已沉睡600多年的菲律宾皮纳图溥火山、突然于1991年6月苏醒过来,发出了猛烈的连续喷发。喷出物中向上吹入大气层的二氧化硫量高达2千万吨。天空落下炽热的浮石雨。火山上空升起20哩高的灰色蘑菇云,遮蔽了太阳。又加上下落的火山灰,便形成了一个昏暗的月夜似的景色。10多万逃难的人中有人描述他们面临的可怕景象说:“看起来像是世界末日来临”。
风夹带着火山烟雾绕地球向西刮去,使地球背面的数百万美国人,在几个星期内都可看到令人不安的、特别色彩的日落场面。这个环球的火山喷发物使落日具有更瑰丽的色彩,它也挡住了大量的阳光使其不能达到地球。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家们估算皮纳图博火山烟雾浓厚到足以使世界范围内的气温平均下降华氏1度,且这温度的下降会持续数年的时间。 NOAA的一位科学家拉里 · 斯托解释说:“因为火山粒子悬浮在大气中太高的地方,不能被雨水冲掉,而会长期影响气温,其1度的改变看来是很小的,但它却足以影响全球的风和海洋流。”
这种大的火山爆发,历史上当然不是第一次。1815年爪哇附近的Tambora火山爆发,造成过对气候的重大影响。使法国夏庄稼歉收、引起粮食短缺。也使美国新英格兰6月份飘雪,且7月4日南方的许多居民醒后看到田野由于被霜覆盖而变成白茫茫一片。火山喷发带来的冷作用,使得1816年成为所谓的“没有夏天的一年”。
火山也可引起其他奇怪的气象。墨西哥的埃尔 · 奇乔恩和非洲的火山爆发,很快减弱了赤道附近的贸易风,使得暖流从西太平洋向东冲击,从而产生出一种称作南部埃尔尼诺扰动现象(ENSO)。紧接着在南非、印度、印度尼西亚、菲律宾和澳大利亚发生持续干旱。旋风汹涌着穿过太平洋,且秘鲁,厄瓜多尔和美国西海岸暴雨成灾。厄巴纳 - 香潘的伊利诺斯大学的物理学家保罗·汉德勒认为火山爆发暗淡了热带太平洋上的太阳光而引起了ENSO现象。这也就减弱了贸易风并破坏了脆弱的平衡。他指出自1877年以来已发生了两次与火山爆发时间相一致的强ENSO现象。
因为皮纳图博喷出的火山灰是埃尔 · 奇乔恩的两倍多。汉德勒指出:这次火山爆发将产生1991~1992年的ENSO现象,它将结束加利福尼亚和美国中西部的长期干旱,但却增加了非洲群岛萨赫勒,印度和澳大利亚干旱的危险。
火山以许多惊人的方式影响人类的生活,科学家们说:实际上,若没有火山,我们已知的地球上的生命都将消失。
为便于理解,我们来描绘一下200万年前地球的情景。那时,非洲和北美洲的原始大陆是互相挤在一起的,而大西洋不存在。今天的卡萨布兰卡距纽约城只有几哩。由于火山在它们之间的喷发产生越来越大的楔形熔岩,推动两大陆分裂开来。从大陆被分裂处流出的熔岩形成的赫德森河区帕利塞兹丘陵可看出犹存的残迹。这个分裂仍以每年增加几吋宽在继续着。这是由于从大西洋中央深处一个称为大西洋中部岭的裂缝中熔岩还在不断涌出的缘故。
按照现代的理论,从地球内部涌出的热,推动大陆的地质运动并触发火山。因为我们的行星是4.5百万年前由星际尘埃和气体冷凝和浓缩而成,它的较轻元素浮在表面后来凝固形成一个壳层。重迭在壳层各分割区域上的陆地称为地质结构板岩,它们继续浮在我们脚下约60哩半熔物质层的顶部。其中之一的北美板岩由中部大西洋开始扩展到美国的西海岸。北美板岩被向西南推动使它与位于太平洋下面的太平洋板岩发生猛烈碰撞。这个和其他地质构造板岩的碰撞形成太平洋岸的大部分陆地(火山学家们把它们称之为火环)。它们易于产生地震、向上冲便形成山脉和火山。
