2022年1月15日，汤加王国海底火山大规模喷发，这张照片由日本气象卫星拍摄。摄影：JAPAN METEOROLOGY AGENCY VIA AP
撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS
就在几周前，一座海底火山开始喷发；这座火山在汤加王国两座不适宜居住的小岛可以看到。起初，喷发看似无害，只有灰色的羽流和温和的爆炸，群岛以外的人很少会注意到。
但在过去24小时里，洪阿哈阿帕伊岛火山（Hunga Tonga-Hunga Ha'apai）吸引了全世界的注意。
本月早些时候，短暂的平静后，火山喷发活动变得越来越剧烈。在卫星图像上，岛屿中部消失了；直冲云霄的烟柱开始产生数量破纪录的闪电。
“情况变得非常严峻，”芬兰气象测量公司维萨拉（Vaisala）的气象学家、闪电应用负责人Chris Vagasky说：“每分钟闪电达到五六千次，也就是每秒一百次，这简直令人难以置信。”
1月15日清晨，火山剧烈爆发。一股冲击波从岛上向外辐射，速度接近音速，大气层被炸飞。在2090千米之外，新西兰部分地区听到了爆炸声，冲击波最终环游了半个世界，抵达1.6万千米之外的英国。
让所有人恐惧的是，海啸很快接踵而至，重创了汤加。汤加王国的主岛和首都努库阿洛法距离火山以南只有几十千米。道路被洪水淹没，通讯中断，人们纷纷逃命。海啸波虽然较小，但冲过了浩瀚的海洋，抵达太平洋西北地区的部分地方，在阿拉斯加、俄勒冈州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省引起巨浪。加利福尼亚州、墨西哥和南美洲部分地区也记录到小海啸。
最近对洪阿哈阿帕伊岛火山历史的研究表明，在人类的时间尺度上，这次火山剧烈喷发相对罕见：如此大规模的喷发频率大概是1000年一次。科学家希望最猛烈的一次喷发已经过去。但即便如此，巨大的损失已经造成。
对于汤加而言，“这是可能是一次毁灭性事件，情况很恐怖，”史密森尼学会全球火山计划的火山学家Janine Krippner说：“一想到这，我就会觉得很不舒服。”
科学家和紧张的公众希望知道是什么导致了如此剧烈的喷发，以及接下来会发生什么。但获取信息的速度很慢，部分原因在于火山位置较偏远，难以近距离观察。
“此时此刻，问题比答案多得多，”Krippner说。一起来看看科学已经掌握了那些构造和地质驱动因素，以及这些对火山的未来意味着什么。
太平洋里的火山集团
洪阿哈阿帕伊岛火山位于南太平洋地区，那里火山密布，有些在水面之上，有些在水下深处，都爱剧烈喷发。过去的火山喷发带来了规模堪比城市的浮岩，或者喷发后，部分火山脱离，立即形成了新的岛屿。
火山数量如此之多，原因在于太平洋板块不断向澳大利亚板块下方俯冲。随着板块下降到地幔炙热的岩石中，里面的水分被烤出，上升到上方地幔中。加水之后，这些岩石更容易熔化，由此产生了大量粘稠、充满气体的岩浆，爆炸性喷发即源于此。
洪阿哈阿帕伊岛火山也不例外。这片土地坐落在一座宽度超过19千米的火山之上，有一个直径约4.8千米的锅状坑，藏在大海之中。早在1912年，这里就曾发生过喷发，在被侵蚀之前，火山有时会露出水面。2014年至2015年的喷发形成了一个稳定的岛屿，很快上面长满了五颜六色植物，成为仓鸮的家园。
2021年12月19日，洪阿哈阿帕伊岛火山再次开始喷发，带来一系列爆炸和16千米高的火山灰烟柱，但这些对于海底火山来说“稀松平常”，英国布里斯托大学的火山学家Sam Mitchell说。在之后的几周里，新喷发的熔岩把这座岛扩大了近50%。随着新年的到来，火山似乎平静了下来。
然而，在过去的几天里，情况急转直下。
闪电频繁，险象丛生
火山的爆炸性开始增强，火山灰羽流中出现的闪电数量不仅超过了这次火山喷发中产生的，更是超过了有记录以来的任何一次喷发。
火山之所以会产生闪电，是因为羽流中的火山灰粒子相互碰撞，或者与大气中的冰粒子碰撞，产生电荷。正负电荷分离，就会发生闪电。
一开始，维萨拉公司的GLD360网络就探测到了汤加火山喷发带来的闪电，该网络利用分布在全球各地的无线接收器，捕捉强烈的无线电波爆发，“聆听”闪电。在最初的两周里，网络有时每天都记录到几百或者几千次闪电，没有什么特别的。“我猜，那是在清嗓子，”Vagasky说。
