陈正全 樂兮 苏小七

2022年1月15日凌晨，南太平洋岛国汤加的海底火山突然喷发，引起了全世界的关注。此次火山喷发是21世纪以来最为剧烈的一次。自然灾害固然可怕，但生命的诞生也离不开像火山这样的地质活动。

地球的青春痘

火山最令人恐惧的或许是那灼热通红的熔岩流，它的温度可高达1200℃，将流经之处吞噬殆尽。熔岩流看起来十分可怕，但其实它有粘性，流动速度不算太快。

更为可怖的，其实是喷发出的火山碎屑与气体混合成的火山碎屑流。它的速度可达300米/秒，温度也可达800℃，夹杂着冰雹般的大小石块、能钻入肺泡可致窒息的极细火山灰，再混入高浓度的二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、甲烷等有毒气体……置身其中，几乎没有任何生还的可能。

历史上，古罗马名城庞贝就是被火山碎屑所掩埋。公元79年，维苏威火山喷发，仅仅18小时，庞贝古城就被漫天袭来的超过100亿吨的火山碎屑全部埋没，最深处达到了19米。那些狂奔、攀爬、抱头、蜷缩、甚至还在嬉戏、熟睡的人们，都永远被凝固在了生前的姿势。

现在，尤其是经过欧洲的一些飞机航线，经常得“绕”着火山飞。直径小于2毫米的火山灰无孔不入，它们非常坚硬，摩擦损害机械，还可能带电，干扰电子仪器;尤其当它们被吸入发动机，在高温中熔融又结晶，附着在零件上，极易导致引擎故障，甚至使飞机就此“瘫痪”在半空中。

NASA认为，对人类而言，超级火山的爆发，其实比任何小行星的撞击都可怕。目前地球上大约有20座随时都可能爆发的火山，其中最危险的是美国黄石公园火山——世界上最大的活火山之一。

距今210万年前，黄石发生了史上最大的火山喷发之一。威力足足超过8.0级地震10000倍，火山烟灰冲击上了10万米的高空，直达地球极光所在的热层——广岛投下的“小男孩”原子弹的浓烟只有1万余米，在它面前真只是个小男孩。

今天，这里仍暗流涌动，地下被发现有180万平方千米、接近于墨西哥大的岩浆房，距离地表最近处只有8公里，而且还在不断膨胀。

生命的基础

火山这么可怕，那没有火山就好了？

如果把视线放大，你会发现，拥有火山，对地球来说，反而是一种幸运。这还得从46亿年前，地球刚形成时说起。

46亿年前的地球，远不是现在湛蓝宁静的模样。刚刚撞击形成的地球充满热量，表面覆盖的全是炽热火红的岩浆，没有大气也没有水，可以说就是一个“大火球”。

在冰冷的宇宙里，地球逐渐开始冷却，密度大的元素沉去地心，密度小的浮向表面。表面的岩浆冷却形成一层“外壳”，越向地心温度则越高，最终形成了由外向内的“地壳-地幔-地核”结构。

其中，地幔由固体岩石构成，但它具有塑性，也就是可以进行“蠕动”。其中一层岩石发生了部分熔融，带着点儿“液态”的岩浆，地质学上叫作软流圈。火山喷发的岩浆，主要就来源于这里。

地核内核源源不断地向外散发着热量。由于液态外核可以流动，地幔岩石可以蠕动，其中的物质受热都可以上升，这些热量便在不同圈层间一路“接力”冲上地表，就形成了火山。完成“接力”后，物质冷却下降，回去再受热上升，这便形成了一圈圈的热对流。

液态外核和地幔中都有这样的热对流。液态外核里含有许多铁镍等导电的金属物质。在热对流和地球自转共同作用下，电磁感应便形成了地磁场。

持续的地幔对流和火山活动，将热量不断带离地核，使导电物质得以冷却下降。这些对流活动速度刚刚好，地球便拥有了稳定且强大的地磁场。

地球的原始大气主要是氢和氦，但它们质量极小，很快就被太阳风吹走了。是火山，不断喷发出大量二氧化碳、水蒸气、氮、臭氧等，形成了早期大气。地球引力加上地磁场，便将大气“锁”在了地球上。

当地球进一步冷却，大气中的水蒸气变为液态降下来，汇集在低洼处，就形成了原始海洋——水与火看似不容，但这些水有相当一部分就来源于火山。

火山喷发出二氧化碳进入大气，二氧化碳又溶解于雨水中落在地表岩石上，与之发生化学反应释放出碳元素和矿物质。它们随河流汇入海洋，形成海底的碳酸盐沉积;随板块俯冲与重熔，碳元素回到地幔，再由火山喷发而出。

