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来源:哗酷

  目前全球有1000 多座活火山,每年大约有50 次火山爆发。最著名的活火山有意大利的维苏威火山(欧洲大陆唯一的活火山)、菲律宾群岛的匹那图博火山,以及美国的圣海伦斯火山等。然而,与另一种极具破坏性的火山——超级火山相比,这些“威震四海”的普通火山简直不值一提。

  超级火山平时只是静静地隐身在地壳之下,一旦苏醒,能够在短时间内释放出比普通火山喷发多出千万倍的能量,摧毁数以万计的生命和各种坚固的建筑,喷射出的火山灰和有害气体甚至可以覆盖整个大洲。一直以来,人们对这种“超级怪物”不甚了解,这更大大增加了它们的危险性。

  四位在专业上各有所攻的科学家,从不同的领域出发,循着各种蛛丝马迹,最终殊途同归地追踪到地球有史以来最大的一次超级火山喷发——其喷发现场足以令神怪小说中描写的“地狱”也相形见绌。按照这几位科学家的描述,大约在75000 年前,一场超级火山喷发使地狱之火一直蔓延到大约1/4 的地球,饥荒和死亡如影随形,人类赖以生存的星球甚至还因此进入了漫长的冰川时代。

  科学家是在被厚厚的冰雪覆盖着的北极圈苔原地带,无意中撩开了这座超级火山的神秘面纱的。
  
  一个石破天惊的秘密
  
  距今75000 年前,地球大气中充斥着数量惊人的高浓度硫酸。它们从何而来?
  
  为了及时了解格陵兰岛冰层的变化情况,科学家每年都要到北极圈冻土地带采集冰层信息。这些冰层是10 多万年以来由无数次的降雪堆积形成的。每一次降雪都记录下了当时大气中相关的化学物质的构成情况。随着时间推移,片片雪花在重压下变成冰层,冰层逐渐加厚,如今已经超过1600 米。科学家通过钻探技术采集冰柱,以便了解过去年代的大气构成情况。一般说来,钻探的深度越大,能够回溯的时间就越长。
  
  气象学家格雷是一位解读古老冰层信息的高手,他可以通过分析某地区冰柱的“年轮”,破译此地相关年份的大气中化学物质的变化情况,还可以据此进一步分析出该地区气温及气候的阶段性变化情况。然而,在北极,格雷遭遇了平生中的第一次打击——在一块有着数万年历史的冰块中所蕴藏的信息,颠覆了他头脑中有关冰层研究的原理。

  这块记录着75000 多年前的地球大气信息的冰块显示,在当时的地球大气中,充斥着一种剧毒物质——高浓度硫酸。通常,大气中的硫酸物质含量非常低,可这块冰却显示,当时在大气中有2000 兆~ 4000 兆吨硫酸,数量大得惊人,大致相当于目前全球每年所有工业含硫物质排放总量的25 倍多。

  格雷的发现引起了相关研究者的关注:距今75000 多年前,地球上巨量的硫酸物质从何而来?又是如何被释放到大气中的?在黄色的毒雾笼罩下,地球生命经历了怎样的灾难?简而言之,我们的地球家园在当时究竟遭遇了一场怎样的巨变?

  当时,格雷并不知道,在数千公里之外,在海洋深处的一个意外的发现也令科学家们感到疑惑不解。和格雷一样,地质学家麦克· 雷皮诺也在研究地球的气候变迁史,但他不是在冰雪中,而是潜入深海,通过研究洋底沉积物质寻找破译的密码。洋底不同深度的沉积层中,其物质构成和色彩等方面存在差异,反映出不同时期温度和气候的变化情况。雷皮诺擅长通过沉积层中有孔虫外壳化石的状况来解读气候变化。有孔虫的外壳在生成过程中从海水中吸取相当数量的氧,这些氧因质量不同而被分为两种同位素:氧16 和氧18。通过测量有孔虫外壳中两者的比例,雷皮诺就能够推测过去数千年间海水温度的变化。

