以下文章经 The Conversation 许可转载，The Conversation是一个报道最新研究的在线出版物。
汤加王国并不经常引起全球关注，但 1 月 15 日水下火山的剧烈爆发在字面意义上和引申意义上都向半个世界传播了冲击波。
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汤加#洪加汤加-洪加哈阿帕伊火山爆发的高分辨率葵花卫星图像 ��
我们的气象站记录到，当大气冲击波脉冲穿过新西兰时，气压出现短暂的峰值。pic.twitter.com/BfLzdq6i57
— NIWA Weather (@NiwaWeather) 2022年1月15日
这座火山通常没什么看头。它由两个无人居住的小岛组成，洪加-哈阿帕伊岛和洪加-汤加岛，在汤加首都努库阿洛法以北 65 公里处，海拔约 100 米。但在海浪之下隐藏着一座巨大的火山，高约 1800 米，宽 20 公里。
洪加汤加-洪加哈阿帕伊火山在过去几十年中 регулярно 喷发。在 2009 年和 2014/15 年的事件中，炽热的岩浆和蒸汽射流冲破海浪喷发。但这些喷发规模很小，与 2022 年 1 月的事件相比相形见绌。
我们对早期喷发的研究表明，这是该火山大约每千年能够产生的大规模爆炸之一。
鉴于海水应该冷却岩浆，为什么这座火山的喷发如此剧烈爆炸？
如果岩浆缓慢上升到海水中，即使在约 1200℃ 的温度下，岩浆和水之间也会形成一层薄薄的蒸汽膜。这提供了一层绝缘层，使岩浆的外表面冷却。
但是，当充满火山气体的岩浆从地下喷出时，这个过程就行不通了。当岩浆快速进入水中时，任何蒸汽层都会迅速破裂，使炽热的岩浆与冷水直接接触。
火山研究人员称之为“燃料-冷却剂相互作用”，它类似于武器级的化学爆炸。极其猛烈的爆炸撕裂了岩浆。连锁反应开始，新的岩浆碎片将新鲜的炽热内部表面暴露在水中，爆炸重复发生，最终喷射出火山颗粒并引起超音速爆炸。
洪加火山喷发的两个规模
2014/15 年的喷发形成了一个火山锥，将两个古老的洪加岛连接起来，形成了一个长约 5 公里的联合岛屿。我们在 2016 年参观了该岛，发现这些历史喷发仅仅是主事件的序幕。
通过绘制海底地图，我们发现了一个隐藏的“破火山口”，位于海浪下 150 米处。
破火山口是一个类似火山口的凹陷，直径约 5 公里。小型喷发（例如 2009 年和 2014/15 年的喷发）主要发生在破火山口的边缘，但非常大的喷发来自破火山口本身。这些大型喷发非常大，以至于喷发的岩浆顶部向内塌陷，加深了破火山口。
通过观察过去喷发的化学成分，我们现在认为小型喷发代表岩浆系统正在缓慢地自我补充能量，为大型事件做准备。
我们在古老岛屿的沉积物中发现了洪加破火山口过去两次巨大喷发的证据。我们在化学上将这些与 65 公里外最大的有人居住的岛屿汤加塔布岛上的火山灰沉积物进行了匹配，然后使用放射性碳年代测定法表明，大型破火山口喷发大约每 1000 年发生一次，最近一次发生在公元 1100 年。
有了这些知识，1 月 15 日的喷发似乎正按计划进行“大爆发”。
我们现在可以预期会发生什么
我们仍处于这次重大喷发序列的中间阶段，许多方面仍不清楚，部分原因是该岛目前被火山灰云遮蔽。
2021 年 12 月 20 日和 2022 年 1 月 13 日的两次早期喷发规模适中。它们产生了高达 17 公里的云层，并为 2014/15 年的联合岛屿增加了新的陆地。
最新的喷发在剧烈程度上有所升级。火山灰柱已经高达约 20 公里。最引人注目的是，它从火山向外几乎同心圆地扩散了约 130 公里的距离，形成了一个直径为 260 公里的羽流，然后才被风扭曲。
这表明了巨大的爆炸力——单靠岩浆与水的相互作用无法解释这种爆炸力。相反，它表明大量新鲜的、富含气体的岩浆已从破火山口喷发出来。
这次喷发还在整个汤加以及邻近的斐济和萨摩亚引发了海啸。冲击波传播了数千公里，从太空可以看到，并在约 2000 公里外的新西兰被记录下来。喷发开始后不久，汤加塔布岛的天空被遮蔽，火山灰开始落下。
近期喷发引起的洪加汤加-洪加哈阿帕伊火山#岛屿的变化。#雷达图像由 #Sentinel1 卫星于 12 月 10 日和 12 月 22 日拍摄。
在 @sentinel_hub 中处理的卫星数据#汤加 #火山 #洪加汤加-洪加哈阿帕伊 #SAR pic.twitter.com/TNxzxRJ3Ov
— kosmi (@kosmi64833127) 2021年12月23日
所有这些迹象表明，大型洪加破火山口已经苏醒。海啸是由爆炸期间耦合的大气和海洋冲击波产生的，但它们也很容易由海底滑坡和破火山口塌陷引起。
目前尚不清楚这是否是此次喷发的高潮。它代表着岩浆压力的重大释放，这可能会使系统稳定下来。
然而，警告在于火山先前喷发的地质沉积物。这些复杂的序列表明，每 1000 年一次的重大破火山口喷发事件都涉及多次单独的爆炸事件。
因此，我们可能会面临洪加汤加-洪加哈阿帕伊火山持续数周甚至数年的重大火山动荡。为了汤加人民的福祉，我希望不会这样。
本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。