皮纳图博火山（Mount Pinatubo）的喷发画作。图片来源：Pixabay
前不久的一次火山爆发的规模让汤加人民大为震惊。科学家们尽管监测着洪阿汤加-哈阿帕伊岛（Hunga Tonga-Hunga Ha'apai）的海底火山，但同样被打了个措手不及，未能预测到这是一场会引发太平洋海啸的火山喷发。
一位科学家称此次火山喷发的规模为“千载一遇”。气体和火山灰被送入超过39km的大气，这与1991年皮纳图博的火山喷发（Mount Pinatubo）相当，火山喷发产生的冲击波可以在新西兰听到，在瑞士探测到。
科学家们估计这场喷发将是自1883年喀拉喀托火山（Krakatoa）爆发以来地表最轰动的事件，与此同时，监测地核实验的组织甚至声称它是他们所见的最大爆发。这座火山在最近几年中活动频繁，其中等程度的喷发造成了当地的损失。如此大规模的事件缺乏预警，不禁让人怀疑：其它相似的海底火山是否随时有可能喷发。
为了研究火山以及推演它们是否可能会喷发，科学家们在火山上固定了不同的勘测设备。地震仪帮助科学家们监测地下岩浆活动所带来的弱震动，气体取样器和热成像摄像机能够追踪岩浆从深处上涌所带来的气体浓度和温度变化。
然而，大部分在地球上发生的海底火山活动仍然鲜为人知。在世界的主要海洋中，普遍存在着海底火山，据估计75%的岩浆来自于中洋脊的喷发。
随之而来的海啸。图片来源：Pixabay
更为棘手的是：许多知名的海底火山大都远离陆地，身处水底则阻止了科学家们采用常规手段探测到它们的变化。所以我们该如何监测它们？
科学家们之前已经成功在海床上安装了震动探测记录仪。这项研究有助于揭示由海底喷发带来的地震前兆和喷发迹象，这和科学家们记录陆地火山一样。安装这种设备的价格也不便宜，并且不可能在所有地方都安装。
虽然可以通过火山表面温度的细微升高来探测一场即将到来的喷发。但对于海底火山来说，这些特征都难以察觉。海底火山的热信号仅在海面上才能被探测到。如果一座火山位于浅水区，并且热熔岩已经喷发，届时警告任何人都为时已晚。为了弄清海底火山的活动，放大这些信号可能是出路。
从太空观测
卫星观测让科学家们得以大面积定期地观测海洋表面，帮助他们了解任何变化。在很多场景里，科学家们都发现浮石筏可以追溯火山喷发，而没有火山喷发的地方则没有发现浮石筏。但这仅仅只让我们在火山喷发后才确认，并不能帮助我们停留在海底火山喷发的前一步。
然而，最近的科学进展做到了。早在20世纪90年代，日本的科学家们调研了一个长期受到关注的现象：硫磺岛附近海底火山的附近海洋有着奇怪的颜色变化。他们确定那是海底火山喷发带出的硅、铁和铝的氧化物沉淀所导致的。
后来研究证明，棕黄色由更高比例的铁沉淀引起，而更高比例的铝或硅的沉淀则会产生白色。科学家们在日本的另一座火山岛，西之岛（Nishinoshima），重新调查了这些现象。在地球表面的卫星照片中，海洋由于硅、铁、铝的比例不同，呈现出黄色、棕色和绿色的不同色调。
基于此项发现，科学家们发现海洋的颜色大约在海底火山喷发前一个月就开始改变。这暗示海洋的颜色可能是海底火山活动的一种可靠预告。并且在此基础上，未来很可能可以通过自动化系统分析火山区域的海洋卫星图像预测将至的火山喷发。
洪阿汤加-哈阿帕伊岛海底火山喷发造成的破坏很严重。随之而来的海啸侵袭了汤加沿岸地区，甚至在千里之外的秘鲁造成了人员死亡。火山灰覆盖了岛屿，破坏了农作物，使交通陷入瘫痪。
如果能像研究表明的那样，有提前几周的可靠的早期预警，那么就可以让汤加居民储备食物和水，离开危险地区。这次千年一遇的悲剧也许至少能够促进对监测和预测随时可能爆发的海底火山的进一步研究。
祥和宁静的汤加码头。图片来源：Pixabay
撰文：Matthew Blackett，考文垂大学自然地理学与自然灾害准教授。
翻译：沈丁源
校审：张欣怡
引进来源：theconversation
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