如果超级火山爆发,人类会灭亡吗

摘要: boom shakalaka

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作者 | David Cox

译者 | Greeson

出品 | 破壳翻译组

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编者注:早在人类出现之前,形形色色的火山就已经存在于这个世界。安静时候的它们是高耸的山峰,茂密的树林和美丽的湖泊,就算在喷发时也有特别的美感。不过这种特别的美,对人类而言却是可怕的灾难。地球上的火山这么多,它们终将爆发,人类又会因此而毁灭吗?


种种迹象表明,在那不勒斯湾,欧洲最臭名昭著的巨人正从长年熟睡中慢慢醒来。


坎皮佛莱格瑞是一座超级火山,它的名字巧妙地翻译过来就是“燃烧之地”。这座火山由成千上万的地下洞穴交织而成,这些洞穴千百年前就已形成,由那不勒斯市郊一直延伸到地中海的海底。 20万、3.9万、3.5万还有1.2万年前的几次大喷发造就了坎皮佛莱格瑞长达七英里的火山口,而数以百万计的人口就居住于此。


过去的500多年来,坎皮佛莱格瑞还是相当平静的。从1538以来一直都没有爆发,而“新山丘”蒙诺沃山的形成则是由于一次小型火山活动而导致的。但最近的事件表明,这一段时间的平静可能即将结束。


在2016年12月,由于火山口地区的地表形变和发热现象逐渐加剧,意大利政府提高了火山的危险级别。人们越来越担心坎皮佛莱格瑞火山深处的岩浆会达到“临界排气压力”,而火山气体突然的大规模释放会将热量短时间内注入到周围的热液与岩石中。当这种现象大规模发生时,它会在火山内部造成灾难性的岩石破坏,从而引发火山爆发。就此问题,在2017年5月公布的一项研究发现有证据表明,超级火山的喷发已经酝酿了几十年之久。


但是现在的难题不是火山会不会爆发,而是什么时候爆发,以及程度有多大。


那不勒斯湾的形成源于数次大规模的火山喷发。/ iStock


“坎皮佛莱格瑞现在正处于一个临界状态,” 超级火山监控团队的一员,博洛尼亚国家地质与地球物理研究所的安东尼奥·科斯塔这样说道:“从概率方面来讲,可能会发生一种叫做‘剧烈斯特隆布利式’的爆发。这是一个相对超级爆发而言较小规模的爆发。然而,很难确切地说在未来几年是否会有火山爆发。坎皮佛莱格瑞火山在我们所能观察的时间尺度之内没有爆发过,所以我们不能完全确定会发生什么。”


剧烈斯特隆布利式的爆发会将熔岩和火山气体喷发到几千英尺高的大气中,这当然是一个非常严重的威胁,可能有数十万人需要被疏散。但是相较于坎皮佛莱格瑞火山过去所有的活动来说,这只是冰山一角。


该火山最骇人听闻的一次超级爆发是3.9万多年前发生的坎帕尼亚熔结凝灰岩喷发。这次喷发将大约300立方千米的熔岩喷上了70多千米高的平流层,而随之喷涌而出的,是45万吨二氧化硫。火山灰云甚至被带到了2000公里以外的俄罗斯中部。


那次火山爆发的时候,欧洲大部分地区正在经历漫长的冰河时期,而这次爆发被认为破坏了大部分的欧洲大陆,并且影响持续了几个世纪。


大量释放的二氧化硫制造了一个火山严冬。整片大地,包括意大利、地中海沿岸和整个欧洲东部,都被厚达20厘米的灰烬所覆盖。这破坏了植被,并形成了大片沙漠。俄罗斯大部地区也被5厘米厚的灰烬所埋没,让这片土地几十年或更久都寸草不生。


科斯塔说:“我们从化学分析得知,火山灰中含有氟,它对植物有很大的影响,而且会使动物氟中毒。”这将有对人类影响的连锁反应。”


此外,二氧化硫的大量释放会制造火山寒冬。并且所释放的二氧化硫会在大气上层将太阳的辐射向后散射,从而阻止阳光到达地面。二十世纪全球最大的火山爆发之一:1991年皮纳图博火山的喷发,也完全证实了这一点,当时全球气温暂时下降了约0.6摄氏度。但坎帕尼亚熔结凝灰岩的喷发也许造成了更大的影响,一些科学家估计,这次喷发使得当时欧洲的温度降低了4摄氏度,并在此后多年极大地改变了当地的气候。


这次大爆发的时间十分可疑,因为许多考古学家认为,我们的近亲尼安德特人大约就是3.9万年前在欧洲灭绝的。长久以来人们一直推测:正是火山爆发给欧洲带来了极端环境,造成了至少在一些地区内尼安德特人的灭绝。


然而,尽管很显然这次喷发对尼安德特人影响巨大,但是许多科学家现在认为,仅仅这次喷发本身并不足以导致尼安德特人的灭亡。考古证据表明,在帕尼亚熔结凝灰岩喷发后,尼安德特人在西欧的部分地区仍然存活了将近1万年。这可能是由于火山灰没有漫延到那些地区的原因。


