超过0立方公里,复发周期约10万年。地球上这些火山的数量更少。

超级火山通常在喷发后会形成一个巨大的火山口,包括美国的黄石火山、桑托里尼火山、印度尼西亚的多峇火山和新西兰的陶波火山。地球上最近一次超级火山喷发是年前苏门答腊岛爆发的多巴火山。

超级火山除了规模巨大外,还有一个特点,就是人们很难发现它的确切位置。一般来说,火山是典型的锥形,而超级火山的结构是扁平的。

重回冰河期

一旦超级火山爆发,它将如何影响我们和我们赖以生存的地球?可以说,超级火山的爆发将影响现代文明的方方面面,包括食物资源、气候和饮用水:火山爆发后,地表温度将急剧下降,水源将受到火山灰的污染,农作物将歉收,牲畜将死亡

超级火山毁灭生命的巨大力量来自于喷发过程中产生的大量火山灰和二氧化硫气体。火山附近的人类和其他生物根本无法承受高温和高速火山碎屑流的冲击。即使是远离火山喷发区的人们,如果不采取任何预防措施就吸入掉下来的火山灰,就如同于吸入细小而锋利的钢针。当火山灰进入肺部时,会导致肺部血管扩张,最终窒息。这是因为吸入的火山灰会与人体肺部的水结合,然后变成水泥一样,让人喘不过气来。

二氧化硫是超级火山气体的重要组成部分,其对生物的致命影响是二氧化硫会改变地球的气候,从而危及地球上所有生物。

让我们以多巴火山为例来说明超级火山爆发的可怕后果。根据现有资料,多巴火山是造成持续0年的低温气候的主要原因,这种低温气候发生在7.5万年前,形成了0年以上的小冰期。

为了了解超级火山将如何影响地球,科学家们用计算机模拟它。模拟结果表明,超火山喷发确实会引起气温下降和冰期的形成。

根据计算机模拟,超级火山爆发后,二氧化硫气体进入大气,与水分子结合形成硫酸。这个不断膨胀的硫酸云开始移动,覆盖了喷发点周围的广大区域。后来,硫酸云慢慢扩散到地球的大部分地区,阻挡了阳光,并将其反射回太空。尽管天空看起来晴朗,但只有很少的阳光能穿透云层。与此同时,由硫酸和火山灰组成的致命浓云慢慢地杀死了地球上的动植物和大部分人类:植物由于无法进行光合作用而逐渐枯萎死亡,自然食物链被破坏,最后动物和人类死于饥荒。

随着气温的持续下降,地球上的冰雪覆盖面积开始增加。冰雪也会反射阳光。结果,地球的温度继续下降。地表被越来越多的雪覆盖,所以更多的阳光被反射回太空。这样,地球表面的温度就失去了控制,冰川开始形成。海水也很冷,地球逐渐进入冰期。在地球的这个时候,雪一直在下。在格陵兰岛,多年来有层层降雪。数千年后,这场降雪被挤压成0多米厚的冰层,成为格陵兰冰层。

黄石公园的真相

黄石公园是美国最著名、最受欢迎的国家公园,每年吸引多万游客。事实上,黄石火山也是一座休眠的超级火山。在过去的两百万年里,黄石火山经历了三次大规模喷发。0年前,黄石火山第一次大规模喷发,岩浆体积为立方公里。火山灰覆盖了今天美国国土面积的一半。这是地球上五大火山爆发之一,形成一个直径超过公里的火山口。10年前,火山再次爆发,在黄石国家公园西侧形成了亨利福克火山口,形成了另一个分布广泛的凝灰岩。早在64万年前,黄石地区也发生过一次超级喷发,形成了一个长80公里、宽55公里的黄石火山口。火山口崩塌高度超过50米,喷发岩浆体积达到0立方公里。如果在今天,远离黄石的爱达荷州、路易斯安那州和加利福尼亚州,几乎都可以看到大量火山灰被抛入大气。

