火山有多可怕？3D列印告訴你！

在一場混亂的實驗中，科學家利用3D列印技術讓墨西哥學生們了解了地形學的重要性。

儘管位於墨西哥的波波卡特佩特火山過去千年都未曾爆發過，科學家們仍可利用新技術來幫助當地居民規避風險。

攝影：PABLO SPENCER, AFP, GETTY IMAGES

火山的危害之一就在於它們中的多數不常爆發，因而不足以告誡住在附近的人這有多危險。就拿波波卡特佩特火山作為例子：這座靠近墨西哥城的活火山（昵稱「波波」）在大約1100年前有過一次大規模爆發。自那以後它很少再有劇烈活動，然而最近又開始有活躍跡象，但是住在山坡上的人不為所動。有些人甚至住在山頂上以前噴發形成的熔岩和廢墟里。

「在包括波波火山在內的很多地區的人們都是不見棺材不落淚的，」來自帝國理工學院的地質學研究生Martin Mangler表示，「他們會說，我都在這裡住了一輩子了，為什麼要離開呢？」

因此，Mangler和一支由來自倫敦自然歷史博物館和墨西哥城的火山學家組成的團隊試圖採用新辦法讓當地居民意識到這個危害。近日，他們帶著3D列印的波波卡特佩特火山來到村莊里的一所學校，組織了一場共有120名學生參與的研討會。他們講述了火山的種種危害，接著拿出了可供演示的模型。「我們基本上只是用膠帶纏了一圈，然後往裡面倒了石膏，」Mangler說。「看起來一團糟，但還是可以用的。」

擺在前方的3D列印模型是位於薩爾瓦多的聖維森特火山。

攝影：IAN SAGINOR

然後，他們把注滿了紅色液體塗料的注射器給學生們用來模擬熔岩。Mangler說，「他們可以看見岩漿是怎樣流淌的，並眼睜睜地失去家園，」儘管有部分模擬並未完全依照科學標準，「有些模型最後完全變紅了，」 Mangler說。

儘管如此，Mangler認為這是一次有益的示範。「我有感覺到這些孩子從中學到了很多，從小規模的實驗背後理解了自己離火山究竟有多近，並明白了身邊的地貌和自身是如何息息相關的。」Mangler認為這樣的演示才能真正提醒人們當危機真正來臨時該如何應對，同時他也透露團隊將會在下一次行程中重複這場實驗。

學生們在波波卡特佩特火山的塑料模型上模擬岩漿流淌。

攝影：MARTIN MANGLER

這個3D列印模式演示火山圖景的創意來自另一位名叫Ian Saginor的地質學家，這是他幾年前還在賓夕法尼亞州的肯士頓大學擔任教授的時候想到的。

「火山災害和地貌緊密相關，」Saginor表示。但是標準的災害地圖是平面的；它們通過顏色來表明危險所在。Saginor解釋說3D列印模型會更直觀地幫助人們理解為什麼有些地區很危險。Saginor說，我們很容易在一個3D模型上看到陡峭易引發山體滑坡的區域以及開道熔岩和泥石流的區域。

因此，Saginor開始通過用衛星採集的地形數據繪成電子高程模型並內置到3D印表機里，同時邀請了他的同事在野外實地考察期間攜帶著這些模型。「這個想法是為了把模型帶到儘可能多的人手中，」他說。

這個3D模型的成本約在5美元左右，如果大規模投產將會造價更低，Saginor又有了一個想法：列印可用於演示的模型。這樣班裡的每個孩子都可以拿到一個模型並帶回家給父母演示。

他們首要做的就是繪製數字模型，如圖所示，其中一座位於哥斯大黎加的波阿斯火山。

繪圖：IAN SAGINOR

Saginor與Mangler和他的博士生導師Chiara Petrone在今年一月都柏林的一場地質學術會議期間見面，並給了他們一些曾用於模擬波波卡特佩特火山的模型。

Saginor表示他希望更多地質學家也會做出嘗試。「在火山附近意識到危險並非格外困難；難的是讓人民聽見你的聲音,"Saginor說。「你把模型帶進千家萬戶，這樣當有一天災難真的發生，人們就會有所準備。」

撰文：Greg Miller

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