是什麼導致湯加火山爆發出如此「毀滅性的力量」?

科學家在洪加湯加-洪加哈派火山爆發前發布了海嘯警報,但衛星照片顯示的火山規模之大令全世界人民感到震驚。

該火山位於東加首都努庫阿洛法以北約64公里處。

阿拉斯加都能聽到火山爆發的聲音,火山灰、蒸氣和氣體的羽流就像南太平洋上空的巨大蘑菇一樣升起。

東加是一個玻里尼西亞國家,擁有 170 多個南太平洋島嶼,人口約 10 萬人;爆炸導致與該國的通訊線路被切斷,死亡詳情以及島嶼受影響的嚴重程度尚不清楚。

該國位於火山遍布的海洋地區,東加經常看到火山爆發。

東加已經習慣了一些火山爆發

在 2022 年 1 月 15 日大爆炸之前,該地區曾發生過地震活動,但這次爆炸的規模之大出乎意料。

英國地質調查局首席研究員戴維·塔平教授表示,該地區火山的數量意味著這裡有大量的地震活動,這些活動不斷地使岩石和南太平洋以下的地表發生位移。

「地球表面是一個相當恆定的區域,所以如果你在一個地方創造岩石物質,你就會在其他地方摧毀它,而破壞發生在我們所說的會聚邊緣,這就是這些厚厚的海洋板塊的地方, 10到15公里厚,深入地幔,」他說。

奧克蘭大學的肖恩·克羅寧教授也一直在關注上次重大爆炸以來的發展。

他解釋說,過去 20 年來,洪加湯加-洪加哈派火山的噴發一直在加劇。

「在那段時間裡,岩漿一直在建築物內部積聚,並且慢慢地釋放出氣體。但發生的情況是海水滲入下面,下面是熾熱的岩漿,所以你會得到一種天花板但岩漿仍然不斷到達,壓力不斷上升,直到整個建築物無法再容納它,然後突然發生了。

克羅寧表示,最初的噴發只是這非凡事件的一半。

他補充道,「這將是一次驚人的大爆炸。但接下來發生的事情是,你得到了一千二百攝氏度的材料,它來了,它被內部氣體壓力分解,然後材料接觸到水的溫度只有20 攝氏度左右,大量的水會飛濺成蒸汽,而當你從液體變成蒸汽時,膨脹率大約是70 倍,所以爆炸時會產生渦輪增壓。

「這就是為什麼它如此猛烈地上升和向外。我現在剛剛讀到一些關於柱體高度遠高於 30 公里的分析,有些估計高達 39 公里,這是一些氣象學家說的這是他們有記錄以來最高的專欄。

火山灰覆蓋了島嶼

也許湯加面臨的最大問題是火山灰覆蓋了主島,將其變成了灰色的月球景觀,並污染了人們賴以飲用的雨水。

紐西蘭軍方正在運送淡水和其他急需的物資,但 1 月 18 日星期二,它還報告稱,覆蓋湯加主跑道的火山灰將導致航班延誤。

造成從水中射出的巨大柱體的主要因素之一是發生爆炸的海洋深度。

克羅寧認為,如果火山更深,這一事件就不會顯得那麼戲劇性,因為爆炸將發生在海面以下,而我們所看到的是炸藥的情況。

「我認為這確實與金髮女孩區有關。你知道,如果水太多,它只會對岩漿施加壓力,並對建築物施加壓力,所以當它爆炸時,當它確實出來時在建築物的頂部,水壓會抑制這種情況,」他說。 「但是如果你有適量的水,讓岩漿和水混合,絕對是炸藥條件,實際上比炸藥要好得多。

「東加實際上是地球上俯衝率較高的地方之一,所以當一個板塊滑到另一個板塊下方時,俯衝率非常高。所以基本上那裡發生的事情是,你可以非常快速地收斂兩個構造板塊,地殼也很薄,這意味著你會獲得大量可以開始融化的材料。

「所以,盤子裡的揮發物會下降,融化那裡的岩石,」克羅寧解釋道。

火環

克羅寧將地殼中大量沸騰的岩漿或熔岩描述為火環。

他說:“它是所謂的太平洋火環的一部分,那裡的岩漿產量非常高。”

洪加湯加-洪加哈派火山沉入大海幾小時後,火山爆發了毀滅性的力量,幾乎沒有留下任何痕跡。衝擊波跨越海洋,在秘魯、日本和紐西蘭海岸造成石油外洩和兩起溺水事件,甚至美國西海岸也受到了影響。

克羅寧解釋了爆炸後如何產生如此強大的衝擊波:

「所以爆炸如此之快,我們認為它會把水推開,但它也會把空氣推開,爆炸不僅僅是一件事,它就像爆炸、爆炸、爆炸、爆炸然後,再加上空氣和水,我們就有了海嘯,然後我們就有了氣壓波。

「空氣壓力波實際上繞地球一周又回來了,所以我在邁阿密的一個觀測站記錄了第一個壓力波,他們記錄了來自地球另一邊的壓力波,然後他們再次記錄下來,這很了不起, 」他說。

與這個島國的通訊受到限制,因為連接湯加和世界其他地方的唯一水下光纜似乎在火山爆發期間被切斷。擁有該電纜的公司表示,修復工作可能需要數週時間。

連接東加境內島嶼的第二條海底電纜似乎也被切斷。

聯合國世界糧食計劃署正在探索如何運送救援物資和更多工作人員,並已收到恢復東加通訊線路的請求,東加約有 105,000 人。