海水入岩浆室爆炸岛生岛灭重塑汤加地形

互推小编 2023-04-24

卫星图像显示汤加火山喷发前后对比（上图：1月14日，下图：1月16日）。

当地时间2022年1月6日，卫星图像显示汤加火山喷发前的情况。

当地时间1月17日，汤加当地被厚厚的火山灰覆盖。

第一批救援物资随航班抵达汤加。

美丽的热带岛国汤加，位于南太平洋国际日期变更线附近，这是一个由170多个岛屿、总计约十多万人口组成的小国。2022年1月14日上午和15日下午，位于汤加首都努库阿洛法以北65公里的Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山岛（以下简称HTHH）发生火山喷发，随后引发的海啸让这个岛国一度陷入失联；与此同时，因火山喷发产生的强大冲击波，多个环太平洋国家也先后发布海啸预警，这也被誉为“21世纪最严重的一场火山喷发”。

事实上，HTHH是一座很活跃的海底火山。自2009年以来，该火山便多次零星喷发，它的最近一次活动始于2021年的12月下旬，一系列的喷发使得HTHH的样貌被不断重塑。在这场“世纪大喷发”之前，它更是以其神秘和隐蔽，被一些学者称为“海洋之岛”“机会之岛”。

这场火山喷发也让人们在见识到大自然的威力之余再度思考全球气候变化的问题。通过汤加火山岛的科研资料以及相关专家解读，记者带读者们再次了解这场火山喷发。

文/广州日报全媒体记者程依伦编译图/视觉中国

“机会之岛”：科学监测仍要加强

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai，这座火山岛以一场世纪罕见的火山喷发引发了全世界的关注。事实上，在此之前，这座岛屿就曾吸引过无数科考人员的目光。

得益于肥沃的火山土壤，这里曾是鸟类、珊瑚和植物的天堂。美国宇航局（NASA）的科考人员将它比喻为“机会之岛”，因为以其蓬勃的生命力，它曾给科考人员带来了对于新型生态系统多样化的希望。

戏剧性变化：

在火山喷发中形成又消失

实际上，Hunga Tonga-Hunga Ha'apai是由三座小岛屿构成，两两之间由一道陆桥相连接，其中Hunga Tonga和Hunga Ha'apai是两座形成时间更早的无人岛的名字，另一座则是形成于2014年、面积约 500 英亩（约合202公顷）的新岛。这座新岛是在 2014年12月的一次海底火山喷发中形成并加入到上述的两座岛屿之中。

HTHH在形成之初就引发了NASA的注意，他们认为，这座岛屿的演变或许能为数十亿年前水是如何在火星上形成类似地貌特征提供线索，因此，NASA科研团队长期监测着岛的变化。他们惊讶地发现，今年在1月15日的火山喷发后，HTHH再度发生了戏剧性变化——当初形成的所有新土地以及两座旧岛屿大部分都消失了。

“事实上，1月初情况就发生了巨大变化。”NASA的报告提道，2022年的前几周，HTHH火山就曾不断地发生间歇性喷发，使得火山锥不断添加新的火山灰和凝灰岩沉积物，数据显示，与去年12月活动开始前相比，该岛扩张了约60%，整个岛屿被覆盖上将近十分之一立方公里的新火山灰。

但在1月13日至14日，一系列异常强大的爆炸使火山灰涌入平流层。1月15日，火山更是喷发了高达40公里～50公里的火山灰，并引发了破坏性极强的海啸。“大多数叙尔特塞式喷发涉及相对较少的水接触岩浆。如果只有一点水滴入岩浆，就像水冲向热煎锅一样，会蒸发得很快。”NASA科学家吉姆·加文解释道，“但是15日发生的事情不同。一定有什么东西削弱了地基中的地壳，导致火山口北缘部分坍塌，相当于是‘锅底’掉了，大量的水流入地下岩浆室。这不是通常的叙尔特塞式喷发。”

试想一下，当地壳中的某部位因强烈运动发生断裂破碎时，岩浆即向断裂处聚集。同时，气体、水蒸气从中分离，造成体积膨胀，推动岩浆沿着地壳中的断裂口向地面运移，直至冲出地面，而岩浆通常超过1000摄氏度，海水接近20摄氏度，两者在一个狭窄的岩浆室混合，可造成的爆炸性几乎是难以置信。