“昨晚，在这个星球上，没有地方像这里一样闪电密布。” ——Chris Vagasky，维萨拉公司气象学家
但从周五晚上到周六早上，这座火山产生了成千上万次闪电活动，一小时内产生了20万次闪电。相比之下，2018年，印度尼西亚的喀拉喀托火山在大约一周时间里只有34万次。
“我简直无法相信眼前的数字，”Vagasky说：“通常我们不会看到火山出现这种状况。这是另一回事。昨晚，在这个星球上，没有地方像这里一样闪电密布。”
从远处看，它可能很壮观，但近距离就像是世界末日：闪电持续不断，伴随着永不停歇的雷鸣和火山的咆哮。大部分闪电没有脱离羽流，但击中了地面和海洋。“对于汤加其他岛屿上的人来说，这非常危险，因为周围全都是闪电，”Vagasky说。
那么，为什么这次喷发产生的闪电数量打破了纪录呢？
新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的火山声学研究员Kathleen McKee说，水往往会增加闪电的概率。当岩浆与少量水混合在一起，被困住的水就会急剧升温和蒸发，把岩浆炸成几千万个小碎片。微粒越多、越细，产生的闪电就越多。
火山喷发的热量也容易把水蒸气输送到大气层更冷、更高的地方，在那里，水蒸气变成冰，慕尼黑路德维希马克西米利安大学的实验火山学家Corrado Cimarelli说。因此，有了更多粒子与火山灰碰撞，产生电。
但目前还无法确定，这次喷发为什么会产生这么多闪电。“不幸的是，这座火山非常偏远，羽流附近大气廓线的制约因素不甚明朗。”
赫菲斯托斯的战锤落下
数量惊人的闪电并非火山灾难性喷发的唯一前奏。周六早上，卫星图像显示，这座岛不再“扩建”：火山岛中部已经消失，可能是因为爆炸在升级。
最终，巨大的爆炸终于降临，冲击波以极快的速度传遍全球。紧接着，海啸席卷了汤加群岛的几座岛屿，冲向太平洋。
贝灵厄姆西华盛顿大学的地震学家、火山学家Jackie Caplan-Auerbach说，这次爆发蕴含了“令人难以置信的巨大能量”。但现在还没有足够的数据，确定海啸的确切原因。
这些事件涉及到大量水的移动，可能是水下爆炸、发生崩塌（大量岩石突然从火山落入大海），或者这些因素和其他因素相结合。
火山灰烟柱遮住了火山，而且火山大部分在水下，科学家需要更多时间收集更多间接数据，才能得出结论，比如爆炸产生的声波类型，火山周围物质重新分布的情况。
“现在还没有定论，”Caplan-Auerbach说，但这样一座相对较小的火山岛，竟然出现了这么距离的爆炸和大规模海啸，“说明这次火山喷发的力量极大”。虽然，冲击波不是大规模海啸的原因，但它本身引发了另一波巨浪：快速移动的空气冲击着海洋，迫使海水分开，这种现象被称为气象海啸。
新西兰奥克兰大学的火山学家Shane Cronin在最近的博客中补充道，这次火山喷发为何如此剧烈，可以从火山的化学物质中找到答案，这些化学物质会随着岩浆燃料的变化而变化。
和其他很多火山一样，洪阿哈阿帕伊岛火山在大规模喷发后，一定会重新补充岩浆库。该地区最后一次喷发是在1100年；自那之后，熔岩不断在深处聚集。当几乎变满时，少量岩浆从火山里漏了出来，这可能是2009年以来火山喷发背后的原因。
然而，Cronin说，“一旦重新补充，大量岩浆结晶开始推动气压上升，速度太快，小规模喷发无法释放。”当大量岩浆找到突破口时，就会发生大规模爆炸，剧烈减压，岩浆库大部分被清空。
汤加前途未卜
汤加群岛的存在源于构造这些岛屿的地下力量，但很明显，在这里的生活成本很高。汤加王国只有10万人，大约四分之一生活在首都，现在他们被火山灰和海啸所包围。
“目前，最大的问题是我们不知道汤加人怎么样，”Krippner说。这次火山喷发“可能给这个国家带来了令人难以置信的毁灭性打击，”Mitchell补充道。
现在，每个人都想知道这个问题的答案，“这次喷发结束了吗？”Krippner说：“我们不知道。”
这样可怕的喷发可能意味着有效切断了火山浅层岩浆库，熔融物质快速流失，Mitchell说。火山学家将广泛研究这次火山喷发，这不仅能提高对未来事件的理解，也能尽量减轻喷发带来的危害。
但断言这次喷发之后的情况还为时过早。所以现在，全世界人都紧盯着洪阿哈阿帕伊岛火山。
（译者；Sky4）