空客直升机在智利安第斯山脉上空数百米的寒冷空气中剧烈颠簸。每次倾斜转弯时，直升机都会下降 20 米，而下方锯齿状的山峰似乎会穿过直升机侧面的巨大开口——为了方便摄影，门已被拆除——向布拉德·辛格 (Brad Singer) 扑来。即使辛格是一名通常在威斯康星大学麦迪逊分校周围平坦陆地上工作的地质学家，并且被安全带紧紧地绑在座位上，颠簸和通往地面的清晰路径也并没有让他感到非常安全。“这就像在一个巨大而喧闹的开放式过山车上，”他回忆道。
但是，下方令人敬畏的景象及其广阔火山历史的地标分散了他对坠落的担忧。有一次，辛格和他的同事飞过一片淡粉色的熔岩流，它横跨荒凉的景观延伸了 20 平方公里——这个足迹可以轻松容纳 25 个基拉韦厄火山顶峰火山口。而这只是这位地质学家前来考察的部分内容。这个火山区域被称为毛莱湖 (Laguna del Maule)，拥有约 50 处熔岩流和 70 处火山灰沉积物，环绕着一个 54 平方公里的冰蓝色湖泊。辛格说，只有从上方才能真正把握该地区巨大的规模，他已经探索该地区 20 年了。只有这样，你才能真正理解毛莱湖拥有世界上最大的近期喷发的流纹岩集合，流纹岩以液态岩浆形式存在时，可能特别具有爆炸性和危险性。
地质学家怀疑，这些熔岩流和沉积物是过去 20,000 年来 25 到 30 座不同火山的杰作。这个记录与加利福尼亚州的一个名为长谷的地方惊人地相似，在那里，除了辛格所说的“司空见惯”的爆炸之外，一座巨大的火山还在大约 765,000 年前炸出了一个 500 平方公里的坑。这种地质上的相似性，加上大约十年前开始的毛莱湖地面令人担忧的隆起，表明该地区可能能够成为世界下一个超级火山。
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超级火山蕴藏着地球上最具破坏性的力量。这些喷发一次性将至少 1,000 立方公里的岩石和火山灰喷射出地球——是 1980 年毁灭性的圣海伦斯火山爆发喷射物质量的 2,500 倍。最近毛莱湖岩浆房的地下地图表明，它已经足够大，可以将如此大量的物质送入空中，如果它全部一次性爆发的话。即使毛莱湖通过一系列较小的喷发释放出一些蒸汽，该系统看起来也是古代巨人的一个很好的模型。
图片来源：Mapping Specialists
它还具有所有其他已知超级火山都缺乏的一个关键特征：它正在我们眼前形成。直到今天，地质学家对这些庞然大物的所有了解都来自于古老的岩石和火山灰沉积物以及其他后遗症——法医工作使他们能够重建爆炸的几个方面。但是毛莱湖现在正在觉醒，提供了首次现场观察此类灾难发展方式的机会。“我们对这种大型超级火山喷发没有任何人类经验，”辛格说。（人类经验的前景是附近城镇数十万居民的主要担忧。虽然超级喷发似乎不太可能在短期内发生，但阿根廷和智利的政府机构正在密切关注该地区。）
对毛莱湖的近距离观察，以及从较古老的超级火山中获得的发现，已经推动科学家们得出了一个令人惊讶的结论：为这些怪物提供燃料的巨大地下岩浆房并不是研究人员曾经想象的熔岩热池。相反，该物质团块足够冷，通常是固体的。这一认识给火山学家们带来了一个难题：要发生喷发，固体岩浆必须在几十年内迅速融化并上升，因此地质学家们一直在试图解释这种从冷到超热的突变是如何发生的。
最近，辛格和他的一些同事已经看到迹象表明，凉爽的岩浆库可能会受到来自下方的热气泡的突然冲击；在其他火山中，科学家们发现了证据表明，来自较低、较热的岩浆房的岩浆会涌入较高、较冷的岩浆房。当研究人员试图拼凑这些线索时，在毛莱湖进行的实时观测可能有助于他们解释我们星球上最大的爆炸。
正在崛起的力量
历史上的超级火山释放的力量令人震惊。例如，大约 631,000 年前，一座超级火山在现在的美国黄石国家公园爆发，致命的热气、火山岩、火山灰和有毒雾气波浪席卷大地。这些喷发使整个山谷充满了物质，这些物质又热又重，以至于凝结成厚达 200 米的悬崖。之后，天空被火山灰笼罩，火山灰随后落在了北美洲的广阔区域，留下了一层从今天的加拿大边境延伸到加利福尼亚州，再到墨西哥湾的三角形区域的碎片。有时，超级火山的影响会波及全球。一些超级火山形成了如此厚的火山灰层，以至于科学家们认为它们阻挡了阳光，使地球陷入了火山冬天。