黄石公园以其世界上最壮观的热液景观而闻名。但很少有人知道,这一壮丽景色的创造者来自他们脚下数公里的致命力量。如此宏大的热液景观位于巨大的岩浆房顶部,将周围岩石和水加热,从而形成神奇的热液奇观。黄石公园的超级火山虽然处于休眠状态,但仍极为危险和不稳定。

科学家估计,未来黄石公园仍有可能发生超级火山喷发。如果黄石公园发生超级喷发,全世界的死亡人数将超过以往喷发的总和。

为了跟踪黄石公园地表形变,黄石火山观测站的科学家利用卫星定位系统工具和先进的InSAR新技术对地质条件进行监测和分析。他们将这些数据与年的数据进行比较后发现,黄石火山口的北部有隆起,隆起地点代表的岩浆集中地离诺里斯间歇泉盆地不远。

黄石公园作为地震活动较为频繁的地区,每年发生0-0次地震。虽然大多数地震震级很小,但只有地震仪能探测到它们。但地震带来的危险不可低估,因为地震可能会使火山中心的岩浆室破裂,导致岩浆外流。

为了建立岩浆房的图像,地震学家把地震波资料作为窗口,透视深部地球,获得三维图像。通过测量地震波到达地震仪的时间,可以计算出岩浆房的大小。利用这一方法,地震学家测量了黄石公园岩浆房系统的体积约为0-立方公里,长约80公里,宽约40公里,深约8公里。这意味着黄石公园地下的岩浆量远远超过超级火山爆发所需的量。现在的问题是,这里的超级火山究竟何时会喷发?

知名超级火山知多少

目前,地球上最具代表性的四座超级火山包括:美国黄石火山、新西兰陶波火山、印尼苏门答腊多巴火山和希腊圣托里尼火山。

1.位于美国黄石公园正下方的黄石超级火山在地球历史上曾经喷发过数次,地壳仍然不稳定。如果今天黄石超级火山爆发,在3到4天内,大量火山灰将越过海洋到达欧洲大陆。模拟预测,美国四分之三的领土将受到影响。最大的危险是在0公里的地区,那里90%的人口无法幸免。美国东海岸也将被1厘米厚的火山灰覆盖。

2.陶波湖超级火山,位于新西兰。除非事先知道,否则你不会把陶波湖看作火山。陶波湖是两万年前由一座巨大的火山形成的。它本身就是一个巨大的陨石坑。

看上去很平静的陶波湖,其实有着不平凡的历史。在过去的年中,它已经爆发了28次,这是年前的最后一次。这一次是过去年,人类所见的最剧烈的一次火山喷发。它冷却了半个地球以外的地中海气候,甚至亚洲的气候,并导致火山颗粒落在格陵兰岛的冰原上。

3.多巴超级火山,位于印度尼西亚苏门答腊岛。它是世界上最大的超级火山,位于贯穿苏门答腊中部的断层线上。科学家推测,在上一次火山喷发中,它们造成了近6-10年的火山冬天。人类在进化史上遇到了一个大的瓶颈期,几乎灭绝,只剩下1万人。多巴超级火山爆发后,地球进入了人类历史之前的最后一个冰河期,幸存的人类可能已经迁移到非洲。当然,这一理论仍有很多争议,但超级火山喷发造成大量人类死亡的事实是不可否认的。

4.希腊圣托里尼超级火山。“一半海水,一半火焰”是圣托里尼前世的壮观景象。这个岛实际上是海中的一座火山。0多年前,它猛烈地爆发了。在那次喷发中,火山把岛屿的一半埋在水里,一半从海里拉出来,变成了悬崖岛屿。据说这里年前就有高度文明。柏拉图在年前的对话中首次提到这块富含金银的大陆。这个文明的消亡原因被认为是火山爆发,以及由火山爆发引起的地震和海啸。甚至一些研究人员推测,《出埃及记》中的大部分事件都可以用公元前16世纪圣托里尼岛的火山爆发来解释。这次火山爆发的威力大约是核弹的0倍。

除了四座著名的超级火山外,其他的超级火山还包括加利福尼亚东部的长谷火山和日本印度尼西亚和南美的大火山。



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