  雷皮诺比照全球不同海域的采样,发现有孔虫外壳中的氧同位素比率普遍比较稳定,说明海洋的水温在相当长的时间内变化不大。然而,有一天,雷皮诺发现了异乎寻常的情况:在地球历史的某一时期,氧同位素比率一反常态——海水温度骤然下降,短短几千年间(相对于地球45 亿年漫长历史而言),海水温度竟下降了近6 摄氏度。

  从常理上推断,这种突如其来的变化决不可能是气候更替造成的,因为气候引起的水温变化通常更为缓和,变化趋势也更具持续性。

  这种急剧的变化仿佛是有“一只手”拨弄了开关,把全球气候由炎热一下子带入寒冷。如此看来,在气候突变的背后,一定有一场巨大的灾难。雷皮诺推测,变化的源头有可能是——寒冷冰期的突然降临。

  按照雷皮诺的推算,这次全球海洋水温的陡降大约发生在距今75000 年前,这恰巧与格雷发现的奇怪现象(大气中含有超量硫酸物质)出现的时间一致。两个研究领域毫不搭界的科学家,两个毫不相关的异常自然现象,在同一时间点交汇,这仅仅是一种巧合吗?

  一般说来,能够造成全球性气候突变的自然因素屈指可数。一种可能是小行星。小行星在撞击地球的瞬间,会造成大量尘埃物质弥漫在大气层中,遮挡阳光,导致地表热量减少。不过,小行星撞击地球不会生成硫酸物质。另一种可能是火山喷发。火山喷发会生成污染大气的硫酸物质。

  但问题是,在人类有史以来对火山的所有纪录中,即便是规模最大的火山喷发,其生成的硫酸物质顶多也只相当于格雷测算总量的一小部分。

  如果真有这么大规模的火山喷发,其作用能使气温迅速下降并让有害气体遍及全球,那么这座火山爆发时的猛烈程度必然远远超出有案可查的所有火山,甚至是它们的数千万倍。

  如此宏大规模的火山爆发真的存在吗?又一位科学家走进了这个神秘的前沿领域。
  
  神秘火山何处藏身
  
  只有大规模火山喷发才有可能让有害气体遍及全球。那么,是哪一座火山呢?
  
  约翰·维斯特是一名资深的火山勘探专家,他擅长通过火山灰辨识火山喷发的源头,进而了解全球火山的活动情况。只要给他一定数量的火山灰,他就有本事准确地告知样本采自哪一座火山。整个过程类似于科学家凭借DNA 信息进行身份鉴定。

  在维斯特看来,每一座火山喷发出的火山灰都是独一无二的,源头不同,火山灰中岩石碎片和各种矿石的混合比例情况也不同。在过去几十年间,维斯特借助火山灰成功地对散布全球的火山逐一对号入座,赢得了业内人士的认可。但是,在1990 年,维斯特突然遇到了难题。

  人们从世界不同地区搜集火山灰,把样品送到维斯特的手中。他在对一批样品进行分析时吃惊地发现,这些采自世界不同地区的火山灰竟然在化学成分、构成比例等方面表现出惊人的相似性,仿佛这些火山灰都是来自同一个火山喷发的现场。通常,火山在喷发过程中所释放出的火山灰最多分布在周边方圆几百公里区域内,而这些火山灰采集点至少散布在方圆6400 公里的区域内。

  维斯特想,如果所有这些火山灰都源自同一次火山爆发,那么这座火山一定是人类历史上威力最大的一次喷发。为了求证这次超级爆发是否真实存在,他通过裂变追踪测量技术对这些火山灰的“年龄”进行测算,而测算结果令他大吃一惊:这些相距数千公里的火山灰样品竟不约而同指向了同一个时间——距今大约75000 年前。

真是无巧不成书。维斯特的火山灰“定格”

  于距今大约75000 年前,正如格雷所发现的,距今大约75000 年前的大气中含有超量的硫酸物质,又如雷皮诺所发现的,距今大约75000年前全球大洋经历了一次灾难性的水温骤降。

  如此巧合,当时真的有一场空前的火山爆发吗?