火山喷发出二氧化碳进入大气，二氧化碳又溶解于雨水中落在地表岩石上，与之发生化学反应释放出碳元素和矿物质。它们随河流汇入海洋，形成海底的碳酸盐沉积;随板块俯冲与重熔，碳元素回到地幔，再由火山喷发而出。

这便是地球独有的碳循环，而火山就是其中的一个恒温调节器。宾夕法尼亚大学地球物理学家布拉德·福利说，“如果火山没有将二氧化碳送回大气中，地球会变得非常冰冷，甚至封冻住。”

现在还有研究认为，在火山的化学环境中，无机物转化成了有机物;而这，正是生命出现的第一步。

火山塑造了一切

地球表面的岩石圈非常坚硬，地幔里的热对流则不断“冲击”着它，让地球表面的岩石圈像碎蛋壳一样被分为许多硬块。这便是板块构造。现在，地球是太阳系中唯一拥有活动构造板块的星球。

地球表面，地幔“驮”着板块们缓慢移动着。所以，板块与板块相遇的地方，常会发生挤压、碰撞、俯冲等活跃的构造运动，90%的火山活动出现在这里。

还有一些火山位于板块内部，来自2900千米深的核幔边界的热流直接“冲上”地壳，像柱子一般，被称为地幔柱，它们形成了热点火山。

从地幔不断上涌的岩浆，使得陆地裂开，海水涌入裂口，岩浆不断喷发，形成增生的洋中脊，这是地球上最广泛的火山活动区域。

熔岩遇水冷却后，构成了新的海底，不断扩张将两侧的陆地越推越远，海洋也向外生长。

但当海洋扩张到一定程度时，密度更大的海洋地壳，会在与密度更小的陆地的交接处发生俯冲，海底物质便回归地幔，海洋开始消减，直至完全闭合。

这过程中，两侧陆地将发生碰撞，形成造山带，地球上最宏伟的喜马拉雅山脉就是如此形成的。现在的青藏高原，在几千万年前还是一片浩瀚的海洋，残留的海洋在高原上留下了大大小小的湖泊。有一种看法认为，青海湖最初就是由还存留在陆地上的海水汇集而成的。

洋中脊火山系统使得海洋生长，推动大陆分离，最终地球变为了现在的“七大洲五大洋”模样。板块分离出现了环境隔离，再加上不同气候带的作用，生命便逐渐分化了现在差异巨大的物种。

如今，70%的地球表面都是火山岩，其中海底几乎全由火山岩组成。火山喷出了丰富的地形地貌，熔岩冷却形成高山、高原、丘陵、岛屿……中国的内蒙古高原、峨眉山地区、涠洲岛、澎湖列岛等的形成，都与火山有关。

可以說，正是火山，塑造了地球如今的模样。

“幸运”的地球

放眼全宇宙，能像地球这么“幸运”的星球可真不太多。

太阳系里，星球结构与地球十分相似的水星，体积小，冷却速度较快，它的地幔外区已冷却。在过去的10亿年中，水星的火山喷发和熔岩流都已停止，没有地幔与火山带走热量促进对流，水星的磁场已经减弱到强度只有地球的1%;加上离太阳距离最近，远不足以抵挡太阳风。水星上的大气已经全被吹跑了，上面也没有水。

大小是地球的一半、距太阳更远的火星，冷却速度更快。曾经熔融的地核，可能已经固化;内部没有活动的岩浆，也没有火山活动。火星的磁场近乎消失，只有地球的1/800。火星上曾有降水冲刷的痕迹，说明它很可能拥有过大气和海洋。但现在已经失去了稳定的大气，大气密度只有地球的1%。因此，许多地质学家认为，火星可能就是地球演化的下一阶段，换句话说，也就是没有火山，也没有地质运动之后，地球归于平静的未来。

可以说，火山活动，就是一个星球具有“生命力”的象征;它就像人类青春发育期时，激素分泌旺盛所冒出的“青春痘”。

如果没有了火山，那么这颗星球也就没了心跳，没有了推动着一切代谢与重生的力量。不会有大气和海洋，更不会有生命，只能慢慢暴露在宇宙中，归于沉寂。

陈正全：中国地震局地质研究所助理研究员

编辑    沈不言   786559681@qq.com