基拉韦厄火山喷发。图片来源：ERIK KABIK PHOTOGRAPHY/MEDIA PUNCH/ALAMY

2018年4月30日，美国夏威夷岛海拔1247米的基拉韦厄火山再次苏醒。熔岩从火山侧面的裂缝喷涌而出，这标志着该火山数百年来最大规模的喷发开始了。它最终喷出的熔岩足以填满50万个奥运会游泳池，并摧毁了700间房屋。随着熔岩的流动，这座火山还发生了一系列罕见的喷发，将羽状物灰烬射向数千米的高空。

现在，一些地球科学家对这些喷发进行了分析，并将得出的结论发表于5月27日的《自然-地球科学》。研究人员表示，从本质上讲，基拉韦厄火山喷发是由于山体自身坍塌，挤压火山灰和气体引发爆炸所致。这种机制如同一种名为“跺脚火箭”的玩具，即用脚踩一个充满空气的塑料风箱，泡沫火箭就会被发射到空中。

“这是一个非常合理的解释。”美国加利福尼亚大学伯克利分校岩石学专家Penny Wieser说，研究这些爆发的机制是了解基拉韦厄火山危害的一个重要组成部分。

基拉韦厄火山是地球上最活跃的火山之一，平均每两三年喷发一次。但这些喷发通常会产生大量熔岩，而不是高耸入云的火山灰和气体柱。基拉韦厄火山上一次爆炸性喷发是在1924年，当时火山口喷出了汽车大小的石块。目前还不清楚是什么引起了这类喷发。

2018年，夏威夷火山观测站（HVO）的科学家意识到，1924年的火山爆炸性喷发有可能会重演。果然，在几个星期里，几乎每天都有充满火山灰的火山喷发，其规律性令人惊讶。而每次喷发前，都会有一系列强烈的地震冲击地面。

爆炸性喷发一般由地面喷出的气态熔融岩石的快速上升所引起，就像从摇晃的瓶子里喷出苏打水一样。但2018年的喷发事件并非如此。对火山灰的分析显示，它们很可能来自火山口壁或储层的粉碎岩石，而不是岩浆喷发产生的新鲜熔岩。

相反，这次火山喷发的线索指向了另一种机制。到2018年6月，火山口周围的地表已经明显下沉。当时，科学家认为坍塌可能导致了喷发，但二者之间的联系尚不明确。为了获得更多线索，美国斯坦福大学地球物理学家Josh Crozier和同事查阅了HVO收集的基拉韦厄火山12次喷发中的地球物理数据。

地震仪捕捉到了最微小的火山震动，而其他传感器则追踪到了次声波—— 一种频率太低而无法让人听到的波。这些数据揭示了地表的细微变化以及地下岩浆库的压力变化。该团队还开发了一个模型以解释观测到的变化。

在这个模型中，当岩浆从很深的裂缝中涌出时，山顶下的浅储层会排水，在不稳定的岩石顶部下方形成一个不断增长的气穴。Crozier说，当一块1000到2000米宽的岩石下沉填满下面的空间时，就会发生地震。同时这种变化会突然给岩浆室加压，使气体爆炸性地喷到空中。随着更多岩浆的流失，一个新的气穴出现，如此循环往复。

这种机制可能推动了基拉韦厄火山的喷发。加利福尼亚大学伯克利分校火山学家Michael Manga说，“跺脚火箭”也可能发生在其他火山上，尽管这种情况很罕见。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41561-024-01442-0