2018年5月3日,一场灾难悄然降临在美国夏威夷岛。伴随着奇怪的轰鸣,夏威夷岛东南侧的一处居民区——雷拉尼庄园的地面突然裂开一条几百米长的裂缝,温度高达上千摄氏度的岩浆从这里喷出,房屋瞬间燃起熊熊大火,数千居民只得带上贵重物品匆忙逃离,眼看家园化为废墟。
岩浆源源不断地从新出现的裂缝中涌出,不仅摧毁了民房,还霸占了周围的公路。当地政府因此封锁了喷发附近的主道路,并派出军队把守在出入口。
从雷拉尼庄园喷出地面的岩浆,其实来源于三十公里开外的基拉韦厄火山。它是夏威夷岛四座活火山中最活跃的一个:仅在20世纪,就曾喷发过大约52次。与常见的“火山口喷出岩浆”不同,发生在基拉韦厄火山的,是稍显狡猾的“裂隙式喷发”——由于处在裂谷区,这里的浅层地壳比较“脆弱”,更容易被岩浆折断、撕裂,形成喷发,因此也更难以防范。2018年的这次喷发一共形成了大约24个喷发口。
夏威夷火山的岩浆,大多数是镁铁元素含量较高的硅酸质玄武岩。这些岩浆的粘度较小,像从地下源源不断挤出的番茄酱,在地面上缓缓流动,有的可以长途跋涉数十公里。这场喷发持续了四个月,直到2018年9月才结束。岩浆覆盖了约35平方千米的土地,摧毁了超过700座房屋,造成了超过8亿美元的经济损失。
大多数情况下,火山喷发与储藏在地幔或下地壳的深部岩浆向地表运动有关。当上涌的岩浆体积足够大,位于地表的火山山体往往会发生形变,整体向上抬升。这些岩浆活动,通常会被位于地表的火山监测系统(比如形变观测仪和GPS),或环绕地球的卫星(以拍摄图像的形式)记录下来。
2020年4月,来自迈阿密大学的两位科学家杰米·法夸尔森和法尔克·阿梅隆在《自然》杂志上发表了一篇文章,提出这次喷发可能与喷发前过量的降雨有关。这篇论文指出,根据美国国家航空航天局的卫星数据,基拉韦厄火山所在地区2018年第一季度的降雨量累积达到2.25米,远高于过去十九年(第一季度)中平均0.9米的降雨量,而2018年喷发前一个月的总降雨量约1米,这大约是过去十九年每月平均降雨量的10倍。
这篇论文还提出,自1790年以来,基拉韦厄火山的喷发超过六成(总共33次喷发中的20次)都发生在“雨季”。论文的两位作者认为,大量降雨会渗入火山底下的地层,导致地下深度约1千米~3千米的地层水压力增大,使本就脆弱的裂谷区地层更容易破裂。岩石破裂产生的裂隙使岩浆更容易从地壳深部上涌,最终促成了喷发。
这篇发表在《自然》杂志的论文,自今年4月刊出以来,在火山学界引起了不小的争论。加州大学伯克利分校的著名火山学家迈克尔·曼加,在《自然》杂志上发表了一篇针对此文的评论文章,提出了三个疑虑。如果要验证两位学者提出的“降雨与地下水压力变化”的模型是否正确,还需要对比地下水的监测数据。可惜的是,目前世界上大部分火山的监测工作,还并未涉及到地下水监测。
虽然目前无法确定暴雨与火山喷发是否存在必然的联系,但可以确定的是,降雨量及地下水压力的变化,应该在未来被纳入火山监测的范围。在全球变暖,极端天气越发频繁的今天,火山喷发除了很大程度上受地球内部活动的影响,也很可能诱发于多种外部因素的相互作用。