  维斯特所要做的,就是亲自把这座火山找出来。

  维斯特和他的同事们首先在世界范围搜寻符合条件的候选火山。他向分散在世界各地进行火山考察的同行们发出请求,请他们采集各地的火山灰样本。一次火山研究领域最大规模的火山搜寻活动自此拉开帷幕。

  最初,跳入维斯特视线的候选者是冰岛的拉基火山。就地理位置而言,这座火山与格雷进行冰层采样并发现超量硫酸物质的格陵兰岛挨得很近。拉基火山曾在1783 年发生过猛烈喷发,当时喷涌而出的熔岩流至方圆300 多平方公里的区域,岩浆的深度足以把曼哈顿岛的帝国大厦湮没一半以上,这次火山爆发因而成为有史以来规模最大的火山活动之一。拉基火山爆发的破坏性影响远远超出了冰岛的范围。当时,整个欧洲上空都弥漫着火山毒气,树木和其他植物大量死亡,整个大陆遭遇了史无前例的严寒冬季。美国前总统本杰明·富兰克林当时正担任美国驻法国大使,他写了一篇文章,专门探讨悬浮在空气中的硫化物微粒可能给城市带来哪些危害。他是最早意识到在火山喷发与气候变化之间可能存在一定关系的人之一。

  拉基火山释放的有毒气体夺走了大约9000人的性命。火山喷发释放出的大量二氧化硫气体进入大气,使庄稼无法存活,各地粮食歉收,导致大范围的饥荒,最终夺走了冰岛当时大约1/4居民的生命。拉基火山会不会就是维斯特要找的威力最大的一次喷发。为了求证这次超级爆发是否真实存在,他通过裂变追踪测量技术对这些火山灰的“年龄”进行测算,而测算结果令他大吃一惊:这些相距数千公里的火山灰样品竟不约而同指向了同一个时间——距今大约75000 年前。
 
  超级火山终于现身
  
  采集自全球各地的火山样本将目标锁定在一个地方,那就是——多巴湖。
  
  时光流逝,此后数年间,维斯特和他的同事们坚持不懈地对进入候选名单的火山进行验证,却始终没有发现与神秘样本相匹配的。维斯特甚至一度怀疑是否真有这样的火山存在。
1994 年春天,维斯特又得到一份特别的火山灰样本。说它特别,是因为样本来自东南亚境内,紧靠多巴湖沿岸的热带丛林。
  
  多巴湖位于印尼苏门答腊岛的北部,沿岸生长有大片的热带丛林,是南半球现存最大的一片原始自然景观,据说在太空中执行任务的宇航员用肉眼即能看到。多巴湖最显著的特征是,湖的直径超大,湖面两端的最大距离有100 多公里,湖水深度在30 米以上。

  为了查明多巴湖的形成过程,研究者运用深度探测仪制作出湖底的剖面图,结果发现多巴湖湖底突然垂直向下跌落了40 多米。大多数湖泊的底面走势通常是从岸边缓缓下降,多巴湖显然不符合这个规律。此外,多巴湖的最深处约175 米,这也是一般湖泊达不到的。种种迹象显示,多巴湖绝非寻常的湖泊。那么,是什么原因导致湖底的垂直下落呢?

  科学家彻斯纳尔在多巴湖里发现了大块的浮石,以及石英晶体、黑云母等,这些矿物通常只出现在火山喷发以后,与熔岩活动有着密切的关系。从多巴湖湖底到湖面以上的悬崖,这些矿物随处可见,说明当时熔岩的数量巨大,据粗略估算,至少比目前已知的最典型的火山喷发多出数千倍。

  在对多巴湖底沉积物样本进行仔细研究后,维斯特得出结论:与神秘样本几乎完全相同。

  就采样的地点而言,这些样本分散在亚洲各地,彼此相隔数千公里;就样本的化学构成而言,这些样本几乎完全相同,且形成时间都无一例外地指向距今75000 年前。
  
  超级火山威力非凡
  
即使是20 世纪规模最大的圣海伦斯火山爆发,也无法与多巴超级火山爆发相提并论。
  
  最新研究表明,这座距今75000 年前爆发的火山只可能是超级火山。超级火山爆发的威力空前,在短短数日之内,可以倾泻至少240立方千米的岩浆,在有史以来的1000 多次火山爆发的纪录中,没有能与之匹敌的,即使是20世纪规模最大的火山喷发——1982 年的圣海伦斯火山爆发——也无法与超级火山爆发相提并论。提到圣海伦斯火山,许多人还心有余悸。

