海水冷却岩浆 为什么汤加火山在海下爆发 却波及半个地球？

说到汤加王国，这个人口只有10万出头的国家很少能引起世界的关注，很多人对这个国家的了解可能仅限于这次北京奥运会上健壮的旗手。

但是，1月15号历史性的汤加火山喷发，其影响范围已经超过了半个地球，巨大的声波连远在北半球的美国都能听到，而其引发的海啸让日本都拉响了海啸预警。

图注：汤加火山爆发的位置

汤加地质服务局表示，从火山喷出的气体、烟雾和灰烬直冲天空 20 公里，这意味着此次火山喷发的气溶胶已经波及平流层。

由于到达平流层的气溶胶将很难落向地面，它会形成阳伞效应——反射太阳光，可能会在未来几年内影响全球气候。

这是“千年一遇”的火山喷发

汤加是南太平洋上由173个岛屿组成的岛国，虽然国土面积不大，但却是一个火山灾害非常频发的国家，许多无人居住的岛屿都是最近火山喷发带来的土地。

图注：2014-2015年的喷发合并两座岛屿

在这次汤加火山爆发的附近火山活动一直非常活跃，它是环太平洋火山带的一部分，该地区最近的一次较大喷发发生在2014年底和2015年初，在两个无人居住的小岛 Hunga-Ha'apai 和 Hunga-Tonga 之间。

好消息是，这次喷发升起来一个火山口状的洼地，把Hunga-Ha'apai和Hunga-Tonga连接在一起变成一个长达5公里的较大岛屿；坏消息是，这次喷发摧毁了之前两个岛屿上的植被。

然而，这些制造“新土地”的火山喷发相较于今年这次喷发就相形见绌了，这次喷发发生在两座岛屿南面不远处的海水之下。

图注：中间水域为本次喷发所在的位置

2014-2015年的火山喷发后，地质学家调查了这片区域并试图绘制海底地图，而这次调查发现今年爆发的火山口，它就隐藏在海水下150米深处。

这是一座巨大的火山，它在海底的高度达到1800米，宽度达到20公里，此前的喷发都是在这座火山边缘（包括2014/2015，以及2009等）的小活动。

通过对这座大型火山沉积物的研究，研究人员使用放射性碳年代测定法表明，大约每 1000 年这座火山都会发生一次大型喷发，最近一次发生在公元1100 年左右。

而这次喷发正是这“千年一遇”的事件所在的时间节点，似乎是意料之中的，只是它的强度是否达到了峰值，目前不得而知。

火山喷发也有等级的划分，被称为火山喷发指数（VEI），取决于喷出的火山物质数量、喷发高度，以及喷发持续时间，被划分为1-8级。

图注：喷发至20千米的高度

这次喷发被认为VEI达到5-6级之间，因为它的火山灰已经喷发到了20千米高度，这个是EVI-6的“入级门槛”，而历史上EVI超过6的火山喷发并不多。

毫无疑问，这是进入21世纪后，地球上最大的火山喷发之一，而且这可能不是它的峰值，因为这座1800米高的大型火山完全有更大的潜力。

然而，你有没有想过，为什么一个在海底的火山爆发，能够达到如此高的强度呢？海水不是应该冷却掉火山岩浆吗？

为什么海水对火山岩浆无效？

由于地球是一个充满海洋的行星，海洋占了地球表面积的71%，所以世界上有70%左右的火山都在海底。

对于海底火山而言，科学家了解得并不多，因为研究起来都挺难的，有时候连喷发都没有被检测到。

图注：海底火山

但是有一点是十分明显的，那就是海水巨大的压力和冷却能力，肯定会让火山在海底和陆地经历完全不同的喷发过程。

岩浆与水的相互作用不同于空气，海水确实可以冷却岩浆，但效果其实并不是很明显。

岩浆的温度通常在700℃-1250°C之间，即便是在压力更大的深海，超过800℃的高温也可以瞬间气化海水，然后在岩浆和水之间会形成一层薄薄的蒸汽膜，从而将将熔岩和水分开。

图注：由海底火山形成的枕状熔岩

不过，当岩浆与水接触时，温度变化非常剧烈，岩浆表面也会立即凝固。

如果岩浆是缓慢喷出的话，四面八方的海水会逐渐将其冷却，然后在海面形成一个类似被剧烈摇晃的可乐突然被打开了一样的情景。

但当火山岩浆和气体迅速喷出时，这个过程就不成立了，他会不停地形成蒸汽薄膜阻挡热量流失，并破坏凝固的岩浆表面，最终在海平面以上完成剧烈喷发。

在整个过程中，岩浆热量的流失并不是很多，或者说只要火山足够猛烈，海水的冷却效果就不会很好。

不过，海水的压力在火山喷发过程中起到不错的阻挡效果，它可以在自己压力范围之内有效抑制火山的爆炸性，相同级别的火山在海底爆发的话，其威力确实会被“打折扣”。

最后

虽然，这次汤加火山喷发所释放的能量被认为达到了1000颗广岛原子弹的威力，它是历史级别的火山喷发，但海水确实让它失去了一些破坏力。

当然，这不一定是它的峰值，而且它已经将自己的火山灰送上平流层，接下里这些灰烬会在平流层上流向全球，这肯定会对全球气候造成一些影响。