追踪新岛屿

为研究火星打开新窗口

叙尔特塞式（Surtsey）火山喷发得名于1963年冰岛火山喷发，那次喷发形成了一个新的火山岛叙尔特塞，这种火山喷发通常发生在浅海或湖泊中，快速上升的岩浆与水、蒸汽和泥浆发生强烈作用而产生爆炸，并在火山口周边形成一个小的锥形区域。

对于像加文这样的地质学家来说，观看这样一个“叙尔特塞岛”的诞生和演变是令人着迷的。因为除了形成于1967年的叙尔特塞岛，至今再也没有存在超过半世纪以上的火山岛，大多数新生的火山岛多是在几个月或几年内会被火山蚕食殆尽。

加文对这些岛屿的兴趣，还在于它们可能会揭开火星的秘密。早从2015年起，加文和其同事就在持续追踪新岛。他们还对现场的岩石样本进行了详细的化学分析。“了解在地球上建造和侵蚀这些岛屿的过程，可以了解火星上类似特征的地貌形成。”加文介绍——叙尔特塞火山的特点是通过化学反应，可以将脆弱且容易侵蚀的火山岩变成更坚硬的材料——即凝灰岩。

“小火山岛，尤其是新近形成的岛屿，它们发展迅速，为我们研究火星地表水的存在打开了一个窗口。”他说：“我们实际上在火星上的几个地区，也看到了类似特征的地貌。”

“如今我们对在火星上看到的一切，所了解的一切，都是基于解释地球现象的经验。”加文说：“我们认为火星上的'火山'发生喷发时，也会产生一些持久的地表水区域。或许我们可以利用这个新岛屿及其演变，来测试这些岛屿是否具备产生海洋环境或湖泊环境的可能。”

丰富的生态：

曾给科考人员带去希望

2018年，加文曾派遣NASA研究员斯莱贝克随团前往过汤加这座火山岛进行科考。抵达后，他看到了这座由黑色岩石组成的岛屿，深深地惊讶于其蕴含的生命力。他们注意到，这里丰富的野生动植物资源——岛上鸟类、鸟蛋和幼鸟的数量相当惊人。“有些地方的幼鸟太多，我们害怕踩到它们，以至于无法爬上那里的火山口壁。”斯莱贝克说。

此外他们还发现，岛上贫瘠的岩石表面散布着小块类似土壤的地方，牵牛花和马鞍藤在其中生根发芽；各种灌木、草、昆虫和鸟类从两座旧岛屿郁郁葱葱的生态系统中迁移而来，在那块较新而又贫瘠的土地上开始新生活。

更令人惊喜的还有海底的珊瑚礁。斯莱贝克表示：“我们在HTHH北端潜水，在海底看到了令人难以置信的画面。我们目睹了珊瑚礁的重生以及生态系统在不受人类影响的情况下的强大复原力；我们还看到了五颜六色的礁鱼从一块岩石飞到另一块岩石，数百只岌岌可危的小珊瑚息肉正从火山喷发的灰烬中生长出来；我们甚至看到一些巨大而古老的珊瑚头，上面覆盖着灰烬，并奇迹般地孕育着细小的新息肉……这里展现的一切给我带来了希望，它让我对新兴多样化生态系统的未来充满想象。”

遗憾的是，此次落下的火山灰，或许会使这群珊瑚礁“窒息”。关岛大学海洋生物学家汤姆·希尔斯认为，大片珊瑚“可能被大量的火山灰沉积物所掩埋和窒息”。火山喷发还向水中释放出更多的铁，这可能会促进蓝绿藻和海绵的生长，从而使珊瑚礁进一步退化，同时也将影响汤加应对水位上升和风暴潮的能力。

“无夏之年”重来？

气候变化有待进一步观测

这次火山喷发对全球而言意味着什么？回顾历史，1815年4月，位于印度尼西亚的坦博拉火山喷发，这是有记载以来世界上最大一次火山喷发。那次喷发强度为7级，持续了三个多月，直到同年7月15日才停止。厚重的火山灰在空中久久不落，阻挡太阳辐射，导致次年北半球夏季出现下雪、结冰、霜冻等极端天气，因此1816年也被称为“无夏之年”。

目前一些科学家就表示，“无夏之年”并不会再次发生，罗格斯大学教授艾伦·罗博克认为，就汤加火山喷发而言，最初的卫星测量表明其释放的二氧化硫量只能产生0.01摄氏度（0.02华氏度）的全球平均降温。但火山喷发在时间和空间上究竟给全球带来什么样的气候变化，还有待持续的科学观测和进一步的研究。

