作者:徐锐 来源:中国科学报 发布时间:2022/6/10 10:04:18
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汤加火山爆发后存在水下连环“炸”  

 

1月15日,汤加的洪阿哈阿帕伊岛火山爆发,产生了有史以来最大的大气爆炸,在世界各地产生了震荡,一股火山灰柱直冲向高层大气层。

如今,两组研究人员对这场汤加水下火山爆发为何如此强的爆炸性,以及随后发生了什么进行了分析。相关证据表明,当火山中心坍塌时喷射出了大量岩浆,并与水发生了剧烈反应,引发了几次大爆炸和数百次小爆炸。相关研究于5月26日在维也纳举行的欧洲地球科学联合会(EGU)会议上发布。

5月,新西兰奥克兰大学火山学家Shane Cronin带领一个研究小组在火山喷发时形成的中央洼地——火山口上方航行,并通过声纳绘制其结构图。他们发现,这座4公里宽的火山口的深度已从低于海平面200米下降到超850米。

“火山喷发后形成了这个巨大的新火山口。”Cronin估计约有6.5立方公里的岩石被抛出,大致相当于美国金门大桥那么宽的球体。

Cronin指出,这次大爆炸的原因可能是喷发初始时大量岩浆和水之间的相互作用。20度的水和1110度的岩浆直接接触,巨大的温差意味着,由于喷发而被迫接触的水与岩浆,一触即炸。而每次相互作用都会将水推向岩浆边缘更深的地方,从而增加接触面积,并进一步引发链式反应下的爆炸。

因为火山口初始深度不深也不浅,既不会抑制爆炸,也可以使岩浆被注入大量的水以驱动其相互作用,从而导致每分钟发生几次大爆炸和数百次小爆炸。

从火山爆发那天起目击者的描述显示,距离爆发处90公里远的地方都能听到“噼啪的声响,像炮火一样嘈杂”。

火山喷发后,研究人员从汤加回收的火山灰颗粒也表明,岩浆和水之间存在剧烈的相互作用。奥克兰大学地质工程师Joali Paredes-Mari?o在EGU会议上介绍说,当海水与岩浆接触时,产生的冲击波足以使粉碎这些颗粒。

此外,新西兰国家水和大气研究所(NIWA)的一支团队也于4月份前往汤加火山考察,对其周围海底的火山灰进行了取样。分析结果表明,火山喷发后可能会产生了剧烈的火成碎屑流,以及滚烫的火山灰和熔岩流,它们从火山口倾泻而下。

NIWA海洋地质学家、该研究航次负责人Kevin Mackay说,滚滚而来的热灰将火山周围的海底变成了一片白色沙漠,将“一切都夷为平地”。

火山喷发后,在海底蔓延数千公里的热流“撕裂”了海底电缆,并为海啸提供了动力,使其席卷了附近岛屿。

在海底,似乎没有任何东西在暴发中幸存下来。研究人员正在对样本进行分析,以确定损毁程度。

“我们认为那里甚至连细菌都没剩下,这就是我们预估的沉积物的毒性。”Mackay说。

然而,有些东西似乎很坚强。卫星数据显示,火山爆发后,海洋中出现了大量浮游植物,它们以爆炸释放的营养物质为食。而在距离火山爆发仅15公里处的海底山丘上,生命繁盛。

 
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