移山

当霍华德·泽布克谈论火山时，他会提醒听众想起他们小学时可能画过的火山：地球平坦表面上巨大的锥体，中间有烟囱将岩浆从底部称为岩浆房的圆形水坑中带上来。他说，这个抽象的图像大致正确，除了一些关键的区别：岩浆房不一定是圆形的，而且它们实际上会改变形状。

泽布克是斯坦福大学的地球物理学和电气工程副教授，他和他的同事们知道这一点，因为他们已经记录了火山本身如何改变形状——在表面缓慢膨胀，然后塌陷回去，看起来就像巨大的、沉重的叹息。去年12月，在旧金山举行的美国地球物理联合会年会（American Geophysical Union）上，泽布克和他的一个研究生展示了他们在加拉帕戈斯群岛上关于变形火山的研究成果。

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研究人员使用欧洲航天局运营的ERS-1和ERS-2卫星的数据，收集了几个火山在10年期间的地形图像。通过比较这些火山整个表面海拔高度的变化，他们能够测量出它们在这段时间内的上升和下降幅度。有时，泽布克和他的同事观察到的变化幅度只有几厘米，但在其他时候，研究人员发现高达几米的变形。

虽然人们很想想象，但火山并不是真正意义上的呼吸。相反，当热岩石进入和离开火山的岩浆房时，它的壁会发生移动。这些变化反过来又使位于顶部的冷岩石（即火山的实际锥体）上升和下降。但是，泽布克和他的同事们更进一步，他们使用了描述火山岩浆房内部熔岩压力的理论方程，来确定实际岩浆房的深度和形状。

科学家们发现，岩浆房并不是理想化的球形，而是具有不同的形状，其中包括“一种长椭圆形的东西，看起来有点像中间被压扁的鸡蛋”，泽布克在最近的一次采访中说，他的办公室里周围是嗡嗡作响的计算机。“我们真正测量的是结构的体积变化。” 火山不断变化的地形进一步描述了其内部岩浆房如何扩张和收缩。

科学家们说，跟踪火山岩浆房的这些变化可以更好地预测火山活动。据美国地质调查局称，地球上大约有550座历史上活跃的火山，其中每年大约有60座爆发。火山活动可能会在爆发之前引发地震或导致蒸汽或其他气体的释放。

然而，为了更好地进行预测，科学家必须首先获得更详细、更频繁的火山变形测量数据。过去十年使用的ERS卫星在轨道上运行，每501圈返回到天空中的同一点。“我们获得的是一系列图像，原则上，在七到八年的时间里，每35天获得一次，”泽布克解释说。事实上，雷达设备并不总是在卫星飞过加拉帕戈斯群岛时打开，这是出于电气负载的原因，或者是因为其他研究团队使用卫星的优先级更高。

毛伊岛太平洋灾难中心的首席科学家彼得·穆吉尼斯-马克也审查了泽布克的工作，他说，十天的观测对于做出预测会更有用。“观测越频繁，显然获得的时间分辨率就越高，”他说。一些变化——甚至像1983年圣海伦斯火山爆发之前的熔岩穹丘那样惊人的巨大变化——发生得如此之快，以至于卫星会错过它们。

此外，目前使用的观测工具雷达干涉测量无法“看到”植被，植被可能会覆盖火山的一侧。因此，目前，地面运动测量数据在这些生态系统中丢失了。为了改进他们的观测，泽布克和同样来自斯坦福大学的保罗·西格尔提出发射类似于专用卫星阵列的东西，该阵列具有特定的观测能力，可以更频繁地、以更小的尺度记录运动，甚至只监测某些类型的物质。

研究人员仍然没有完全理解岩浆在岩浆房内外的变化流动背后的原因，这些原因导致火山上升和下降或爆发。“我们还不太擅长预测它是什么，”泽布克说，“这就是研究的重点：更好地描述这些过程，以便我们能够尝试确定在任何给定时间发生了什么。”