它的喷发改变了世界气候，却无人知道它在何处喷发。如今，这座火山已然现身！图为印尼的喀拉喀托火山在2009年的喷发。图片来源：thedrum.com
（文/Garry Hamilton）看到那份文本时，一切都对上号了。那是一份13世纪的文本，以古爪哇语写在棕榈叶上。当弗兰克·拉维格尼（Franck Lavigne）在荷兰的一家博物馆发现它时，直觉告诉他，这就是他一直在找的东西。后来读到译文，他知道自己猜对了：文本中描写的，是印度尼西亚龙目岛上一次毁灭性的火山喷发。它的威力之巨大，将撒玛拉斯火山（Mount Samalas）彻底抹去，也使得一个古国就此覆灭。
拉维格纳以前就去过龙目岛，为的是解决火山学中的一大谜题。当时，他曾在岛上的一个大型火山湖周围发现过木炭和火山灰。现在，法国巴黎第一大学的地理学家出示书面证据，证实了他的猜测。根据那份文本的描述，撒拉玛斯火山在喷发之后，只剩下了一个破火山口。这彻底驱散了拉维格纳残存的疑虑：他和同事发现的，正是1257年那次神秘喷发的遗迹，而那次火山喷发，或许是石器时代以来规模最大的一次。
这一研究不久之前发表在《美国科学院院报》上（DOI:10.1073/pnas.1307520110），不仅标志着历时3年的艰苦侦察圆满完成，对未来的研究也具有深远的影响。1257年的那次火山喷发，可能导致了气候史上较为晚近的一件大事：那时，地球在300年的温暖和稳定之后迎来了小冰期，也迎来了一个饥荒、疫病和社会动荡的时期。再往大处说，现代人关心全球变暖，势必要了解地球的气候，而了解巨型火山喷发的影响就是其中重要的一个环节。
大规模喷发
13世纪中叶发生过剧烈火山活动的证据，一直到了20世纪80年代初才被人发现。当时有几位丹麦研究者提出了一种新技术，能够在古代冰川的冰芯中测量酸浓度的变化。利用这项技术，他们得以逐年记录火山喷出的二氧化硫化为酸雨落回地面的过程。通过分析过去10000年内形成的、取自格陵兰的冰芯，这支丹麦团队找到了几次大规模火山喷发的迹象，例如发生在印尼的1815年坦博拉火山喷发和1883年喀拉喀托火山喷发。不仅如此，他们还记录到了几次从前不为人知的喷发。其中一个峰值出现在1258年至1259年的冬天，说明在那之前的一两年曾有过一次剧烈喷发。然而，史料中对此并无记载。
研究者起初认为，这次造成了神秘峰值的喷发一定发生在格陵兰附近，不然就无法解释那个峰值的规模。但是随后的冰芯研究在其他地方也找到了同一个峰值，包括南极。这就说明火山喷发发生在热带，喷出的气体再由那里扩散到两极。
显然，这次喷发的规模远远超出了先前的预料。至于它的具体大小，则要等到2008年才见分晓。那一年，研究者综合了54个冰芯的研究数据，试图计算出过去1500年来的历次剧烈喷发中，有多少硫酸注入了大气。在这1500年里，1258年至1259年的数值大大超过了其余年份，是喀拉喀托火山的8倍不止，也超过了坦博拉火山的规模。坦博拉火山的喷发造成71000人死亡，并导致了广泛的气候动荡，在欧洲引发了“无夏之年”，而1258年至1259年的这次喷发，在规模上是它的两倍还多。要找到规模更大喷发，只有回溯到7000多年之前才能办到。
这次怪物一般的喷发肯定对全球都造成了冲击，也的确有迹象显示确实如此。有充分证据表明，在13世纪50年代的最后几年，世界上的大部分地区都经历了反常的气候变化，而这些变化都具有火山活动扰乱大气的典型特征。这一时期的欧洲史料记载了天降大雨的情景，冲毁庄稼、造成饥荒，很可能还引起了疾病爆发。马太·巴黎（Matthew Paris）是当时伦敦北部圣奥尔本斯修道院的一名僧侣，他这样写道：“在大家的印象里，没有人见识过这样的灾难和饥荒。”据他的估计，1258年的饥馑单是在伦敦就造成了15000人死亡，另有一名亲历者的估计则为20000人左右。2012年，伦敦考古博物馆公布的一次发掘为这场灾难做了生动的注脚：他们在中世纪时曾是修道院的圣玛丽医院发掘坟场，结果挖出了10500多具骸骨。对骨骼的碳测年显示，大部分死者都是在1257年至1260年间的那波庄稼歉收中丧命的。
