本篇文章3092字，读完约8分钟
最初的李蔚然，我是科学家，也是科学家
2018年5月3日，一场灾难悄然降临美国夏威夷岛。
随着奇怪的吼声，夏威夷岛东南侧的居民区拉兰尼庄园的地板突然裂开了一条几百米长的裂缝。几千摄氏度的岩浆从里面喷涌而出，房子燃起熊熊大火。成千上万的居民不得不带着贵重物品匆忙逃离，看到他们的家园变成废墟。
2018年5月，基拉韦厄火山喷发的熔岩流进入居民区| |npr
岩浆不断从新的裂缝中涌出，不仅摧毁了房屋，还占领了周围的道路。因此，当地政府封锁了火山爆发附近的主要道路，并派部队守卫进出口。
岩浆从喷发处倾泻在公路上| |usatoday
由于工作原因，当时我在夏威夷岛，晚上开车在离喷发口几公里远的高速公路上行驶，我可以清楚地看到空.天空中反射的表面上流淌的红色熔岩火焰
2018年6月1日，夏威夷岛。作者拍摄的空天空之火反映了地表的岩浆流动
夏威夷岛最活跃的火山:
基拉韦厄:火之山
从拉纳尼庄园喷出地面的岩浆实际上来自30公里外的k Lauea(kρLauea，夏威夷语意为“喷涌”)火山。它是夏威夷岛四座活火山中最活跃的一座:仅在20世纪就喷发了大约52次。与常见的“火山口喷出的岩浆”不同，基拉韦厄火山发生的是一次略显狡猾的“裂隙喷发”——由于地处裂谷带，这里的浅层地壳“脆弱”，更容易被岩浆破碎撕裂形成喷发，因此更难防范。2018年的火山爆发形成了大约24个喷口。
2018年5月，岩浆从夏威夷岛的拉纳尼庄园表面撕裂了一条600多米长的裂缝
夏威夷火山的岩浆多为硅酸玄武岩，镁、铁含量高。这些岩浆的粘度很低，就像番茄酱不断从地面挤出来，在地面上慢慢流动，有的能行进几十公里。
“8号裂缝”(图片上方的火光)是2018年最“长寿”的喷发。它已经喷发了三个多月，岩浆喷射的速度高达每秒50到150立方米
喷发持续了四个月，直到2018年9月才结束。岩浆覆盖了约35平方公里的土地，摧毁了700多所房屋，造成了8亿多美元的经济损失。
部分岩浆流入太平洋，与原海岸线相连，使夏威夷岛面积增加3平方公里以上。
2019年拍摄的卫星图像显示2018年喷发形成的巨大熔岩流覆盖区域(图中灰黑色部分)|美国地质调查局usgs
火山爆发的驱动力
在大多数情况下，火山爆发与储存在地幔或下地壳中的深部岩浆向地表的运动有关。
上涌岩浆足够大，表面的火山山往往整体变形向上上升。这些岩浆活动通常由位于地表的火山监测系统(如变形观测站和全球定位系统)或围绕地球运行的卫星(以图像的形式)记录下来。
但2018年的喷发并没有在卫星图像中留下明显的“山体隆起”痕迹。是什么导致了喷发？为什么这次喷发的规模比过去35年发生的要大，持续时间也要长？
2020年4月，迈阿密大学的两位科学家jamie i. farquharson和falk amelung在《自然》杂志上发表了一篇文章，认为这次喷发可能与喷发前降雨量过多有关。
夏威夷岛年降水量主要在3-8月。2018年1月中下旬，夏威夷岛所在的北太平洋大气发生大规模(1000km以上)气流变化，导致该岛在接下来的几个月内保持低压环境。
本文指出，根据美国国家航空航天局(nasa)的卫星数据，2018年第一季度基拉韦厄火山所在地区的累积降雨量达到2.25米，远高于过去19年(第一季度)0.9米的平均降雨量。2018年火山爆发前一个月的总降雨量约为1米，约为
基拉韦厄火山2018年爆发前降雨量与2000年至2019年降雨量的比较(a)日累计降雨量；月累计降雨量；每六个月累积降雨量|参考文献[1]
本文还指出，自1790年以来，基拉韦厄火山超过60%(33次喷发中的20次)发生在“雨季”。甚至在1924年5月，基拉韦厄火山自19世纪以来最猛烈的喷发就发生在异常大的降雨量之后。