“爆发之后,人们仅在法国和西班牙发现了尼安德特人的遗址,”科斯塔说:“这可能是由于这两个地区根本没有受到火山爆发的影响,因为当时风向朝东。”


东欧的大部分曾被一层火山喷发出的火山灰覆盖。/ iStock


甚至有一种说法认为,火山喷发可能让尼安德特人从中受益,因为这延缓了现代人类到达欧洲的脚步,而现代人类会与他们争抢资源。“要到达欧洲西部,现代人类必须穿越中东和由火山喷发所形成的巨大沙漠,”科斯塔说:“同时,这片大陆要花上几百年的时间才能完全恢复。”


目前来说,坎皮佛莱格瑞最近一次大规模喷发造成了多大的破坏尚不清楚。但它可不是这个星球上唯一的超级火山。地球的地质史就是一个火山灾难的事件一览表。


在科罗拉多州的西南部,有一个宽约100公里,深近一公里的巨大峡谷。它是在地球历史上最具爆炸性事件的产物。大约2800万年前,拉加里火山因喷发而成形,当时喷出了5000立方千米的熔岩。


幸运的是,这个地区的地壳板块已经重新排列,所以同样的灾难不可能再次上演。但在大约7.5万年前,印度尼西亚发生了一次类似规模的喷发,而引发此次喷发的超级火山至今依然活跃。


多巴湖坐落在北苏门答腊岛的山脉之间,它的宁静和自然美景使之成为一个热门的旅游目的地。但是这个湖实际上是一个巨大的火山口,是人类历史上最极端的气候事件所留下的印迹。 


多巴火山喷发的规模如此之巨大,以至于火山气体被认为喷射到了整个地球的大气层中,从而遍布了世界各地。


“说实话,多巴火山的这次爆发与过去数千万年间的任何一次爆发规模相当,”研究地球各大火山的学者,剑桥大学的克莱夫·奥本海默说道,“之所以这次爆发影响如此之大,是因为它发生在现代人类的时代里,这个时间点相当关键,因为它就在人类走出非洲,扎根亚洲的时候。” 但到底是什么影响了人类,这个问题一直备受争议。


坎皮佛莱格瑞发生诸如此类的火山喷发可能导致尼安德特人在欧洲的灭绝。/iStock


在上世纪90年代,火山学家在遍布印度洋的海底沉积物中发现了大量来自于多巴火山的积灰。而这些火山灰含有的化学成分,可以追溯到75000年前。后来的研究者在中国南海、阿拉伯海,甚至在离多巴火山七千公里之外的马拉维湖中,都发现了相似的积灰。


火山喷发的规模如此巨大,以至于多巴火山喷发出的气体被认为喷射到了整个地球的大气层中,使它们遍布世界各地。但多巴火山喷出的到底是什么气体,喷出了多少气体,这是我们要了解它对气候的影响以及预测未来活动的关键所在。要想了解如此久远的历史并非易事。


“在格陵兰岛有一个冰核,人们可以通过化学方法来得到过去的12.5万年内全球气温的升降情况,”研究多巴火山多年的剑桥大学考古学家萨夏·琼斯说道,“每一年所形成的冰层都是独一无二的,人们可以测量这些冰层中硫酸盐的含量。而测量结果中硫酸盐的含量出现了一个峰值,这似乎与多巴火山活动的时间相吻合。”


大部分多巴火山灰被认为落到了海洋中,而这对于像人类一样的陆栖物种来说,影响微乎其微。


科学家预测,如果多巴火山的爆发的确将大量的二氧化硫散布各地的话,那么可能就是它导致了火山寒冬,遮天蔽日,持续数年。根据这一点,遗传学家们在20世纪90年代早期研究了人类线粒体DNA的模式,发现在五到十万年前似乎发生了人口瓶颈。这个现象让他们许多人迅速地与多巴火山的爆发联系起来。


但这并不能让所有人都信服。


“在过去的10年左右,人们更加怀疑多巴火山的爆发几乎导致了现代人类的灭绝,”奥本海默说。“岩浆能以不同的比例溶解和保存二氧化碳、水和硫磺等物质,不同火山其比例也会不同。而对多巴火山灰的化学分析表明,其岩浆并不含有很多的硫磺。”


在考古记录中也存在一些疑点。人们认为当时印度尼西亚、马来西亚和印度被至少5厘米的多巴火山灰覆盖,这无疑影响了植被并造成大规模洪水。然而,对火山灰沉积物的考古研究表明,人类对环境变化具有很强的适应力。


“在这一时期,人类活动的主要标志是旧石器时代中期的石质工具,比如箭头和铲子,”曾在印度安得拉邦朱卢鲁谷进行发掘工作的琼斯说道,“在我们从上到下对沉积物一层层的挖掘过程中,并没有看到爆发前后这些石器时代的技术有太大的变化,这表明它并没有造成大规模的灭绝。”