同一时期，亚洲的情况也不容乐观。比尔·阿特维尔（Bill Atwell）是一位退休历史学教授，研究过火山活动对亚洲经济的影响。他指出，即便是在时局动荡的13世纪，50年代的那几年也显然是反常的。“无论你观察的是英格兰、日本、中国，还是朝鲜，从13世纪50年代中期到60年代，这些国家都出了大乱子。”
这个时期的反常情况是普遍的，这一点可以从树木年轮的研究中得到印证。不久前对越南树木的一次研究指出，1258年的季风为东南亚送去了1000年来最多的雨水。树木年轮的组织损伤也显示，蒙古在1258年夏季的气温跌到了零度以下。在蒙古参与研究的美国哥伦比亚大学学者罗莎娜·德阿里哥（Rosanne D'Arrigo）说：“在有些树木当中，只有那一年才出现了冻伤轮。”
随着周边的证据逐渐累积，关于喷发本身的情况却变得扑朔迷离起来：如果那次喷发真的如此剧烈，那它为什么没有留下多少痕迹，连明显的火山口都找不到？对于那次喷发和它引发的灾难，为什么史料中完全没有记载？研究者提出了几座可能的火山，却又举不出令人信服的证据。甚至有人猜想，那个火山气体的峰值，有可能是两座或者多座小型火山同时喷发的结果。
失落的火山口
这时候，拉维格尼上场了。2010年，他在撰文阐述大规模火山喷发对环境的影响时，听说了冰芯中记录的历次不为人知的喷发。最吸引他注意的，便是1258年至1259年的那次峰值。“我觉得不可思议：居然没有人知道它是在哪里发生的。”他猜想，那是因为火山学家都忙着研究已知的喷发，对未知的喷发还无暇顾及。于是，他就自己开始了研究。
由于有证据显示这次喷发发生在热带，拉维格尼的目光很快就落在了印度尼西亚，因为那里留着大量时间不明、也缺乏研究的大规模喷发遗址。为了进一步缩小研究范围，他找起了浮石矿——凡是浮石出现的地方，一般都在比较晚近的时期发生过重大的喷发。他先在苏门答腊和爪哇开展了几次失败的搜寻，之后才前往塞哥拉阿诺湖。那是一个火口湖，位于龙目岛北部的林加尼山西面。
现在的塞加拉阿纳克火山湖安详静谧，然而1257年时，它却曾经一片沸腾。图片来源：《新科学家》
当拉维格尼和他的团队在这个巨火山口周围发现22堆碳屑的时候，他们知道自己找对了方向。碳测年显示，每堆碳屑的年代都在1257年之前，说明在那个年份之后，这一带一直没有树木。接着，他们又详细研究了周围的地貌，对130处悬崖和露出地面的岩石进行岩层分析。结果表明，这个破火山口是在一次大规模喷发中形成的，喷发包括几个阶段，大概持续了3天。
至此，一幅图像渐渐显露出来：剧烈的喷流将火山灰和火山气体推至34至52千米的高空；接着喷流从中断裂，一阵阵炽热的灰尘甩向四周，将龙目岛北边的大部分地区都埋葬在了35米厚的碎片之下。同时，整个岛屿都被一层50厘米的厚灰覆盖，西边的巴厘岛和爪哇也都被罩在一层较薄的灰尘之下。等到尘埃落定，原本高约4200米的撒玛拉斯山消失了。取而代之的，是一个最狭处6千米、最宽处8.5千米、深达800米的地洞。
这个毁灭故事也在那份爪哇语文本中得到了印证。文本中写到，一场爆发造成附近的林加尼山西侧滑坡——直到今天，在卫星图像中还可以看到那里的一道巨大伤口。文本中还写到，爆发之后，周围一带都掩埋在了碎片之下。“所有房屋都被摧毁、冲走、浮于海面，许多人丢掉了性命。”
后来，拉维格尼的团队又找到了可以将撒玛拉斯山和1258年至1259年的冰芯峰值联系起来的证据：在撒玛拉斯山的浮石中发现的玻璃，晶体结构和那段冰芯中碎片的晶体结构相似。在一项尚待发表的研究中，这个团队还发现这次喷发中富含硫质，使得它足以形成冰芯中呈现的巨大峰值。拉维格尼说：“这就是那座火山，我可以百分百肯定。”根据火山灰扩散的证据和季风的规模，他把喷发的日子定在了1257年的5月至10月之间。
