科學家竊聽火山以預測火山噴發

Villarica火山的鳥瞰圖，圖片版權：Iain and Sarah/Creative Commons

研究報告的作者之一、美國斯坦福大學地球、能源與環境科學學院地球物理學系副教授、埃里克·鄧納姆實驗室的研究生Leighton Watson說：研究結果表明，次聲輻射可以幫助預測火山爆發，Infrasound可能是火山學家提供的一項重要信息，以判斷未來幾小時或幾天內爆發的可能性。這項研究發表在2月14日的《地球物理研究快報》雜誌上，由愛達荷州博伊西州立大學的地球物理學副教授傑弗里·約翰遜領導。維拉里卡山風景如畫，海拔9300英尺。這座山頂上的雪山聳立在一個湖上，對面是普康市，在夏季旅遊旺季，這個城市的居民人數達到了25萬人。晚上普康的居民經常可以看到來自維拉里卡火山熔岩湖的鮮紅色光芒，通常隱藏在火山邊緣之下。

自20世紀80年代中期上次火山爆發以來，維拉里卡的寧靜號在2015年3月3日凌晨結束。火山噴發的岩漿從山頂向天空發射了近一英里，噴出火山灰和碎片，並引發了籠罩在山頂上的厚熱雲層的閃電。大約有4000人撤離了該地區。然而這次火山爆發的時間很短，而且有泥石流和融化的積雪造成的洪水的風險，撤離人員很快就返回了他們的家園。來自智利康塞普西翁大學(University of Concepcion)的何塞·帕爾馬(Jose Palma)在2015年活動前兩個月在維拉里卡建立了次聲監測站，並在其前後進行了聲學活動。研究人員在研究這些數據時發現，在火山爆發的過程中，次聲的音高會增加，而信號的持續時間則會降低。

飛機上記錄了維拉里卡火山熔岩湖的變化，讓研究人員可以探索它的高度和聲音產生之間的聯繫。沃森提供了一個音樂類比來解釋這種關係。類似於吹進長號的人，從氣泡上升到熔岩湖表面爆炸產生聲波。正如長號的形狀可以改變它所產生的音符的音調一樣，支撐熔岩湖的火山口的幾何形狀也能調節它的聲音。當熔岩湖位於火山口深處時，聲音會以更低的音調或頻率出現——「就像伸縮長號一樣。當熔岩湖在火山口上升時，可能預示著火山爆發，聲音的音調或頻率就會增加，就像當長號被收回時一樣、。

預測的標誌

未來的研究將尋求在火山監測和火山噴發預測(如地震活動)中與其他關鍵變數聯繫在一起。在火山爆發之前，地震和小地震的地震活動幾乎總是在增加。這種地震活動從地下幾英里處噴發出來，岩漿穿過火山的「管道系統」，裂縫和管道連接著火山向我們星球地殼的岩漿庫開放。火山學家認為熔岩湖水平的變化——以及隨之而來的次聲波——是通過火山管道注入新岩漿的結果，增加了爆發暴力的可能性。通過這種方式，次聲的收集應該有利於在「露天」火山上進行預測，比如維拉里卡火山，在那裡一個裸露的湖泊或熔岩通道將火山內部的內部連接到大氣中。

然而封閉的火山口噴發的岩漿仍然被困在岩石下，直到發生爆炸，不能產生同樣的次聲，從而帶來額外的預測挑戰。位於華盛頓州西南部的聖海倫斯火山是一個封閉的通氣火山的例子，它在1980年的噴發仍然是美國歷史上最具毀滅性和破壞性的噴發。火山是複雜的，目前沒有普遍適用的預測火山爆發的方法，很可能永遠不會有。相反可以看到更多的火山活動的跡象，如地震、氣體排放、地面變形，以及我們在這次研究中進一步論證的，為了對火山爆發做出強有力的預測。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：地球物理研究快報

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：斯坦福大學

編譯：卿君側

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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