人间地狱
那一天是 1815 年 4 月 10 日。人们听到的声音其实是从印度尼西亚的松巴哇岛上传来的,那是岛上的坦博拉火山爆发时产生的冲天巨响。那次喷发也是有记录以来最大规模的一次火山爆发。对于附近的居民来说,坦博拉火山最后一次喷发的规模超乎了他们的想象。如今,坦博拉火山爆发已经成为一个传说。依照火山爆发指数(VII,共 8 个级别),坦博拉火山爆发达到了 7 级。1883 年的喀拉喀托火山爆发是 6 级,最近的一次 8级爆发据说是距今约 2.65 万年的新西兰陶波火山爆发。
坦博拉火山的最后一次喷发将山顶轰掉了 1000 多米,摧毁了岛上的所有植被。火山灰、熔岩和高温气体组成了巨大的火山碎屑流(也称火山灰流),以超过 160千米的时速从火山上喷涌而下,一路涌入大海,引发了高达 4 米的海啸,将周遭岛屿和沿海地区一概淹没。
大气中弥漫着厚重的火山灰,一连数日遮天蔽日。据目击者称,周遭暗无天日, 有时甚至伸手不见五指。火山灰飘降了数周,有些地区积落的火山灰厚度超过了 1米。
火山碎屑压塌了屋顶,甚至摧毁了数百千米外的房屋。据估,松巴哇岛、龙目岛和巴厘岛的死亡人数超过了 7 万人。约 1.2 万人瞬间被火山碎屑流夺去了生命,其余人则死于饥饿和疾病。这次火山爆发的威力异常惊人,将大量的细灰、尘土和火山气体(主要是硫酸盐气溶胶)喷射到离地面约 20 千米高的平流层。云层围绕地球做循环运动,将太阳的热量反射回了太空中,改变了地球另一端的气候。次年,即 1816 年,这一年在北半球被称为“无夏之年“。如今,人们普遍认为这主要是由坦博拉火山爆发造成的。坦博拉火山对全球产生了重大深远的影响,一些历史学家认为这次火山爆发永远地改变了世界--无论是从政治上还是从经济上。
当然,坦博拉火山并不是唯一一座致命的火山。维苏威火山爆发让整个庞贝古城灰飞烟灭,数千人遭受灭顶之灾。喀拉喀托火山爆发释放了相当于 1.5 万枚核弹的能量,超过 3.5 万人因此丧命。1902 年,马提尼克岛的培雷火山夺去了 3 万名圣皮埃尔居民的生命,只留下两名幸存者。其中一人是当地监狱单独监禁的囚犯,他被高温气体严重灼伤。在身体痊愈并获得赦免后,他加入了巴纳如母贝利马戏团的巡回演出,因从培雷火山爆发中幸存而名声大噪。
1985 年哥伦比亚内华达德鲁兹火山爆发,造成 2 万人死亡。1991 年菲律宾皮纳图博火山爆发,造成 772 人死亡,摧毁了 20 多万人共同生活的家园。火山肯定还会继续造成伤亡,因为有 3.5 亿人还生活在活火山的危险范围内。
虽然火山的毁灭性已是众所周知,但火山喷发的频率可能会让大多数人大吃一惊。目前地球表面上有 1000 多座活火山(绝大多数火山都在地上,其余的则深藏在海底),其中多达 30 座活火山每年都会喷发。火山学家们提出了一个发人深省的观点:在未来 50 年内,有 10%的概率会再次出现坦博拉规模的火山爆发。
生命的起源
火山爆发确实让不计其数的人与动物死于非命,但事实是如果没有火山,地球上就不会有我们这些生命。46 亿年来,火山活动已经成了地球的一大特征,几乎从地球形成之初持续至今。火山为我们提供了可以呼吸的大气,形成了海洋和海洋之上的陆地。简而言之,生命起源于此。
火山并不能生成氧气,但火山却是氮的唯一源头,也是所有二氧化碳的原始来源。如今,二氧化碳在大气中约占 0.04%。众所周知,二氧化碳是一种温室气体,这种气体如今威胁着我们这颗星球的稳定。但是,植物的生长离不开二氧化碳,因此,没有二氧化碳就没有生命。而植物进行光合作用时会产生什么呢?答案是氧气。所以,没有火山就没有二氧化碳,没有二氧化碳就意味着没有植物,也就没有氧气,没有可以呼吸的大气。
如果没有火山,海洋也就无从说起,这是因为地球上的水蒸气主要是由火山岩浆剧烈喷发所产生的(很多科学家认为地球上的一部分水来自外星体撞击)。大约 45 亿年前,地球冷却之后,水蒸气凝结形成了海洋。
地球熔芯
如果在脑海中描绘一座火山,你可能会想象出一座巨大的锥形山,尖尖的山顶上可能还喷发着浓烟和火焰。这种火山称为层状火山或复合火山,由火山灰和熔岩层构成。层状火山可能威力强大,极其危险。它们喷发的时候常常常惊天动地,会喷出滚烫的熔岩,形成火山碎屑流,有时还会崩落卡车大小的岩石。这些火山还具有改变气候的威力。比如皮纳图博火山爆发所产生的火山灰云云不到 30 小时就覆盖了 260 万平方千米的广阔区域。不过层状火山只是各种火山中的一种。
盾状火山,顾名思义,其形状宛如倒置的战士盾牌。这种火山可能相当巍峨,比如夏威夷的冒纳罗亚火山,但通常不会发生剧烈爆炸。它们能够产生大量熔岩,但是和层状火山不同,盾状火山坡度较缓,所以熔岩流得更慢。火山渣锥是一种最常见的火山。它们的生长速度可以很快,但山体一般很小。就火山活动和山体大小而言,火山渣锥更像是按比例缩小的层状火山。 火山的故事要从地球熔融的内部讲起,不了解地球的结构就无法了充分理解这一点。让我们想象着将地球一切两半,其横截面会呈现出一系列同心层。位于最中心的是基本完全由铁构成的固体内地核,半径约为 1290 千米。内地核的上一层则是外地核,深度 2900 千米~5100 千米,主要由铁组成。
与内地核不同,外地核是液态的。这一层结构非常重要,如果没有它,地球就无法生磁场,也就无法抵抗太阳辐射。如果地球的大气层被太阳风吹走,地球上的万物都将不复存在,我们的蔚蓝家园会变得像火星一样毫无生气。
继续向外,是半液态地幔,地幔由上地幔和下地幔组成,厚度超过 2800 千米,体积约占地球体积的 82.26%,质量约占地球质量的 67.0%。岩浆或者说液态岩石就来源于此,岩浆喷出地表就形成了熔岩。最外层是地壳,也就是我们脚下的地面以及波涛下的海底。地壳的厚度为 5 千米~70 千米不等。如果现在把地球想象成一个橙子,那么地壳和其他圈层的比例其实类似于果皮和果肉的比例。
地壳的厚度并不均匀,地幔中熔化的岩浆在巨大的压力下常常能从地表薄弱的部分喷发而出,尤其是在地壳最薄的海洋板块。另外值得一提的是,我们在地球上所能钻探的最大深度只有不到 13 千米,而且不太可能向更深处推进了。儒勒·凡尔纳的名作《地心游记》中的情节是不可能实现的,尤其是因为你需要应对超过4700°C 的高温。 相比之下,刚喷发出来的熔岩(地球表面温度最高的自然物质)的温度只有其 1/4。