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黄石地壳只有5千米,扔颗威力最大的氢弹,黄石火山会被引爆吗?

2021-11-30  星辰大海...

地质史上有过几次“毁灭行星”级别的火山喷发,比如2.5亿年前的的特纳普超级火山(西伯利亚地盾火山,岩浆覆盖700万平方公里),直接引发了二叠纪晚期和三叠纪初期的第三次生命大灭绝。

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还有则是5800万年前的兰格利亚火山喷发,其引起的温室效应导致了地球上最大的蛇-泰坦巨蟒的出现,这种长度超过14米,体重超过1.1吨的巨型蛇类,能将鳄鱼与巨龟当晚餐。

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最近一次巨型火山喷发则是大名鼎鼎的黄石火山,64万年前是它最后一次喷发,但在数百万年内已经喷发过3次,另外两次分别是210万年前与130万年前,按时间,它差不多又快喷发了。

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地球上曾经喷发过的超级火山

假如黄石火山喷发,威力有多大?

2019年中,黄石火山地震频繁,有感和无感地震的大幅度增加正在表示地下可能发生一些变化,因此也引发了全球人民的关注,黄石火山到底会不会喷发?万一要是喷发,这影响得有多大呢?

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黄石地区自1973年以来的地震(犹他大学通过 USGS)

2019年8月23日,《纽约时报》刊发了一篇标题为《超级火山,人类灭绝的最大威胁?》的文章,其中对黄石火山的威力做了简短介绍,尽管篇幅不多,但足以让大家认识到黄石火山的巨大威力。

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黄石火山位于美国黄石国家公园内,火山口在怀俄明州的西北角,大约有72公里长,55公里宽,黄石公园则在美国国土的位置上也是偏向西北角,如下图:

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USGS(美国地质调查局)模拟了黄石火山喷发的后果,黄石火山最近一次喷发出了1000立方千米的物质,也许大家没啥概念,导致1816年无夏之年的1815年坦博拉火山喷发也就喷出50立方千米的物质,黄石火山至少是其20倍!

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左四为黄石火山最后一次喷发物质多少示意图,中左为1815年坦博拉火山,右中为1980年圣海伦火山(图源USGS)

一旦发生喷发,将会把科罗拉多、怀俄明和犹他州的大片地区掩埋在高达三英尺(0.9米)的有毒火山灰中,这三个州有多大各位知道吗?74万平方公里,差不多接近美国国土面积的10%,当然后果远不止这些:

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USGS模拟的喷发火山灰影响范围

几乎整个中西部都会陷入火山灰带来的黑暗中,天空中都会弥漫着火山灰,火山周围1000千米范围内,火山灰与空气水汽变成泥浆暴雨倾泻下来,爆发泥石流,压垮民房;

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火山灰也将致人呼吸道严重过敏,汽车发动机熄火,植物枯萎死亡等等,农作物将被摧毁,输变电系统将被破坏,可能导致大半个美国停电。

火山喷发的有毒气体会使民众中毒,食物和水受到污染;

上述是火山喷发后短期内出现的问题,中长期则是气候系统会受到严重影响,火山喷发的硫酸气体会在两周内覆盖全球,反射阳光,平均气温下降12~15℃,赤道都可能积雪;这个时间可能会持续2~3年,全球死亡人数可能超过10%。

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扔颗威力最大的氢弹:能将黄石火山引爆吗?

最大的氢弹威力是多大?现役威力最大的不过百万吨TNT当量,但美国历史上曾装备过1500万吨当量的MK-17,二前苏联则制造过当量达1亿吨的沙皇炸弹,后因爆炸范围影响太大减装药到5000万吨,实际爆炸当量为5800万吨左右。

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沙皇炸弹

但事实上氢弹的威力并不像原子弹存在天花板,当量是没有上限的,因为就像原子弹可以作为氢弹的扳机一样,而这一级氢弹又可以引爆下一级氢弹,使用三相弹的模式可以一级一级引爆下去,一直到它的当量无限大,比如100亿吨也是可以的,因此如果要问氢弹能不能引爆黄石火山,那完全是可以的。

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三相弹结构

黄石火山下方的地壳有多厚?

