黃石地殼只有5千米,扔顆威力最大的氫彈,黃石火山會被引爆嗎?

地質史上有過幾次「毀滅行星」級別的火山噴發,比如2.5億年前的的特納普超級火山(西伯利亞地盾火山,岩漿覆蓋700萬平方公里),直接引發了二疊紀晚期和三疊紀初期的第三次生命大滅絕。

還有則是5800萬年前的蘭格利亞火山噴發,其引起的溫室效應導致了地球上最大的蛇-泰坦巨蟒的出現,這種長度超過14米,體重超過1.1噸的巨型蛇類,能將鱷魚與巨龜當晚餐。

最近一次巨型火山噴發則是大名鼎鼎的黃石火山,64萬年前是它最後一次噴發,但在數百萬年內已經噴發過3次,另外兩次分別是210萬年前與130萬年前,按時間,它差不多又快噴發了。

地球上曾經噴發過的超級火山

假如黃石火山噴發,威力有多大?

2019年中,黃石火山地震頻繁,有感和無感地震的大幅度增加正在表示地下可能發生一些變化,因此也引發了全球人民的關注,黃石火山到底會不會噴發?萬一要是噴發,這影響得有多大呢?

黃石地區自1973年以來的地震(猶他大學通過 USGS)

2019年8月23日,《紐約時報》刊發了一篇標題為《超級火山,人類滅絕的最大威脅?》的文章,其中對黃石火山的威力做了簡短介紹,儘管篇幅不多,但足以讓大家認識到黃石火山的巨大威力。

黃石火山位于美國黃石國家公園內,火山口在懷俄明州的西北角,大約有72公里長,55公里寬,黃石公園則在美國國土的位置上也是偏向西北角,如下圖:

USGS(美國地質調查局)

模擬了黃石火山噴發的後果,黃石火山最近一次噴發出了1000立方千米的物質,也許大家沒啥概念,導致1816年無夏之年的1815年坦博拉火山噴發也就噴出50立方千米的物質,黃石火山至少是其20倍!

左四為黃石火山最後一次噴發物質多少示意圖,中左為1815年坦博拉火山,右中為1980年聖海倫火山(圖源USGS)

一旦發生噴發,將會把科羅拉多、懷俄明和猶他州的大片地區掩埋在高達三英尺(0.9米)的有毒火山灰中,這三個州有多大各位知道嗎?74萬平方公里,差不多接近美國國土面積的10%,當然後果遠不止這些:

USGS模擬的噴發火山灰影響范圍幾乎整個中西部都會陷入火山灰帶來的黑暗中,天空中都會彌漫著火山灰,火山周圍1000千米范圍內,火山灰與空氣水汽變成泥漿暴雨傾瀉下來,爆發泥石流,壓垮民房;

火山灰也將致人呼吸道嚴重過敏,汽車發動機熄火,植物枯萎死亡等等,農作物將被摧毀,輸變電系統將被破壞,可能導致大半個美國停電。

火山噴發的有毒氣體會使民眾中毒,食物和水受到污染;

上述是火山噴發後短期內出現的問題,中長期則是氣候系統會受到嚴重影響,火山噴發的硫酸氣體會在兩周內覆蓋全球,反射陽光,平均氣溫下降12~15℃,赤道都可能積雪;這個時間可能會持續2~3年,全球死亡人數可能超過10%。

扔顆威力最大的氫彈:能將黃石火山引爆嗎?

最大的氫彈威力是多大?現役威力最大的不過百萬噸TNT當量,但美國歷史上曾裝備過1500萬噸當量的MK-17,二前蘇聯則製造過當量達1億噸的沙皇炸彈,後因爆炸范圍影響太大減裝藥到5000萬噸,實際爆炸當量為5800萬噸左右。

沙皇炸彈但事實上氫彈的威力並不像原子彈存在天花板,當量是沒有上限的,因為就像原子彈可以作為氫彈的扳機一樣,而這一級氫彈又可以引爆下一級氫彈,使用三相彈的模式可以一級一級引爆下去,一直到它的當量無限大,比如100億噸也是可以的,因此如果要問氫彈能不能引爆黃石火山,那完全是可以的。

三相彈結構黃石火山下方的地殼有多厚?

所以一個問題很關鍵,黃石下方的地殼有多厚?它還能壓制火山多久?黃石火山是 蛇河-黃石熱點(Snake River Plain - Yellowstone hotspot)的一部分,最早在1600萬年前就噴發過,但它下方連著地幔柱,隨著板塊的移動,在美國國土上留下一連串的火山口:

黃石高原-蛇河平原火山區彩色陰影地形地形圖顯示了黃石熱點的軌跡當前的黃石公園下方的岩漿房也是歪斜的,但下方的地幔柱暫時並沒有找到新的出口,如果噴發的話仍然會從這個薄弱點上湧。

據USGS估計,這個巨型岩漿房位于黃石火山口下大約5~17千米的地方,長約90千米,寬約40千米,不過岩漿房內大部分仍然還是固體,只有5%~15%的熔岩,但這些是含矽量高達75%流紋岩岩漿,非常粘稠很難通過膨脹體積來減壓,所以這個壓力在黃石火山口下方不斷積聚,在未來某天將會引發驚天大爆發。

黃石火山口周圍的地形USGS設置了大量的監測站時刻監視黃石地區的地質活動情況,比如有感以及無感地震的監測,還有利用GPS以及合成孔徑雷達等多種手段監測地面位移與隆起的資料監測。

1996 年以來北緣變形源演化的四個干涉圖合成孔徑雷達的對黃石火山口的地形的觀測,從1995年起開始是隆起,到2001年時基本停止,然後在2004年又轉為沉降(圖A、B)。2013年底又恢復了以20-30公分/年的速度上升,但到2014 年3月30日發生Mw4.9級地震後突然逆轉為沉降(圖C)。下沉在2015年初停止,隨後又繼續發生了2016 年初開始的隆起事件(圖D)。

如何避免火山噴發?

科學家很難確定黃石火山什麼時候會噴發,但有一點可以肯定的是它不會立即噴發,但這就像一把達摩利斯之劍懸在人類頭上,鬼知道它什麼時候會落下,而且它的代價對于人類來說實在太大,那麼如何避免呢?

2017年時,NASA就曾以「能否阻止黃石火山噴發」為主題進行了一項深入研究,認為只要將其岩漿房降溫35%即可避免爆發,而方法則是向地下10千米處注入大量水,待其返回地面帶出大量的熱,這些水一直可以迴圈使用。

聽上去是不是很熟悉?這不就是地熱利用的套路?美國人就是這麼想的,而且成本也不高,只需34.6億美元,只是從現階段來說,向地下10千米處注入高壓水,並且要將其成功引出,這個難度頗高,如不理解,可以參考柯拉深鑽孔的鑽探經歷。

氫彈真的能引爆黃石火山?

氫彈無限當量一定會引爆黃石火山,但這個答案沒有任何意義!現在的關鍵是黃石火山是否已經處在了臨界階段,從InSAR(合成孔徑雷達)的觀測來看,黃死火山口一直在起起伏伏,這表示下方的能量已經有能力將厚達5~17千米的地殼頂起,這意味著什麼?

黃石火山已經處在了臨界狀態,在這個地殼的重量與岩漿房的壓力拉鋸戰中,地下的高壓的岩漿房的壓力已經占了上風,此時如果有一顆超級氫彈的助力,也許噴發就在瞬間發生。但問題是誰會做這種自盡的事情呢?

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