歷史已經證明,火山爆發可能非常危險。 還有一些東西可以讓他們更是如此。 當熔岩與水接觸時,它會劇烈爆炸,就像夏威夷的基拉韋厄火山就是如此和冰島的埃亞菲亞德拉冰蓋 - 但這並不總是發生。
問題是,我們真的不知道為什麼這些爆炸只是有時會發生。
所以,只有一種合乎邏輯的反應。 將一堆岩石煮至融化,然後將其與水混合,試圖找出為什麼有時會產生爆炸,有時不會。
正如您可能已經猜到的那樣,這正是美國布法羅大學的地質學家團隊一直在進行的長期、持續的研究。
“如果你想像火山爆發,你會發現有強大的力量在起作用,而且這不是一件溫和的事情,”英戈·桑德爾說布法羅大學地質災害研究中心的教授。 “我們的實驗正在研究當水被困在熔岩中時會發生什麼的基本物理學。”
製作熔岩其實沒那麼困難。 您只需要正確的工具,例如高效能的感應爐,以及合適的岩石類型。
(英戈·桑德)
Sonder 和他的團隊使用玄武岩,一種火山岩,然後將其放入爐中大約四個小時,直到它變得又熱又熱 - 大約在 1,200 到 1,350 攝氏度(2,192 到 2,462 華氏度)之間 - 這與天然熔岩溫度較高。
熔岩準備好後,將其倒入絕緣鋼箱中,並向其中註入水。 添加水後,錘子將柱塞推入熔岩-水混合物中以引發爆炸。
結果就是所謂的熔融燃料冷卻劑相互作用,其中熱流體(燃料)與冷卻劑相互作用產生劇烈反應。 它通常在工業安全的背景下進行研究,因為這些反應可能非常危險 - 例如切爾諾貝利,三哩島和福島核災就是證明,舉一些更極端的例子。
但這些相互作用在火山中也可能非常危險,產生蒸氣爆炸可以讓「熔岩炸彈」飛舞,正如我們今年早些時候看到的那樣,當時基拉韋厄火山爆發時就出現了這樣的熔岩團毀了一艘遊覽船。 (沒有人死亡,但有些人受傷相當嚴重。)
到目前為止,該團隊從這些實驗中產生的數據集相當小,在研究人員確認他們的結果之前還需要更多數據集。 但這個過程已經幫助團隊確定了一些趨勢。
到目前為止,他們發現,當注入點上方的熔岩柱中存在約 35 公分(13.8 英吋)的熔岩時,就會自發性發生爆炸。
他們還發現,當以更快的速度注入水以及使用更高的坩堝時,爆炸會更大。
已經有1983年的先前研究,當時德國科學家也發現,更高速度的注水會產生更強大的爆炸。 然而,他們使用的熔岩量要小得多,因此佈法羅大學團隊的研究建立在這個基礎上。
還有更多的熔岩爆炸工作要做。
“這項研究仍處於早期階段,因此我們還需要幾年的時間才能研究影響熔岩或岩漿遇到水時會發生什麼的因素的整個範圍和組合,”地質學家格雷格·瓦倫丁說布法羅大學地質災害研究中心主任。
“然而,我們所做的一切都是為了改變現實世界。了解與火山有關的基本過程將最終幫助我們在火山爆發時做出更好的預測。”
同時,如果您對熔岩科學感興趣,您應該看看雪城大學熔岩項目,在過去的幾年裡一直在做一些令人著迷的事情,例如將熔岩倒在冰上看看會發生什麼。
該團隊的研究成果發表在地球物理研究雜誌:固體地球。