所以一个问题很关键,黄石下方的地壳有多厚?它还能压制火山多久?黄石火山是蛇河-黄石热点(Snake River Plain - Yellowstone hotspot)的一部分,最早在1600万年前就喷发过,但它下方连着地幔柱,随着板块的移动,在美国国土上留下一连串的火山口:

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黄石高原-蛇河平原火山区彩色阴影地形地形图显示了黄石热点的轨迹

当前的黄石公园下方的岩浆房也是歪斜的,但下方的地幔柱暂时并没有找到新的出口,如果喷发的话仍然会从这个薄弱点上涌。

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据USGS估计,这个巨型岩浆房位于黄石火山口下大约5~17千米的地方,长约90千米,宽约40千米,不过岩浆房内大部分仍然还是固体,只有5%~15%的熔岩,但这些是含硅量高达75%流纹岩岩浆,非常粘稠很难通过膨胀体积来减压,所以这个压力在黄石火山口下方不断积聚,在未来某天将会引发惊天大爆发。

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黄石火山口周围的地形

USGS设置了大量的监测站时刻监视黄石地区的地质活动情况,比如有感以及无感地震的监测,还有利用GPS以及合成孔径雷达等多种手段监测地面位移与隆起的数据监测。

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1996 年以来北缘变形源演化的四个干涉图

合成孔径雷达的对黄石火山口的地形的观测,从1995年起开始是隆起,到2001年时基本停止,然后在2004年又转为沉降(图A、B)。2013年底又恢复了以20-30厘米/年的速度上升,但到2014 年3月30日发生Mw4.9级地震后突然逆转为沉降(图C)。下沉在2015年初停止,随后又继续发生了2016 年初开始的隆起事件(图D)。

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如何避免火山喷发?

科学家很难确定黄石火山什么时候会喷发,但有一点可以肯定的是它不会立即喷发,但这就像一把达摩利斯之剑悬在人类头上,鬼知道它什么时候会落下,而且它的代价对于人类来说实在太大,那么如何避免呢?

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2017年时,NASA就曾以“能否阻止黄石火山喷发”为主题进行了一项深入研究,认为只要将其岩浆房降温35%即可避免爆发,而方法则是向地下10千米处注入大量水,待其返回地面带出大量的热,这些水一直可以循环使用。

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听上去是不是很熟悉?这不就是地热利用的套路?美国人就是这么想的,而且成本也不高,只需34.6亿美元,只是从现阶段来说,向地下10千米处注入高压水,并且要将其成功引出,这个难度颇高,如不理解,可以参考科拉深钻孔的钻探经历。

氢弹真的能引爆黄石火山?

氢弹无限当量一定会引爆黄石火山,但这个答案没有任何意义!现在的关键是黄石火山是否已经处在了临界阶段,从InSAR(合成孔径雷达)的观测来看,黄死火山口一直在起起伏伏,这表示下方的能量已经有能力将厚达5~17千米的地壳顶起,这意味着什么?

黄石地壳只有5千米,扔颗威力最大的氢弹,黄石火山会被引爆吗?

黄石火山已经处在了临界状态,在这个地壳的重量与岩浆房的压力拉锯战中,地下的高压的岩浆房的压力已经占了上风,此时如果有一颗超级氢弹的助力,也许喷发就在瞬间发生。但问题是谁会做这种自杀的事情呢?

参考:

https://cn.nytimes.com/opinion/20190823/supervolcano-yellowstone/

https://www.bbc.com/future/article/20170817-nasas-ambitious-plan-to-save-earth-from-a-supervolcano

https://www.usgs.gov/faqs/how-big-magma-chamber-under-yellowstone?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products

https://www.usgs.gov/center-news/evolution-yellowstone-plateau-volcanic-field-past-present-and-future

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2018.00249/full

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