本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
超级火山是比普通火山爆发强大数千倍的火山爆发。这类爆发会对局部生态环境造成重大破坏,并对全球气候产生深远影响。从地质时间尺度来看,它们发生得相当频繁。
火山学家使用火山爆发指数(VEI)来根据火山爆发时喷出的火山灰量对火山爆发进行分类。VEI分为 8 个等级,其中 VEI-8 级的爆发被认为是“超级火山爆发”,喷出 1000 立方公里或更多的火山灰。
在整个人类历史上,我们的物种遇到过一次已知的超级火山爆发。这次爆发发生在约 74,000 年前印度尼西亚的多巴湖,可能导致了基因瓶颈,并减缓了人类向亚洲和澳大利亚的扩张。然而,VEI-7 级的爆发(喷出 100 立方公里火山灰的爆发)相对规律地发生(在过去 2,000 年里发生了 4 次)。
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我最近采访了德克萨斯大学的古生态学家罗伯特·杜尔博士,讨论了人类历史上过去发生的重大火山爆发。杜尔博士研究数千年时间尺度的气候变化,并发现了大约在公元 536 年在现代萨尔瓦多的伊洛庞戈湖发生重大火山爆发的证据。他认为,这次爆发是造成公元 536-537 年北半球有据可查的极端全球天气事件的原因。
我认为,了解过去重大火山爆发如何影响人类文明将使我们有机会为未来发生的这些爆发做好准备。
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卡德尔·拉斯特:伊洛庞戈湖的爆发有多大?
罗伯特·杜尔:伊洛庞戈湖的爆发是 6.9 级的爆发。震级尺度比 VEI 更准确。将爆发归类为 6.9 级显然比将其标记为 6 级或 7 级更精确。但这几乎是 VEI-7 级。然而,估计值要上升不需要太多新的数据点。我们收集的样本越多,就越能更好地计算出爆发的总体积。岩浆体积约为 39 立方公里。
卡德尔·拉斯特:有没有估计有多少人直接死于伊洛庞戈湖的爆发?如果有,它们是如何估计的?
罗伯特·杜尔:在伊洛庞戈湖爆发期间,有 40,000 到 80,000 人丧生。我们使用了基于该地区定居模式的人口密度假设。一些最初的密度估计表明,火山附近每平方公里有 72 人。然而,我选择更保守的做法,估计每平方公里有 20-40 人。由于火山爆发影响了 2,000 公里的区域,这表明在大萨尔瓦多地区有 40,000 到 80,000 人死亡。
卡德尔·拉斯特:伊洛庞戈湖非常靠近玛雅文明。整个玛雅文明都会受到这次火山爆发的影响吗?我们是否知道这次爆发导致了古典时期的“玛雅中断”?
罗伯特·杜尔:整个玛雅文明都会受到影响。整个玛雅东南部高地肯定会直接受到影响。该地区是许多陶瓷类型和主要黑曜石采石场的来源。有一些城镇被完全摧毁了。然而,我们对玛雅中断的了解并不像我们本可以知道的那么多。我们的发现将引发更多关于这方面的研究。我们知道玛雅中断大约始于公元 534 年,并持续了 30 年。这些都是粗略的日期,但我们知道的是,这次爆发发生在古典时期的中间。在此期间,纪念性建筑停止了。政治联盟发生了变化。最令人兴奋的发现之一是,这次爆发与最大的中美洲城市特奥蒂瓦坎的衰落同时发生。特奥蒂瓦坎是一个阿兹特克城市,人口为 20 万,大约在公元 550 年左右衰落。我们需要更好地了解他们与玛雅人的联盟如何导致了这次崩溃。
卡德尔·拉斯特:研究人员是否知道为什么这次爆发没有结束玛雅古典时期?
罗伯特·杜尔:玛雅低地的权力发生了重大转变。似乎发生的情况是,一些地区受益,而另一些地区则损失惨重。所有的城市都覆盖着一层灰烬,但有些城市只覆盖了大约一厘米厚的灰烬。我认为,肯定有难民流向尤卡坦半岛北部一个基本上未受影响的城市的大中心。我认为,未来的研究将告诉我们更多关于这些难民在后玛雅古典时期所扮演的角色。
卡德尔·拉斯特:您对伊洛庞戈湖爆发(公元 536 年)与查士丁尼瘟疫(公元 541-542 年)之间的联系有何看法?
罗伯特·杜尔:这当然是可能的。瘟疫确实是在火山爆发后爆发的。爆发产生的全球性尘埃持续了 18 个月,当时在北半球持续了 18 个月。持续了两个夏天。这段时间也是一个异常寒冷的时期。总的来说,气候变化可能导致了该事件的发生。
卡德尔·拉斯特:1815 年,印度尼西亚发生了 VEI-7 级爆发。坦博拉火山爆发。从历史记录来看,我们对公元 536 年爆发和 1815 年爆发的气候影响之间的主要相似之处和差异了解多少?
罗伯特·杜尔:坦博拉火山是伊洛庞戈湖火山爆发的最佳类比。它们是震撼世界的爆发。它们产生了类似的影响。就坦博拉火山而言,它造成了 1816 年的无夏之年。就伊洛庞戈湖而言,它造成了无夏之年:公元 536-537 年。你不会储存能持续两年的食物。在北半球,你在夏天种植它,然后保存起来过冬。
卡德尔·拉斯特:考虑到这些爆发是多么危险,古生态学家和火山学家是否已经发现并考虑了所有潜在的超级火山?火山学家是否有可能预测下一次超级火山爆发?
罗伯特·杜尔:我们无法预测下一次超级火山爆发何时发生。已知有一些超级火山反复爆发。例如,黄石火山在过去的两百万年里爆发了三次。这是我们应该关注的事情。当然,黄石火山正在被监测,但我们无法预测它何时会再次爆发。
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我认为杜尔博士的研究可以教给我们很多关于重大火山爆发如何影响人类文明的知识。很明显,VEI-7 级或接近 VEI-7 级的爆发有能力破坏文明,甚至使全球气候改变多年。此外,其他古生态学家的研究表明,VEI-7 级的爆发以惊人的规律性发生在数千年的时间尺度上。因此,谨慎的做法是识别高风险火山并为这类事件做好准备。
VEI-8 级爆发造成的危险甚至更高。它们对我们生存的威胁可能与小行星一样严重。在我看来,有太多的假设情况无法确切知道 VEI-8 级的爆发今天会对我们的全球文明产生什么影响。然而,可以想象的是,如果我们在不久的将来遇到 VEI-8 级爆发,公元 536 年在中美洲局部发生的情况可能会在全球范围内重演。
最后,我想补充说,我并不是想危言耸听。然而,如果我们想创造一个稳定的全球文明,我们就必须为发生在比我们习惯考虑的时间尺度更大的自然事件做好适当的准备。