  火山爆发产生的火山灰柱耸入云霄。据统计,这次可怕的爆发释放的岩浆容积不过才1 立方千米。假如类似多巴湖的超级火山在现代喷发,恐怕人类就将“品尝”世界末日降临的滋味了。

  在地球演变史上,超级火山喷发不只一次。

  通过火山灰样本和相关地质测量,科学家还在意大利、日本、新西兰和美国等地发现了与超级火山相关的证据。这说明,超级火山并不像我们想象中那么罕见,它们可能分布得十分广泛,只是因为每两次爆发之间的间隔太漫长了,所以人类没有机会亲眼见证。可以肯定的是,在近200 多万年间,大约有4 座超级火山处于活动期,包括印尼苏门答腊的多巴湖、新西兰的陶坡、美国加利福尼亚州的长谷及黄石国家公园,其中,美国著名的黄石国家公园至今仍坐落在超级火山的顶端。

  科学家对黄石公园下方的超级火山进行了采样分析,结果发现它竟然经历过三次大规模喷发,其中最早的一次大约发生在距今210 万年前,由于火山爆发的威力极大,火山灰几乎遍及整个北美大陆。

  普通火山爆发时,蓄势待发的熔岩像水柱一样直冲云霄,而后顺着山势向地表蔓延,因而在冷却后火山便呈现出圆锥形。多巴超级火山在爆发的最初阶段也和普通火山一样,也有岩浆从地壳深处猛然冲出,与此同时,更多的熔岩被围困在周边广阔区域的地下洞穴中(多巴湖的周边地区至今有1800 多立方千米的岩浆,足以把美国大峡谷填平200 次以上)。随着熔岩和火山气体的不断累积,这些地下洞穴内部的压力逐渐增大,整个地壳的受力因而变得不均衡,一些地方开始凸起,另一些地方则出现裂缝等。大大小小的洞穴先后坍塌,含有大量硅物质的熔岩与周边的岩石层混杂在一起。

  在随后几天当中,火山处于持续喷发状态,地表物质在爆炸冲击下汇聚成火成碎屑流,大量高温气体、灰烬和岩石碎屑成股流出,具有极强的破坏力,给沿途的所有生命体带来致命威胁。而超级火山直接喷涌到空中的大量物质在大气中蔓延,遮蔽方圆数千公里的天空。随后,数以亿万吨的火山灰飘向全球。这也正是为什么维斯特从不同地区采集的样本最终一致指向75000 年前的多巴火山的同一次爆发的原因。

  超级火山爆发的事实终于真相大白,但多巴湖的周边地区如今已是茂密的热带丛林,超级火山究竟藏身何处呢?专家经过考察认为,多巴湖的正下方就是目前地球上已知最大的超级火山的所在地,而多巴湖正是上一次超级火山活动留下的“伤疤”。至于火山口中为什么有那么多水,其实是随后数万年间雨水的汇合。

  多巴超级火山的爆发究竟对当时地球的生态造成了怎样的影响呢?大约距今80000 年前,人类的祖先逐渐从非洲向外迁徙,其中一支来到亚洲,但分布比较稀疏。当时这里仍是所有动物共有的乐园,直到距今约75000 年前多巴超级火山突然爆发。这场突如其来的灾难几乎夺走了周边地区所有人类、其他动物及植物的性命——厚厚的火山灰席卷而来,带来针刺一样的疼痛;一旦进入肺中,则造成血管的破裂;灰烬与肺里的湿气混和,变成类似于水泥的浆状物质,最终使生命窒息死亡。

  如果说火山灰是直接致命的因素,那么火山喷发出的大量硫化物,则是造成当时当地气候急剧恶化的罪魁祸首。硫化物一路爬升到高空,与空气中的水分子混合,生成液态的硫酸微粒,这些微粒聚集在一起形成反光层,使天空呈现出刺眼的光亮,同时将太阳光散射回太空,地表因得不到太阳光的照射逐渐变冷,并最终被拖入漫长的冰期。有数据显示,多巴超级火山的爆发在很大程度上主导了当地气候的变化。使之在随后的一个千年中气温持续下降,甚至在下一个千年间使地球进入了“冰川时代”。

  科学家把这种变化形象地描述为“火山引发的冬季”。

  多少硫化物可能引发全球的冰期降临呢?