从地球深处涌出的热保持了地球的活力,并产生强烈的影响。第一,没有火山和其他的力建造山脉,那么恶劣天气将侵蚀陆地且全部陆地会没到海平面以下;第二,雨水不断地将对于生命极为重要的元素,例如碳和硫冲入海洋。一些碳沉入海底变成白垩,而另一些碳在沉入海底以前被海洋浮游生物从水中取得把它转变成碳酸钙。如果没有相反的过程,地球的碳将被锁定在海洋底部,而地球上以碳为基础的所有生命形式——从雏菊属植物到鱼到人类——都将消失。只要丧失了温室气体二氧化碳,那么,我们世界的温度便会一直下降到成为永久的冰河时代为止。
火山喷出大量的二氧化碳、二氧化硫和硫化氢气体进入大气——有时是爆炸性的,有时则是较平稳的。1991年法国研究人员报告说西西里岛的埃特纳火山是一个恒定的气体喷泉。即使在不爆发时,估算埃特纳每年也有约25百万吨的CO2喷入大气,是人类工厂、汽车和使用其他矿物燃料所放出CO2量的1/900。从火山放出的气体是有杀伤力的,庞培的罗马城附近的维苏威火山在公元79年爆发时数千人死于大量涌出的CO2和其他使人窒息的热气体。
这次皮纳图博火山喷入平流层的SO2就将近1500万吨,它在这里转变成细小的硫酸滴。一些硫酸滴将高高地停留在环球风上面达三年之久,它们改变了高层大气的化学组成。科罗拉多州的博尔德国家大气研究中心的科学家们已经计算出这些硫酸会破坏美国北部上空5%~6%的臭氧层。
处在我们头顶上高14哩的空中的臭氧层能遮挡射向地球的紫外线,而这种射线是引起皮肤癌的主要原因。因此,今年该地区接受日光浴者,就会由于地球另一侧的火山爆发而稍微增加点伤害。
火山喷发也带来另一个意外后果。尽管存在着有一天会爆发的危险,火山区还是吸引着众多的农民。这是因为火山区富含矿物质的土壤,使庄稼生长得特别好。另外,勘探者也纷纷奔向科罗拉多寻找金子、奔向内华达寻找银子而奔向亚利桑那去寻找铜。但他们不知道这些贵重金属都是火山爆发所产生的。
南极洲火山爆发时,将纯金的微粒撒向幸运的陆地。南非和西伯利亚的称为金伯利岩管的大山管道,变成金刚石的储存所。因为这里燃烧的火山底部的碳受到高温高压而生成了这些金刚石。
目前,一些科学家正在从火山地层中挖掘新型的“金子”。加里福尼亚州所用能量的5%是在圣弗兰西斯科北部以间歇喷泉的形式取自火山区的地热源。使用这种能量的更先进的方法正在试验中。
约翰 · 朗德是负责该工程的科学家,他说:“这里储藏的能量是巨大的,当地的一个地热厂,可供使用的天然能量等于60个大的核电站输出的能量”。一位工程师补充说:“如果能从美国48个相连接的州地下熔岩中吸取能量的话,它们足够全美国(按照当前的能量需要标准)使用1000多年。”
同时,在新墨西哥的洛斯、阿拉莫斯国家实验室正在试验和开发一种称为干燥的热岩石(HDR)技术。科学家们在相距100码的地方钻两个数千呎深的井。然后将水向下灌入井中,当水在地下热岩石之间流动时吸收了它的热量,而热水则从第二个井中被压回地面。洛斯 · 阿拉莫斯HDR规划管理人大卫 · 迪什尼说:“这种技术能向全世界数十亿人提供廉价、而又清洁可靠的能量,而且它们就在我们的脚下”。
古代人害怕火山却学会了使用火。今天我们正在学习如何从强大的火山中取得地热能。这是一种吸引人的新能源,它不仅有助于解决未来的能源危机、而且还可减少矿物性燃料的消耗、减低二氧化碳的排放量。
[Readers Digest,1992年3月]