火山学家克罗宁则认为，这座火山不排除后续还会形成喷发，但1月15日的这场大喷发造成的裂缝将允许更多气体逸出，随后的喷发不会那么大。而在此期间，人们能做的就是更好地去监测这座火山，以及汤加的其他火山，从而帮助更好地预测未来情形。

“失联之岛”：后续影响依然复杂

如今，毁灭性火山喷发和随后的海啸已经过去一周，从当地的最新图片和视频可以看出，这场灾难给汤加的主岛带来了广泛的破坏——由于海啸的冲刷，汤加首都努库阿洛法的房屋已基本被夷为平地，地面上倒伏着树木，目之所及，汽车和街道均被厚厚的灰烬和碎石覆盖，有的居民家中的火山灰甚至达到15厘米~20厘米厚，这使得汤加一度变成了一座“失联”的国度。救援仍在进行，但这场足以载入史册的火山喷发，给这个岛国留下的后续影响依然复杂。

影响1：

硫磺气体或引发疾病风险

联合国发言人杜贾里奇在报告时称，在此次灾难中，约84000人——占汤加人口的80%以上受到了火山喷发的影响，人们正经历着失去家园、水资源污染以及呼吸疾病的风险。

“目前汤加的三个较小岛屿都受到海啸浪潮的严重破坏。”杜贾里奇说，“芒果岛上的所有房屋都被摧毁了，福努瓦岛上只剩下两栋房子，此外诺穆卡岛上遭到了广泛破坏。”大多数汤加人居住在汤加塔普主岛，但在那里大约有50所房屋被摧毁。根据当时的监测，火山喷发出的气体和碎片甚至飞到了天空20公里（12 英里）处，而在火山喷发后，厚重的火山灰更是覆盖了岛屿的所有角落。

目前，专家们正试图评估火山灰和空气中有毒硫磺气体的影响，当地政府已建议人们远离低洼地区和海滩，并试图尽快找到安全的避难所和干净的水源，躲避火山烟雾。“目前空气中以及水中的硫含量很高，会对饮用水和渔业构成风险，并可能导致水温升高。”一位新西兰政府部长表示。

红十字会则表示，由海啸产生的火山灰和盐水造成的饮用水污染可能影响数万人，并增加患霍乱和腹泻等疾病的风险。

梅西大学健康学院副教授卡罗尔·斯图尔特说：“尽管地面上的灰烬对呼吸没有危害，但空气中非常细的颗粒却可以深入肺部，并在短期内导致哮喘症状发作；稍大的颗粒会刺激鼻子和喉咙，导致咳嗽和喉咙痛；此外，新鲜的灰烬颗粒通常具有酸性表面涂层，因此也会刺激皮肤；如果它们进入眼睛，便会刺痛双眼。”

影响2：

水源和粮食都将面临短缺

在火山喷发和海啸过后，连接汤加和外界的单根海底光纤电缆被破坏，尽管一些本地电话网络仍在工作，但大多数人无法在国外使用互联网或打电话与汤加国内取得联系，通信非常有限。

汤加国民议会议长法塔菲希·法卡法努阿表示，在毁灭性的火山喷发后，该国“所有农业都被毁了”。他告诉媒体：“目前在汤加，我们除了需要更多的水资源之外，或许还将面临粮食短缺的问题。”

在汤加，大多数人都是从事农业和渔业，然而如今最大的问题是火山灰污染了人们赖以生存的雨水。奥克兰大学的火山学家克罗宁(Shane Croni)说，由于汤加属热带气候，在未来一段时间内，汤加周围可能会有酸雨。酸雨会导致农作物大面积受损，并可能影响到汤加的主食，如芋头、玉米、香蕉等。

红十字会与红新月会国际联合会太平洋代表团团长凯蒂·格林伍德透露，尽管此前人们事先被警告要遮蔽并保护他们的供水水箱，但在一些地方，火山灰依然将居民家里的水箱和地下水钻孔覆盖。

除此之外，大多数汤加人的食物和生计都来自于海洋，而火山灰也可能对海洋生物造成危害。此次火山喷发将不可避免地使水域情况变得更糟。科学家指出，一些鱼类或将死亡，幸存的鱼类将被迫迁徙。海底结构的进一步变化还可能给渔业带来新的障碍。

