以下文章經 The Conversation 許可轉載，The Conversation是一個報道最新研究的線上出版物。
湯加王國並不經常引起全球關注，但 1 月 15 日水下火山的劇烈爆發在字面意義上和引申意義上都向半個世界傳播了衝擊波。
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湯加#洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山爆發的高解析度葵花衛星影像 ��
我們的氣象站記錄到，當大氣衝擊波脈衝穿過紐西蘭時，氣壓出現短暫的峰值。pic.twitter.com/BfLzdq6i57
— NIWA Weather (@NiwaWeather) 2022年1月15日
這座火山通常沒什麼看頭。它由兩個無人居住的小島組成，洪加-哈阿帕伊島和洪加-湯加島，在湯加首都努庫阿洛法以北 65 公里處，海拔約 100 米。但在海浪之下隱藏著一座巨大的火山，高約 1800 米，寬 20 公里。
洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山在過去幾十年中 регулярно 噴發。在 2009 年和 2014/15 年的事件中，熾熱的岩漿和蒸汽射流衝破海浪噴發。但這些噴發規模很小，與 2022 年 1 月的事件相比相形見絀。
我們對早期噴發的研究表明，這是該火山大約每千年能夠產生的大規模爆炸之一。
鑑於海水應該冷卻岩漿，為什麼這座火山的噴發如此劇烈爆炸？
如果岩漿緩慢上升到海水中，即使在約 1200℃ 的溫度下，岩漿和水之間也會形成一層薄薄的蒸汽膜。這提供了一層絕緣層，使岩漿的外表面冷卻。
但是，當充滿火山氣體的岩漿從地下噴出時，這個過程就行不通了。當岩漿快速進入水中時，任何蒸汽層都會迅速破裂，使熾熱的岩漿與冷水直接接觸。
火山研究人員稱之為“燃料-冷卻劑相互作用”，它類似於武器級的化學爆炸。極其猛烈的爆炸撕裂了岩漿。連鎖反應開始，新的岩漿碎片將新鮮的熾熱內部表面暴露在水中，爆炸重複發生，最終噴射出火山顆粒並引起超音速爆炸。
洪加火山噴發的兩個規模
2014/15 年的噴發形成了一個火山錐，將兩個古老的洪加島連線起來，形成了一個長約 5 公里的聯合島嶼。我們在 2016 年參觀了該島，發現這些歷史噴發僅僅是主事件的序幕。
透過繪製海底地圖，我們發現了一個隱藏的“破火山口”，位於海浪下 150 米處。
破火山口是一個類似火山口的凹陷，直徑約 5 公里。小型噴發（例如 2009 年和 2014/15 年的噴發）主要發生在破火山口的邊緣，但非常大的噴發來自破火山口本身。這些大型噴發非常大，以至於噴發的岩漿頂部向內塌陷，加深了破火山口。
透過觀察過去噴發的化學成分，我們現在認為小型噴發代表岩漿系統正在緩慢地自我補充能量，為大型事件做準備。
我們在古老島嶼的沉積物中發現了洪加破火山口過去兩次巨大噴發的證據。我們在化學上將這些與 65 公里外最大的有人居住的島嶼湯加塔布島上的火山灰沉積物進行了匹配，然後使用放射性碳年代測定法表明，大型破火山口噴發大約每 1000 年發生一次，最近一次發生在公元 1100 年。
有了這些知識，1 月 15 日的噴發似乎正按計劃進行“大爆發”。
我們現在可以預期會發生什麼
我們仍處於這次重大噴發序列的中間階段，許多方面仍不清楚，部分原因是該島目前被火山灰雲遮蔽。
2021 年 12 月 20 日和 2022 年 1 月 13 日的兩次早期噴發規模適中。它們產生了高達 17 公里的雲層，併為 2014/15 年的聯合島嶼增加了新的陸地。
最新的噴發在劇烈程度上有所升級。火山灰柱已經高達約 20 公里。最引人注目的是，它從火山向外幾乎同心圓地擴散了約 130 公里的距離，形成了一個直徑為 260 公里的羽流，然後才被風扭曲。
這表明了巨大的爆炸力——單靠岩漿與水的相互作用無法解釋這種爆炸力。相反，它表明大量新鮮的、富含氣體的岩漿已從破火山口噴發出來。
這次噴發還在整個湯加以及鄰近的斐濟和薩摩亞引發了海嘯。衝擊波傳播了數千公里，從太空可以看到，並在約 2000 公里外的紐西蘭被記錄下來。噴發開始後不久，湯加塔布島的天空被遮蔽，火山灰開始落下。
近期噴發引起的洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山#島嶼的變化。#雷達影像由 #Sentinel1 衛星於 12 月 10 日和 12 月 22 日拍攝。
在 @sentinel_hub 中處理的衛星資料#湯加 #火山 #洪加湯加-洪加哈阿帕伊 #SAR pic.twitter.com/TNxzxRJ3Ov
— kosmi (@kosmi64833127) 2021年12月23日
所有這些跡象表明，大型洪加破火山口已經甦醒。海嘯是由爆炸期間耦合的大氣和海洋衝擊波產生的，但它們也很容易由海底滑坡和破火山口塌陷引起。
目前尚不清楚這是否是此次噴發的高潮。它代表著岩漿壓力的重大釋放，這可能會使系統穩定下來。
然而，警告在於火山先前噴發的地質沉積物。這些複雜的序列表明，每 1000 年一次的重大破火山口噴發事件都涉及多次單獨的爆炸事件。
因此，我們可能會面臨洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山持續數週甚至數年的重大火山動盪。為了湯加人民的福祉，我希望不會這樣。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀原文。