现代历史上没有超级火山爆发过。但在 2008 年，康奈尔大学的地球物理学家马修·普里查德 (Matthew Pritchard) 在搜寻卫星数据时，注意到智利安第斯山脉发出了一种超现实的信号。他电脑屏幕上的数据显示出一个迷幻的扎染靶心。环形图案是地面高度变化的典型特征。奇怪的是，这些环通常位于一座已知的火山顶部，但这里的图案却以一个绵延约 400 平方公里的丘陵和高原的大区域为中心。一些不寻常的事情正在发生。当普里查德查看早期的图像时，他发现隆起一定是在 2004 年至 2007 年之间开始的，导致地面以每年 20 厘米的速度向上射出。这是世界上任何地方地面高度变化的最大速度，比黄石公园在过去几年中发生（然后停止）的几次“增强”隆起大 10 倍。
图片来源：Emily Cooper
毛莱湖的这种运动，加上该地区爆炸性的历史记录，吸引了近年来许多考察队前来确定该地区是否确实接近喷发，如果喷发，规模可能会有多大。2013 年，辛格启动了一个为期五年的项目，以研究该系统的过去和现状。他与智利国家地质和矿业局合作，和他的同事在地面上部署了大约 50 个传感器。他们驾驶直升机飞越湖面，携带仪器扫描下方表面。他们还用铲子和锤子敲击古老的岩石，取出样品，以便在实验室中进一步分析。
所有数据都表明，地表下正在酝酿着一些非常大的事情。“我不想成为危言耸听者，但它确实表明毛莱湖下方正在形成更大的岩浆集合，”美国地质调查局加利福尼亚火山观测站的地质学家朱迪思·费尔斯坦 (Judith Fierstein) 在加利福尼亚州门洛帕克市说道。从振动在地下结构中传播的方式，以及不同岩石类型产生的重力和电导率的变化中获得的关于地下结构的线索都表明，该地区位于一个储量为 450 立方公里爆炸性流纹岩浆的岩浆库之上。辛格说，如果全部喷发，那么大量的岩浆可以转化为 1,000 立方公里的火山灰、岩石和熔岩，以满足超级火山的最低定义。
岩浆不必一次性全部爆发才具有危险性。仅 10% 的体积就会产生大约是喀拉喀托火山两倍大小的爆炸，喀拉喀托火山虽然不是超级火山，但在 1883 年爆发时，在印度尼西亚造成 36,000 人死亡。
冷酷的杀手
当一些科学家测量毛莱湖的大小时，另一些科学家更关心它的温度。在传统的观点中，储存在活火山下方的岩浆是一个沸腾的液态团块，然后像熔岩灯中的液滴一样向上升到地壳顶部。但在 2014 年，俄勒冈州立大学的亚当·肯特 (Adam Kent) 和加利福尼亚大学戴维斯分校的卡里·库珀 (Kari Cooper) 有了一个惊人的发现，这促使研究界许多人开始考虑，一些火山可能真的是冷性的。
卫星视图中看到的毛莱湖周围的火山特征显示了植被（红色）和积雪覆盖的山峰（白色）。图片来源：NASA、GSFC、METI、ERSDAC、JAROS 以及美国和日本 Aster 科学团队
肯特和库珀检查了俄勒冈州胡德山火山先前释放的火山岩中嵌入的微小晶体。在这些晶体喷发之前，它们在下方的岩浆房中生长，一层又一层地堆积起来——很像一组树木年轮——记录了岩浆不断演变的化学成分，包括成分、压力和温度的变化。例如，来自胡德山岩石的晶体表明，其岩浆高达 99% 的时间都处于温度过低而无法喷发的状态。它实际上不是液体，而是一种糊状物：晶体网络，晶体之间有一些液体。“这有点像花生酱，你知道，当你把花生酱从冰箱里拿出来，试图涂抹它时——它太硬了，”肯特说。
这一发现使科学家们想知道，同样的情况是否也适用于其他火山。答案似乎是肯定的。2017 年，库珀和她的同事对新西兰陶波火山带喷发的晶体进行了同样的分析——陶波火山带贯穿新西兰北岛中部，并发生过多次超级喷发。科学家们了解到，这些晶体一生中的大部分时间也都是依偎在寒冷的固体岩浆中。2017 年末，辛格和他的同事分析了加利福尼亚州长谷超级喷发的火山遗迹，并看到了类似的记录。黄石公园的岩浆房也含有较冷的结晶糊状物。
地质学家在湖泊附近放置传感器以探测地面隆起。图片来源：布拉德·S·辛格 (Brad S. Singer)，威斯康星大学麦迪逊分校