影响3：

巨浪波及秘鲁致石油泄漏

秘鲁总统佩德罗·卡斯蒂略日前宣布该国进入环境紧急状态，此前由于汤加火山爆发引发的巨浪，导致西班牙能源公司的一艘正在卸下原油的船舶倾倒，6000桶石油泄漏到海洋中，导致大约170万平方米（420.08英亩）的土壤和120万平方米的海洋受到泄漏影响。根据21日路透社最新消息，石油泄漏清理行动或许将持续到2月底。目前，死去的海豹、鱼和鸟已被冲上油污覆盖的海岸，该地区的捕鱼活动已经暂停。目前清理小组在该国最大的炼油厂努力控制石油泄漏的事态。

救灾进行时：第一批国际救援抵达

截至发稿前，据媒体最新消息，第一批开展国际援助的外国航班和船只，已携带水容器、海水淡化设备、避难帐篷、清扫机、发电机、卫生工具和通讯设备等陆续抵达汤加。联合国称，汤加已申请紧急援助，其他国家对汤加偏远区域的物资救援也正在进行中。

火山喷发后，一度导致汤加主岛覆盖了2厘米（0.78英寸）的火山灰层，这使得富阿莫图国际机场2.6公里（1.6英里）的跑道无法使用。幸运的是，经过200多名志愿者和工作人员几天的艰苦努力，汤加于20日完成了国际跑道的清理工作。

目前，来自国际的救援机带着急需的物资陆续抵达了这个被“孤立”的国度：其中，一架来自新西兰的C-130军用运输机载着饮用水、临时住所工具包、发电机、卫生用品和通信设备等，两架来自澳大利亚的配备有人道主义物资的C-17 运输机均抵达汤加。

除此之外，一艘来自新西兰的海军巡逻艇也携带水文设备和潜水员以及一架直升机来协助运送用品。官员们表示，该船的首要任务是检查汤加在火山喷发和海啸过后的航运渠道以及码头的结构完整性情况，同时还包括开展抽水清理行动，因为死水池可能是霍乱等疾病的“温床”；另一艘载有25万升（66000加仑）水的新西兰海军舰艇也到达汤加的主要岛屿，并帮助分发救生用水。据了解，该船可以使用海水淡化技术每天生产数万升淡水，这也将极大限度地解决汤加目前的饮水难题。

据新西兰电视台驻太平洋记者芭芭拉·德雷弗介绍，预计汤加的国际电话和互联网连接至少需要两周时间才能恢复，这也使救援情况变得格外复杂，尽管从监视飞行和卫星图像显示，一些岛屿毫发无损，也有一些岛屿遭到大规模破坏、村庄甚至完全消失，但由于电话和互联网通信极为有限，这意味着某些地区的受灾情况仍然未知。

更复杂的还有该国对新冠病毒可能传播的担忧。据了解，除了去年10月份报告的一名新西兰旅行者确诊病例外，汤加一直都将新冠病毒排除在境外。凯蒂·格林伍德说，汤加希望将“零接触式救灾”作为预防措施，这意味着此次国际救援送货将在无接触的情况下完成，尽管这可能会使救援工作复杂化，但在疫情期间也是可以理解的。根据相关数据，汤加106000人口中约60%已经接种了两剂新冠病毒疫苗，近70%的人至少接种了一剂。

为什么汤加火山喷发如此频繁？

汤加火山位于环太平洋“火环”的西南端。所谓环太平洋“火环”（Pacific Ring of Fire）又称环太平洋火山地震带，是一个围绕太平洋频繁发生地震和火山爆发的地区，全长约4万公里，呈马蹄形。全球90％的地震、81％的大地震以及75％的火山喷发都发生在环太平洋“火环”，由于活跃的板块运动，导致该区的地质结构复杂，火山和地震灾害频发。

但同样位于环太平洋“火环”上，为什么夏威夷火山平静温和，而汤加火山“性烈如火”？这主要是因为两者属于不同类型的海底火山。

海底火山大致可以分成洋脊火山、海沟火山、洋盆火山三种类型。洋脊火山形成于大洋中脊，是大洋板块扩张的边界，这类型火山沿着大洋中脊走向喷发，构成一条条绵长的山脉；海沟火山形成于海沟，是板块汇聚的边界，这类型火山沿着海沟分布，呈现出弧状的火山岛弧；洋盆火山形成于大洋盆地内，属于大洋板块内部的火山，是地幔热点喷发岩浆的地方。

“夏威夷火山和汤加火山都是活火山，时不时就喷发一次，但两座火山的类型不同。夏威夷是洋盆火山，汤加是海沟火山。由于不同的地质成因，夏威夷火山动力学上较弱，物质能量相对小，所以温和一些。”中国科学院南海海洋研究所张锦昌在接受媒体采访时说。

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