  带着这样的疑问,美国宇航局的气候专家建立了一个计算机模拟程序,根据模拟结果,超级火山喷发能够引发周边广阔区域的气温下降,无论是降温范围的广度,还是气温下降的程度,都远远超出人们的想象,但随后导致整个地球迅速冷却的根源却是雪而不是火山活动本身。这个发现完全出乎人们的预料。

  研究者证实:多巴超级火山的爆发不仅使周边广阔地区完全被大雪覆盖,还把整个世界推向了冰川时代。火山喷发出的大量火山灰物质悬浮在空气中,阻隔了光和热的传输;白雪皑皑的大地反射回更多的光热,使全球气温持续下降,出现所谓“雪球效应”:持续的降温天气导致降雪过程的延长;大量雪花堆积在地表,反射或散射回更多的光线;气温随之继续下降,进入下一轮循环。地表的冰雪逐渐累积延伸,形成冰川大陆,最终使海水的温度也呈现下降趋势。

  众所周知,海洋面积约占地表总面积的70%,海水温度的下降将进一步引发全球气候的恶化。在多巴火山爆发后的1000 多年时间里,仅格陵兰地区冰雪的厚度就增加到1600 多米,逐渐演变成格陵兰冰川大陆。生活在深海中的有孔虫类也没有逃脱这场全球性灾难。与此同时,几乎所有的地表植被在极度严寒的环境中纷纷凋零、衰亡。食物链的基本环节中断了,人类和其他动物因为饥饿而大量死亡。冰雪覆盖下的地球陷入漫长而萧条的“寂静期”。这种情况直到冰期结束,气候转暖之后才得到改善。

  灾难会再度降临吗
  
  据说,在美国黄石公园的地下,隐藏着一座超级火山。如果它爆发,灾难会再次降临吗?

  回顾多巴超级火山曾经引发的空前灾难,我们不禁要问:类似世界末日般的灾祸以后还会不会出现呢?

  在旅游者眼中,现在的多巴湖静谧而悠然。

  然而,在科学工作者的眼中,平静的湖水下埋有一枚威力巨大的“定时炸弹”。科学家考察多巴湖西岸,发现了
一片呈白色的岩石,是被具有腐蚀性的气体侵蚀所致。此外,还有滚烫的液体物质从被腐蚀的岩层中流淌出来,其温度高达80 摄氏度以上。种种迹象表明,在这片白色岩石的下方肯定有熔岩活动。也就是说,多巴超级火山是一座活火山,在将来的某一时刻,这里很可能会再次上演火山喷发的骇然场景。

  不过,值得欣慰的是,专家估算多巴火山的活动周期在40 万年左右,现在生活在地球上的人都不可能在有生之年亲眼看到它的爆发。然而,这并不意味着我们可以高枕无忧,因为其他的超级火山同样可能给现代人类带来深重的灾难。

  在美国的黄石国家公园下方,保存着目前已知最大的一片地下熔岩活动区。黄石国家公园占地9000 多平方公里,在这片广阔区域的地下,困集着大约8公里厚的蓄势待发的熔岩。

  据研究,黄石超级火山每隔60 万年左右爆发一次,在爆发前熔岩活动频繁,似乎要努力积蓄尽可能多的力量。从勘探的情况来看,黄石火山最近一次爆发大约发生于64 万年前,因此,它再度爆发的可能性很大。粗略估计,如果它爆发,届时整个北美大陆都可能被泛滥的岩浆湮没,喷薄而出的火山灰甚至可能密布于整个大西洋沿岸上空,全球65 亿人的生活都可能遭遇重大变故,现代文明将经历一次全面而深刻的考验。食物短缺、气候恶化、水资源缺乏等接踵而至,庄稼歉收,牲畜大量死亡,铺天盖地的火山灰将公路淤塞,飞机引擎无法正常工作,使水陆空交通陷入瘫痪……
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