早期理論認(rèn)為水下滑坡導(dǎo)致了巖漿和海水的災(zāi)難性混合。最近的證據(jù)揭示了一次不同于以往任何時候研究的爆炸。

湯加火山一月份的噴發(fā)到底有多大？四個月的密集科學(xué)研究只是提升了這個規(guī)模。你可以指著6000英里外的阿拉斯加發(fā)出可聞的轟鳴聲，打斷了夜晚?；蛘?，你可以指出加勒比海的海嘯，它是由一種罕見的聲波造成的，這種聲波跳過大陸，攪動了海洋。在太空中，天氣也發(fā)生了變化，美國宇航局的科學(xué)家本月早些時候說，來自爆炸的風(fēng)在離開大氣層的最外層時加速到每小時450英里。這短暫地改變了地球赤道周圍的電子流，這種現(xiàn)象以前曾在太陽風(fēng)引起的地磁暴中被觀察到。

這就是為什么當(dāng)研究人員開始搜索緊挨著火山的海底時，他們預(yù)計(jì)會發(fā)現(xiàn)一個粗糙的景觀。當(dāng)然，它將被爆炸重塑，并且到處都是碎片?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這次爆炸是一個燃燒配方的結(jié)果：熱的、氣態(tài)的巖漿遇到冷的、咸的海水。但是，這兩種成分究竟是如何以這樣的力量結(jié)合在一起的呢？一些主要的理論集中在山體滑坡或火山斜坡的其他塌陷，幫助水侵入巖漿室。這也將有助于解釋在附近的湯加島嶼上造成三人死亡的海嘯。海底巖石的大規(guī)模轉(zhuǎn)移也意味著取代了大量的水。

新西蘭國家水與大氣研究所（NIWA）的一個科學(xué)家團(tuán)隊(duì)最近觀察到了一些不同的情況。使用船上的聲學(xué)儀器繪制海底地圖，他們發(fā)現(xiàn)地形確實(shí)發(fā)生了變化–現(xiàn)在覆蓋的火山灰至少足以填滿300萬個奧林匹克游泳池。但除此之外，它并沒有什么不同。水下火山的坡度在很大程度上仍然是噴發(fā)前的樣子；同樣的特征仍然勾勒出周圍海底的輪廓。在距離火山15公里的范圍內(nèi)，其中一些特征甚至仍然充滿了生命力，海星和珊瑚依附在巖石海隆上。”我們做的第一件事是繞著火山轉(zhuǎn)了一圈，我在想，’這到底是什么？'”帶領(lǐng)探險隊(duì)的NIWA的海洋地質(zhì)學(xué)家凱文-麥凱回憶說。”它只是違背了預(yù)期。”

他們沒有涉足的一個區(qū)域就在火山口的正上方，即火山噴發(fā)時留下的洼地。麥凱的大型研究船滿載著科學(xué)家和船員，不敢在那里航行–不是因?yàn)榇笮捅ǖ娘L(fēng)險，而是因?yàn)榭赡軓膰姲l(fā)點(diǎn)升起的較小的氣體噴發(fā)。”他說：”這些氣泡可以擊落船只，他們以前也做過。但他們懷疑是徹底的破壞。噴發(fā)前從海中升起的島嶼已被爆炸撕碎，這表明在海面下有一個火山口。

在NIWA團(tuán)隊(duì)發(fā)布他們的發(fā)現(xiàn)后的第二天，湯加地質(zhì)局和奧克蘭大學(xué)的第二組研究人員幫助填補(bǔ)了地圖。該小組使用一艘受氣泡影響較小的船，帶著一套類似的聲學(xué)儀器到火山口上空。是的，那是一個洞。這個缺口有4公里寬，850米深，而且令人驚訝地受到限制，被火山的原始斜坡包圍著。”奧克蘭大學(xué)的火山學(xué)家Shane Cronin在湯加的一個新聞發(fā)布會上解釋說：”我們現(xiàn)在在這里看到的是一個非常大、非常深的地洞。”它幫助我們理解為什么爆炸是非常非常大的”。

這兩組觀察結(jié)果正在幫助科學(xué)家們重建一個不同于他們之前所能研究的任何大規(guī)模水下爆炸。成像顯示，Hunga似乎是直接向上炸開的。由于火山口在噴發(fā)的早期階段破裂，這可能引入了大量的海水，與巖漿的深層區(qū)域相遇，引發(fā)了連鎖反應(yīng)。更多的海水，更多的巖漿，更多的爆炸。

這可能有助于解釋致命的海嘯。爆炸將數(shù)百萬噸的巖石送入空中，這些巖石很快就墜落到周圍的海底，形成火碎流–巖石、氣體和灰燼的熱混合物–向外飛奔，并可能沿著波浪推送。研究人員希望從火山口內(nèi)收集的巖石和水的化學(xué)數(shù)據(jù)將有助于更好地了解是什么導(dǎo)致了爆炸的極端力量。