但是，即使降雨与火山爆发时间重合，降雨怎么会导致火山爆发呢？
本文的两位作者认为，大量的降雨会渗入火山下的地层，导致地下深度约1 km ~3 km的地层水压增大，使裂谷地区已经脆弱的地层更容易破裂。岩石破裂产生的裂缝使岩浆更容易从地壳深处上涌，最终促成喷发。
利用之前的降雨记录和火山区的卫星数据，他们计算了2018年火山爆发前地下水压力随时间的变化，认为火山爆发前的压力在过去的45年里达到了最大值(几百帕斯卡左右)。
而且，近45年来暴雨引起的地下水压力突增期与卫星资料显示的多次岩浆上涌期相吻合。因此，他们认为降雨量过多是2018年基拉韦厄火山爆发的主要原因。
然而，真的是这样吗？
“降雨量过多导致火山爆发”仍有争议
这篇发表在《自然》杂志上的论文自今年4月发表以来，在火山学领域引起了相当大的争议。
虽然“降雨可能造成浅层蒸汽喷发”的说法由来已久，但这一过程被认为只发生在地表附近，远未达到文中提到的“离地3公里的深度”。加州大学伯克利分校的著名火山学家迈克尔·曼加·曼加在《自然》杂志[2]上发表了一篇关于这篇文章的评论文章，并提出了三个疑问。
首先，本文计算的地下水压力增量很小，只有几百帕斯卡，甚至小于潮汐引起的火山系统的应力变化。只有当地下岩石达到“近破裂”的临界点时，这样小的压力变化才能起到本文提到的作用。
其次，虽然这样的地下水压力变化有可能引发地震(2018年喷发初期基拉韦厄火山周围确实发生了6.9级地震)，但地震可能会释放岩浆房周围地层积累的压力，减压后的岩浆会更加难以“突出重围”向地表移动，进而抑制火山喷发的发生。
最后，浅层地下水很可能以气体(而不是液态水)的形式存在，这意味着地层中的实际压力变化可能小于文中推导的压力值。
此外，美国地质调查局夏威夷火山监测研究所的科学家在2019年的《科学》杂志上发表了一篇论文。早在2018年喷发前两个月，他们就利用放置在Pu“U”和“U”附近的测斜仪观测到地下岩浆活动引起的地表变形，并于4月17日(喷发前两周左右)公开发布预警，提示Pu“U”和“U”周围或东部裂谷地区(确切地说是
要想验证两位学者提出的“降雨和地下水压力变化”模型是否正确，需要对地下水的监测数据进行对比。不幸的是，目前世界上大多数火山监测工作都不涉及地下水监测。
这样，降雨是否会引发火山爆发的答案仍有待讨论。
极端天气，
会导致更频繁的火山爆发吗？
虽然无法确定暴雨与火山喷发之间是否存在必然联系，但可以肯定的是，未来的火山监测范围应包括降雨和地下水压力的变化。
在全球变暖和极端天气更加频繁的今天，火山爆发不仅在很大程度上受到地球内部活动的影响，还受到许多外部因素的相互作用。
以上关于火山爆发起源的争论也间接告诉我们，人类目前对火山的认识非常有限。
无论是探索火山还是其他自然现象，修远还有很长的路要走。但是借助科学手段，未来还会有更多的谜题被解开。
你对火山还有哪些好奇的话题？欢迎留言~
作者名片
作者:李蔚然
编辑:yuki
排版:雷英
参考文献:
[1]j . I . farquharson f . ame lung(2020年)。极端降雨引发了2018年kī lauea火山的裂谷喷发。自然，580: 491-495。doi: 10.1038/s41586-020-2172-5
[2]自然/文章/d41586-020-01091-4？草稿=日志证明=真
原标题:“大雨后没有彩虹，而是持续四个月的火山喷发？》
看新闻推荐原文
美国媒体:美国政府28年来首次讨论了核试验的可能性
据美国媒体报道，美国政府高级官员上周就进行核试验的可能性举行了自1992年以来的首次讨论。据《华盛顿邮报》5月22日报道...