一座超级火山可能最空中交通造成严重的扰乱。/Getty Images


关键因素可能是大部分的多巴火山灰被认为沉到了海底,而这样对于像人类一样的陆栖物种来说影响最小。然而琼斯认为,这种影响对于一些社群来说仍然非常严重。


“多巴火山的爆发程度大到令人难以置信,它摧毁了某些区域,尤其是苏门答腊岛与之相邻的地区以及东南亚的其他地方,”她说。“然而在印度,虽然距离更远一些,但仍被火山灰尘所覆盖,那里的人们在各种不同的栖息地和小气候环境下生存,比如森林、沙漠边缘,平原和山脊。这意味着多巴火山爆发之后,人们的应对方法也会不同,在某些地区的人们可能会遭受更多的苦难。”


但是多巴火山将来会怎样呢?研究火山的地质学家和地球物理学家们持续对岩浆室保持关注,因为一旦切割苏门答腊岛、贯穿多巴山的断层线变得活跃起来,封存的岩浆将会再次被激活。


如果真的发生的话,唯一的解决办法就是大规模疏散。但我们甚至都不知道会收到多少次预警。


一些科学家认为如果黄石的火山再次喷发,会比多巴火山造成更加严重的后果。 


黄石超级火山坐落于美国的黄石国家公园,是地球上监控最严密的地方。各种仪器都被用来监控任何明显的趋势,比如说探测地震链的地震仪、记录的地表隆起和位移的GPS传感器、甚至用来检测岩浆室压力的变化的卫星图像都各显神通。


在过去的210万年中,黄石火山共有三次超级爆发。而第一次是所有爆发中规模最大的,其喷出的火山灰量是1980年圣海伦斯火山的2500倍。一些科学家认为,如果黄石再次爆发,其后果会比多巴火山更具破坏性,因为大部分火山灰会落在陆地上而非海里。


牛津大学的大卫·派尔说:“黄石公园的上一次喷发可能让火山灰遍布美洲大陆。如果一个大陆突然被十公分的火山灰所覆盖的话,那么所有的有机物和树木将失去叶子,并有可能死亡。动物会吸入有毒的化学物质。地面将突然变得比以前更加明亮,所以许多太阳辐射可能会被反射回大气中,从而造成长期干旱。”


由于供水阻塞,输电线路故障,并且地面运输完全中断,危机即刻出现。


如果黄石公园里的超级火山爆发了,它将会摧毁美国的整个西海岸。/ iStock


“鉴于现今世界经济运作的方式,如果黄石、坎皮佛莱格瑞或者多巴火山爆发,将会在全球范围内造成巨大的经济影响,”奥本海默说道。“2010年冰岛相对小规模的火山(雅耶法拉火山)爆发后,我们已经见过了类似的情形。它影响到了大众汽车的供应链,因为部分零件来自日本(编者注:因为火山爆发导致欧洲诸多机场关闭,日本产的零件无法运输至欧洲)。国际航空业可能会在未来数十年内受到影响。如果大量的二氧化硫被释放,将会引发季风和气候的变化,进而影响到全球食品安全。”


这一切将会非常棘手,但是科学家们怀疑,一次诸如此类的火山爆发事件并不会彻底消灭人类。


相反的是,火山学家们认为,另一种类型的火山活动可能会给人类的生存带来更大的威胁。


在过去5亿年间,化石记录中的所有五次大灭绝事件同时都伴有大规模的熔岩喷发。这些喷发事件并不是单次发生,而是持续性的喷发了成千上万年。这一现象也被称为熔岩洪水,是由地球深处的热物质不断上涌而形成的。


最剧烈的熔岩洪水爆发被认为与大陆漂移有关。在过去的两亿五千万年中,这样的喷发只发生过十一次,而每一次喷发都会造就广阔的山脉、高原或者火山岩层。其中,6600万年前发生的一次熔岩洪水,造就了一片广袤的火山岩,被称为德干地盾,位于印度中西部。这些喷发有可能是那个时期发生的大规模物种灭绝的幕后黑手,因为这个过程释放出的混合气体会缓慢酸化海洋并改变整个气候。


问题是,没有人知道下一次熔岩洪水将在什么时候发生。派尔说:“我们预计在未来5000万年内还会发生一场熔岩洪水,但我想没有人知道将会是在何时何地。”


无论我们是要预测下一个超级火山的喷发,还是预测下次熔岩洪水,问题都是一样的。前者在人类历史中并没有观测的记载,而最近一次大熔岩洪水爆发则发生在1000万年前的加拿大南部,这也比我们人类第一次在地球上出现要早几百万年。因此,尽管世界上的高危火山都已被密切监控,但我们并不知道会发生什么,也不知道在这种规模的灾难发生之前我们会收到怎样的警报。我们所能监控的时间在火山数百万年的活动周期面前简直就是沧海一粟,相形见绌。


我们也不知道现在的人类处在这个周期的哪个阶段。很有可能在我们的有生之年,甚至在下一个十万年里,一切风平浪静。对于火山来说,只有一件事是确定无疑的,那就是:它们终将爆发。


原标题:Would a Supervolcano eruption wipe us out?

原文链接:http://www.bbc.com/future/story/20170724-would-a-supervolcano-eruption-wipe-us-out   



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编辑 ?吴頔 邱小奕

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