尽管肯特和库珀发现了一些迹象表明，在北美洲和南美洲的一些古老地点，岩浆可能以略高的温度存在，但越来越清楚的是，总体而言，超级火山倾向于寒冷。而这些庞然大物在喷发前的一刻都保持寒冷。这意味着热岩浆是短暂的，仅在喷发前立即出现。库珀在陶波的研究表明，这些系统仅在喷发前 40 年液化。在长谷，液化发生在几十年到几百年之间。在黄石公园，液化也只需要几十年。库珀说，这些时间尺度可能短至几年，因为科学家们倾向于发布保守的估计。
毛莱湖的情况如何？在那里，巨大的岩浆体似乎也是一种结晶糊状物。辛格和他的同事认为，该系统 95% 由晶体组成，而只有 5% 是液态熔体。这种糊状物的温度也相对较低，约为 800 摄氏度左右；相比之下，今年夏天从夏威夷基拉韦厄火山斜坡上倾泻而下的熔岩温度约为 1,200 摄氏度。* 这些发现进一步证实了这些冷酷的野兽会在瞬间苏醒的观点。当俄勒冈大学的地质学家内森·安德森 (Nathan Andersen) 分析毛莱湖过去熔岩流中嵌入的小晶体时，他发现它们在岩浆中仅停留了 10 到 100 年。
唤醒巨人
但这种情况提出了一个难题：这些冰冻的系统如何如此迅速地融化和移动？亚利桑那州立大学的地质学家克里斯蒂·蒂尔 (Christy Till) 认为，在黄石公园，上一次大超级喷发发生在液态岩浆从地球上升起并撞击上方固化的岩浆库时。她的模型是一个大致的轮廓——当时没有科学家带着传感器在场——但从火山遗迹来看，上升的液体与更固体的物质混合，融化了晶体。这加热了整个岩浆房，并且增加的液体体积增加了压力，直到液体喷发到地表。
然而，智利正在发生的事情可能非常不同。蒂尔说：“这些火山没有一种通用的模型。” 例如，黄石公园位于一个热柱之上；毛莱湖和长谷则没有。在这些地点，一块行星地壳正在潜入另一块地壳之下，在这个过程中将岩石融化成岩浆。安德森说，这会产生一种不同的喷发触发机制，这种机制只会加热火山库的一部分，并涉及气泡爆炸。
当安德森分析来自毛莱湖过去喷发的晶体时，他发现起源于地球深处的玄武岩岩浆并没有完全渗透到火山系统中。这种岩浆停留在毛莱湖上部富含流纹岩的岩浆库的底部。这两种类型的岩石从未混合。玄武岩在停滞时冷却下来，将热量释放到上方的物质中。它还以气泡的形式释放出挥发性水蒸气。随着热量和气泡开始上升，它们融化了一些周围的晶体，形成了漂浮的、充满气泡的羽流，这些羽流向上渗透到岩浆库的顶部。在那时，它们对上方的地壳施加了如此大的压力，以至于它们爆发了。
这个想法让辛格感到担忧。如果挥发性气泡目前正在毛莱湖下方上升，那么它们就无法逃逸。在山湖附近没有热液特征，例如老忠实间歇泉、喷气孔、温泉或喷气孔地点。“在我看来，这使得毛莱湖比其他类型的系统更危险，”辛格说。如果一些气体能够泄漏到地表，岩浆库的增长可能会减缓。“但是，如果你有一个被困在下面并在下面孵化的岩浆库，这可能是允许系统变得非常大的条件，就像黄石公园在上次大喷发之前所做的那样，”辛格说。“那将是一个游戏规则改变者。那是人类从未见过的喷发类型。”
因此，尽管毛莱湖下方的岩浆库几乎达到了超级火山的规模，但在未来几个世纪里，它可能会变得更大。目前，辛格的担忧在某种程度上是推测性的。喷发机制也是如此。例如，富含气泡的上升熔体可能无法仅靠自身产生足够的压力来产生巨大的爆炸，并且需要当地地震的帮助。辛格的团队目前正在尝试识别与此类额外的隐藏触发因素相关的信号。
即使毛莱湖要释放一系列较小的喷发——地表火山灰和熔岩的记录表明它过去曾这样做过——其影响仍然可能波及整个南美洲。火山灰将阻止该地区的空中交通，并可能在阿根廷（由于盛行西风模式，火山灰很可能落在那里）境内对农业生产造成多年的破坏。* 此外，火山灰流可能会冲破附近毛莱河的一座大坝，从而造成灾难性的洪水，可能会袭击山谷底部的塔尔卡市，该市拥有超过 20 万居民。
辛格的团队已将其仪器从野外撤出，但来自智利和阿根廷的科学家已接过接力棒，放置了新的监测器，以帮助监视该湖。目前，该地区继续稳步地向天空膨胀——这种运动看起来相对无害。但是，如果该湖泊表现出进一步的不稳定迹象，研究人员或许能够准确预测该火山场的下一次喷发——既然他们更好地了解了可以点燃冷酷野兽的火花。
*编者注（2019 年 1 月 31 日）：印刷文章中的这两句话在发布后经过编辑，以澄清前者并纠正后者的方向错误。