這兩個小組還發(fā)現(xiàn)了亨加內(nèi)部持續(xù)火山活動的證據(jù)。但是，盡管有這些隆隆聲，這些發(fā)現(xiàn)并不表明該火山對居住在附近的人們?nèi)杂衅仍诿冀薜奈ｋU。Cronin表示，根據(jù)過去噴發(fā)的巖石的年代，火山口被殘酷地清空了巖漿，它可能已經(jīng)被重置到1000年前的狀態(tài)。這對仍處于火山爆發(fā)中的湯加人來說是一種安慰。但是，該地區(qū)類似的火山從海里冒出來的情況比比皆是。

NIWA團(tuán)隊(duì)于4月在研究船Tangaroa號上啟航，進(jìn)行為期四周的實(shí)驗(yàn)。他們交替進(jìn)行12小時的工作，爭分奪秒地在大約22,000平方公里的區(qū)域內(nèi)盡可能地了解情況。他們很幸運(yùn)有一個海底的比較點(diǎn)；2016年，當(dāng)一個研究船的團(tuán)隊(duì)由于設(shè)備損壞而放棄了附近的另一個任務(wù)，航行到湯加進(jìn)行維修，并決定停下來繪制亨加周圍地區(qū)的地圖時，該地區(qū)就被繪制出來了–該地區(qū)剛剛開始爆發(fā)序列，導(dǎo)致了1月的爆炸事件。

Mackay說，比較這兩張地圖是至關(guān)重要的，可以看到周圍的地形變化有多小。”他說：”不僅火山完好無損，而且我們可以從2016年的地圖上看到，這里是一個山脊，這里是一個山谷，這里是一個山丘。”我看到了同樣的山脊，同樣的山谷，同樣的山丘。” 研究小組統(tǒng)計(jì)了價值超過6立方公里的海底灰燼物質(zhì)，并懷疑還有更多的東西可以找到。(湯加的斷裂的海底網(wǎng)線被埋在30米以下）。

在整個航行過程中，研究人員將儀器浸入海中，收集不同深度的沉積物和水的樣本。從海底取芯是很困難的；材料在爆炸后幾個月仍在沉淀，當(dāng)他們把樣品拉到表面時，它是如此之細(xì)，會從管子里飄出來。”我可以想象，如果我在下面，你就會把海底沉下去，”NIWA的生物地球化學(xué)家Sarah Seabrook說。”這不是一個穩(wěn)定的表面，你可以站在上面。”

正如他們所期望的那樣，研究人員沒有觀察到海底本身的通常的生命跡象，如足跡和洞穴。但是他們確實(shí)遇到了驚喜–巖石方舟升起在灰燼覆蓋的景觀之上。珊瑚、海星和貽貝仍然依附在這些被稱為海山的地方。Seabrook說，很可能是當(dāng)火成巖流沿著海底奔流時，它們包圍了這些隆起的山峰，使上面的生物得以幸存。目前還不清楚為什么它們沒有被后來落下的厚厚的火山灰所掩埋，但有一個想法是，海山周圍的獨(dú)特水流像雨傘一樣保護(hù)著它們。

Seabrook警告說，現(xiàn)在知道生命將在該地區(qū)重新定居的情況還為時過早–這是擔(dān)心該地區(qū)漁業(yè)未來的湯加官員的關(guān)鍵問題。該小組計(jì)劃在未來四年內(nèi)再出海兩次，研究海洋生態(tài)系統(tǒng)如何自我修復(fù)。

這種恢復(fù)的一個因素是持續(xù)的火山活動，當(dāng)NIWA的船經(jīng)過火山口北部飄來的一縷明顯的新火山灰時，首次發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。這表明火山內(nèi)有一個源頭，后來湯加團(tuán)隊(duì)拍攝的不斷增長的火山特征的圖像證實(shí)了這一點(diǎn)。下個月，NIWA團(tuán)隊(duì)計(jì)劃再次對火山口上方的區(qū)域進(jìn)行測繪，這次將使用一艘自主船，由近萬英里外的英國埃塞克斯的工程師指導(dǎo)。這兩張地圖將使科學(xué)家們能夠捕捉到隨時間變化的情況。

湯加團(tuán)隊(duì)和克羅寧還花了10周時間在分散的島嶼上旅行，收集火山灰樣本，繪制海嘯水線圖，并收集目擊者的敘述，以拼湊出爆炸的時間線及其對陸地的影響。他們的目標(biāo)是為政府決策提供信息，以制定更安全的建筑計(jì)劃和可以保護(hù)島嶼的做法，例如種植在海浪襲來時可作為水壩的樹木。破壞性活動的風(fēng)險在亨加很低，那里的火山口底部現(xiàn)在被足夠深的水掩埋，可以抑制另一次大爆炸。但據(jù)克羅寧說，鑒于該地區(qū)的其他火山，保持警惕是很重要的。”相信我，我們在湯加王國也有類似的火山，”Cronin說。”我們會期待他們中的一些人有同樣的行為。”