这座超级火山爆发后,地球上只剩下了不到1万人?

2022年01月18日 10:04 次阅读 稿源:药明康德 条评论

上周末,一场剧烈的海底火山喷发,让太平洋岛国汤加成为全世界聚焦的中心。1月14日,洪阿哈阿帕伊岛的海底火山喷发;1天后,这座火山再次剧烈喷发,直径约5千米、高20千米的火山灰柱笼罩在火山上空。此后,受火山导致的海啸影响,汤加全国的通讯一度完全中断;同时,海啸不仅袭击了汤加,还波及了太平洋沿岸的诸多国家……

汤加火山“史诗级”爆发,“无夏之年”会来吗?

▎药明康德内容团队编辑

目前仍不确定的是,这轮火山活动将持续多久、后续是否会有更大规模的喷发,因此汤加火山喷发的等级尚且无法最终确认。但根据已有的喷发量,此次火山喷发已经是1991年菲律宾的皮纳图博火山喷发之后,近30年来全球最剧烈的火山活动。

在担心汤加居民安危之余,不少人也开始担心:这次火山活动是否会造成更大范围的影响,例如影响全球气候,甚至导致2022年的夏天消失?

200年前:“无夏之年”

在人类历史上,这样的场景确实发生过:就在200多年前,一场致命火山喷发,让整个地球失去了一个夏天。

在全世界最大的群岛国家印度尼西亚,松巴哇岛只是一座毫不起眼的小岛。但在这座岛上,却有一个沉睡了至少5000年的巨兽——坦博拉火山。

1815年4月10日,一声巨响划破天空,近现代历史上最剧烈的一次火山喷发顷刻间到来。一团巨大的乌云笼罩在天空中,其中裹挟着大量火山灰、气体,还有从山顶削下来的碎屑。因为这次喷发,坦博拉火山的山顶被削下了惊人的1200米。

按照火山爆发指数(VEI),这次喷发达到了7级,是有记载以来强度最大的一次。滚烫的熔岩覆盖率这座岛屿,火山引发的海啸淹没了一旁的小镇……据历史记录,坦博拉火山喷发直接带走了超过1万人的生命。

在当时,对那些远离印度尼西亚的人来说,这次火山喷发看上去和自己关系不大。但在半年后,另一场波及范围更广的噩梦来临:在整个北半球,那个冬天都格外寒冷,这样的情况甚至延续到了1816年的夏天——或者说,那一年根本就没有夏天。7月时,美国东北部甚至下起了雪。随之而来的是粮食严重减产,以及全球至少10万人死于饥荒。(有历史数据认为,仅仅在欧洲就有20万人死于1816年的饥荒。)

但在当时,人们尚未掌握火山活动对全球气候的影响,也没有将这两件接踵而至的灾难联系起来。直到1979年,海洋学家Stommel夫妇在《科学美国人》上撰写了一篇题为《无夏之年》的文章,提出正是坦博拉火山导致了接下来的异常低温与饥荒。

炙热的火山喷发,为什么会让地球变冷?对于这个问题,我们需要考虑的是:火山喷出的什么成分,对气候产生了影响?

你首先想到的或许是火山灰。的确,超级火山喷发之后,火山灰遮天蔽日,比如在坦博拉火山事件中,一周之后,在数百千米之外,天空依然是被灰黑的火山灰笼罩。大气层中的火山灰可以阻挡阳光射向地表,起到降温的作用。但问题是,火山灰在大气层的停留时间很短,往往在几天到几周之内,它们就会落下。

而真正对气候造成更深远影响的,是释放至平流层的二氧化硫气体。二氧化硫会在平流层中转变为硫酸,后者迅速凝结,形成硫酸盐气溶胶。这些气溶胶与火山灰一样,增加了大气层对太阳辐射的散射,因此直接抵达地表的能量减少了。重要的是,这些气溶胶在大气层中停留的时间远超火山灰,可以达到2~3年,因此能随着大气循环持续影响全球气候。

据推测,坦博拉火山共释放了近6000万吨二氧化硫。而最新的汤加火山呢?根据气象卫星的观测,汤加火山目前的二氧化硫喷发量是40万吨(当然,不排除后续持续喷发的可能性),不到坦博拉火山的百分之一,对全球气候几乎不会产生影响。因此至少目前,我们还不需要为今年夏天感到担忧。

7万年前:人类濒临灭绝?

坦博拉火山是有记载以来最严重的火山喷发事件,但在人类的演化历史上,还曾经发生过更加剧烈,同时至今仍充满争议的火山活动。这就是大约7.4万年前,同样发生在印度尼西亚的多巴火山喷发。

根据地质记录,这次火山喷发释放了2000~3000立方千米的物质,火山爆发指数达到了代表“超级爆发”的8级。计算机模拟显示,多巴火山喷发使得全球气温下降3~5℃,全球进入冰川时期。这一点也得到了地球化学证据的支持:在此后的1000年中,地球都处于较冷的气候中。

而这次火山喷发最为人熟知的,是它有可能险些让全人类面临灭顶之灾。

发展这个观点的,是美国古人类学家Stanley Ambrose教授。1998年,他在Journal of Human Evolution的一篇论文中,将多巴火山喷发与人类在7万年前面临的“遗传瓶颈”联系了起来。

根据遗传瓶颈理论,在5万~10万年前,人类种群数量一度大幅下降,最少时甚至不足1万人,整个人类一度处于灭绝边缘。今天的部分遗传学证据支持了这一点:有研究认为,现代人类的遗传差异表明,大约7万年前,1000~10000对人类配偶的交配造就了今天的人类。

Ambrose教授提出,多巴火山释放的大量二氧化硫导致了持续10年的火山冬天,从而摧毁了地表植被的生态系统,也让缺乏食物的人类数量急剧下降。

不过,最近几年陆续有研究对这一理论提出了质疑。2018年的一篇《自然》论文就从位于南非的一处古人类遗址中发现了端倪:在距今7.4万年的多巴火山喷发之后,这里的石器数量没有明显减少,这反映了人类种群依旧生命力旺盛。研究者猜测,对于当时居住在海边、依靠海洋资源生存的古人类来说,气候变化对他们的影响没有那么严重,狩猎-采集的生活方式也让他们拥有更强的承受能力。

多巴火山是否造成了人类生存危机仍然悬而未决,但当我们将视野投向数亿年的地球生命演化历史,会看到多次大规模的火山喷发造成生物大量减少,乃至近乎消失。例如,地球历史上最大规模的生物灭绝事件——大约2.5亿年前,造成95%海洋物种、70%陆生物种消失的二叠纪末期大灭绝,直接原因就是西伯利亚大规模的火山喷发。

对于那些在历史上的火山喷发中消失的生命,包括在近代史上丧命于火山的人类,这些喷涌的巨兽似乎无法阻挡,只能任由天命。随着现代科学的发展,众多火山活动的监控、预测成为现实。1991年,对皮纳图博火山喷发的成功预测,就尽可能降低了当地的人员伤亡。

但刚刚发生的汤加海底火山喷发也提醒我们,火山活动依旧复杂,我们还没有完全掌握。未来,作为地球地质活动的重要一环,破坏性的火山喷发依然不可避免——或许在我们的有生之年,或许在成千上万年后。下一次,人类有能力拯救自己吗?

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