“看起来，他们的发现很有道理，” 瑞士联邦工学院的火山学家奥利维尔·巴赫曼（Olivier Bachmann）这样评价道。拉维格尼团队的发现意义重大，这一点无可怀疑。美国宾夕法尼亚大学帕克分校的气候学家迈克尔·曼（Michael Mann）也指出，确定1257年的这次喷发“是一个重大进步”。
现在的问题是，撒玛拉斯山的喷发造成了多大的破坏？如果坦博拉火山的例子可以借鉴，那么撒玛拉斯这样规模的喷发就足以杀死龙目岛上的大多数动物和植物。我们不知道有多少人在这场灾难中丧生，但是从岛上这一时期的历史记录空缺来看，人数想必不少。拉维格尼的那份爪哇语手稿写到了当时有人幸存，国王一家就活了下来，然而王国的首都帕玛坦（Pamatan）就此从历史上消失了。
火山喷发的规模也有大有小，越大的火山喷发发生的频次就越低。1257年的撒玛拉斯火山喷发，很可能达到了7级。图太小看不清？请点击查看大图。图片来源：《新科学家》
改变气候？
这次喷发的影响也远远超出了印度尼西亚。“根据我们的发现，撒玛拉斯火山对全球气候的影响显然要超过坦博拉火山，”拉维格尼说，“它影响的区域更加广泛，世界上的绝大部分地区都因此降了温。”
不过，即使那次喷发真的导致气象恶化、庄稼歉收，并由此在欧洲和亚洲引发了长达数年的饥荒，它对气候变化真的有长远影响吗？目前，这还是一个激烈争论的问题。
过去的1000年里，欧洲的大部分地区都经历过几个气候独特的时期。在公元900年到1250年之间，欧洲的天气比较暖和，这就是所谓的“中世纪气候异常期”。当时，农耕扩展到了斯堪的纳维亚半岛北部，酿酒在英格兰十分盛行。但是在那之后，坏天气就频频发作了几百年，夏天变得更潮，冬天变得更冷，伦敦的泰晤士河冻结了，冰川持续南下，最终包围了阿尔卑斯山的农田和村庄。这个小冰期究竟始于何时，它的影响到底有多大，人们始终没搞清楚。但是有大量证据表明，冰期是在13世纪的下半叶发端的，而且它的影响远远超出了欧洲。
1270年到1400年也是世界动荡的时期。在欧洲，恶化的气候被研究者认定是饥荒和疫病的原因，说它导致了1315年的大饥荒和14世纪40年代的黑死病，造成欧洲中部的人口几乎减半。1250年到1400年之间，北欧人定居格陵兰的势头减缓，蒙古帝国覆灭，东南亚的三个大国，缅甸的帕敢、柬埔寨的吴哥、越南的大越，纷纷瓦解。
也有研究指出，小冰期和太阳黑子活动的几次减弱正好重合，有的研究者因此将中世纪的气候变化，归因为到达地球的太阳辐射有所下降。然而这是否就是当时温度变化的唯一原因，现在还不清楚。还有的研究指出，小冰期只不过是气候的一次自然波动。然而其他证据指向另外一个元凶：火山活动，尤其是热带火山的大规模喷发。
这个理论在最近得到了新的支持：美国科罗拉多大学巨石城分校的吉福德·米勒（Gifford Miller）在2012年指出，小冰期期间北极海冰的急剧增加，与13世纪末及15世纪中的火山活跃期正好重合（13世纪，除撒玛拉斯之外，至少还有3次大规模火山喷发）。米勒因此猜想，可能是火山喷发之后的降温导致了持续的气候变化。他和同事模拟了海冰延伸至北大西洋的情况，结果浮冰削弱了来自南方的温暖洋流，造成气温直坠。
美国罗格斯大学的艾伦·罗伯克（Alan Robock）评论说：“这项研究指出，小冰期不是由太阳活动减少引起的，而是由火山活动增加引起的。”早在30多年前，罗伯克本人就为火山活动引发小冰期的理论提出了最早的证据。是否如此，目前尚无定论，但是如果这个理论真的广为接受，它就会深深影响我们对于地球气候的理解。了解过去气候变化的原因，对预测将来的气候趋势至关重要。
如果说，撒玛拉斯火山的喷发真的是引发小冰期的原因之一，那就说明火山活动无疑会对气候和文明产生突然而深远的影响。1257年的秘密看来已经揭晓，我们又朝着理解火山活动在气候剧变中的作用迈进了一大步。
编译自：《新科学家》，The lost volcano
