移山

當霍華德·澤布克談論火山時，他會提醒聽眾想起他們小學時可能畫過的火山：地球平坦表面上巨大的錐體，中間有煙囪將岩漿從底部稱為岩漿房的圓形水坑中帶上來。他說，這個抽象的影像大致正確，除了一些關鍵的區別：岩漿房不一定是圓形的，而且它們實際上會改變形狀。

澤布克是斯坦福大學的地球物理學和電氣工程副教授，他和他的同事們知道這一點，因為他們已經記錄了火山本身如何改變形狀——在表面緩慢膨脹，然後塌陷回去，看起來就像巨大的、沉重的嘆息。去年12月，在舊金山舉行的美國地球物理聯合會年會（American Geophysical Union）上，澤布克和他的一個研究生展示了他們在加拉帕戈斯群島上關於變形火山的研究成果。

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研究人員使用歐洲航天局運營的ERS-1和ERS-2衛星的資料，收集了幾個火山在10年期間的地形影像。透過比較這些火山整個表面海拔高度的變化，他們能夠測量出它們在這段時間內的上升和下降幅度。有時，澤布克和他的同事觀察到的變化幅度只有幾釐米，但在其他時候，研究人員發現高達幾米的變形。

雖然人們很想想象，但火山並不是真正意義上的呼吸。相反，當熱岩石進入和離開火山的岩漿房時，它的壁會發生移動。這些變化反過來又使位於頂部的冷岩石（即火山的實際錐體）上升和下降。但是，澤布克和他的同事們更進一步，他們使用了描述火山岩漿房內部熔岩壓力的理論方程，來確定實際岩漿房的深度和形狀。

科學家們發現，岩漿房並不是理想化的球形，而是具有不同的形狀，其中包括“一種長橢圓形的東西，看起來有點像中間被壓扁的雞蛋”，澤布克在最近的一次採訪中說，他的辦公室裡周圍是嗡嗡作響的計算機。“我們真正測量的是結構的體積變化。” 火山不斷變化的地形進一步描述了其內部岩漿房如何擴張和收縮。

科學家們說，跟蹤火山岩漿房的這些變化可以更好地預測火山活動。據美國地質調查局稱，地球上大約有550座歷史上活躍的火山，其中每年大約有60座爆發。火山活動可能會在爆發之前引發地震或導致蒸汽或其他氣體的釋放。

然而，為了更好地進行預測，科學家必須首先獲得更詳細、更頻繁的火山變形測量資料。過去十年使用的ERS衛星在軌道上執行，每501圈返回到天空中的同一點。“我們獲得的是一系列影像，原則上，在七到八年的時間裡，每35天獲得一次，”澤布克解釋說。事實上，雷達裝置並不總是在衛星飛過加拉帕戈斯群島時開啟，這是出於電氣負載的原因，或者是因為其他研究團隊使用衛星的優先順序更高。

毛伊島太平洋災難中心的首席科學家彼得·穆吉尼斯-馬克也審查了澤布克的工作，他說，十天的觀測對於做出預測會更有用。“觀測越頻繁，顯然獲得的時間解析度就越高，”他說。一些變化——甚至像1983年聖海倫斯火山爆發之前的熔岩穹丘那樣驚人的巨大變化——發生得如此之快，以至於衛星會錯過它們。

此外，目前使用的觀測工具雷達干涉測量無法“看到”植被，植被可能會覆蓋火山的一側。因此，目前，地面運動測量資料在這些生態系統中丟失了。為了改進他們的觀測，澤布克和同樣來自斯坦福大學的保羅·西格爾提出發射類似於專用衛星陣列的東西，該陣列具有特定的觀測能力，可以更頻繁地、以更小的尺度記錄運動，甚至只監測某些型別的物質。

研究人員仍然沒有完全理解岩漿在岩漿房內外的變化流動背後的原因，這些原因導致火山上升和下降或爆發。“我們還不太擅長預測它是什麼，”澤布克說，“這就是研究的重點：更好地描述這些過程，以便我們能夠嘗試確定在任何給定時間發生了什麼。”