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在轟動一時的奇幻系列電影《魔戒:權力之戒》中,主要反派之一邪惡的阿達爾將一條河流引入休眠火山下迷宮般的隧道,引發了火山噴發。 這將周圍的景觀變成了荒涼的魔多土地——建立了《魔戒》電影中重要的獸人王國。
這個戲劇性的、毀滅性的計劃讓許多觀眾想知道這個奇幻的地球化情節背後是否有任何真正的科學依據。 能真的是「工程化」的嗎?
火山爆發到底是什麼?
火山爆發熔岩,稱為,溫度在 700 至 1,300℃ 之間。 火山爆發可以是噴發性的,形成熔岩流,也可以是爆炸性的,將大塊岩漿和岩石、細灰和火山氣體噴射到大氣中。 《權力指環》中的末日火山(Mount Doom)或奧洛德魯因(Orodruin)被描述為後者的出色表現。
一些是由岩漿中大量火山氣體引起的。 另一些則稱為水力火山爆發,當岩漿與外部水(例如地下水、海洋、湖泊、河流、冰川或冰蓋)接觸時就會發生。將其過熱至蒸汽。
岩漿的熱能在蒸氣膨脹時轉化為爆炸性機械能,這個過程稱為熱爆。
火山能創造魔多嗎?
人們目睹了許多水火山爆發,例如 1963-1964 年蘇爾特塞火山在冰島,致命的2019法卡里紐西蘭懷特島火山,以及2022年東加的洪加湯加-洪加哈派火山。
對此的實驗模擬已經在實驗室規模上進行,使用了少量的重熔熔岩和類似材料。
水力火山爆發理論是基於我們對水如何在核電廠和其他發電站中充當冷卻劑流體的理解。 在核反應器中,放射性燃料(通常是鈾)在經歷高溫時會產生熱量。在反應爐的核心。
這個核心被一個它被燃料加熱並轉化為蒸汽來驅動渦輪機發電。 如果堆芯過熱,由於冷卻劑水逸出(可能是由於安全殼水庫損壞),殘留的水可能會過熱並爆炸。 這發生在 1986 年烏克蘭切爾諾貝利核電廠災難期間,以及 2011 年核災難在日本福島。
為了在這種燃料-冷卻劑相互作用期間產生最大的爆炸強度,水與燃料(或岩漿)的比例必須恰到好處。 核爆研究顯示水與燃料的最佳比例在2至5,而在火山學中它是關於0.1至0.3。
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如果水太少或太多,就會產生蒸汽,但爆炸是局部的、小規模的,岩漿會冷卻、破裂和凝固。
那麼,我們真的可以創造自己的魔多嗎?
引發水火山爆發並不容易。 將足夠的水注入地球表面下數公里處的休眠或活火山的岩漿庫中是不可能的,因為那裡沒有末日山般的隧道,只有高度壓縮的緻密岩石。
火山口內有活躍熔岩湖的火山不會有河流注入其中,因為火山口將棲息在火山的高處。 即使將水倒在熔岩湖表面也會產生大量蒸汽,但不一定會產生強烈的爆炸性噴發,因為水會導致熔岩表面形成冷卻的固體外殼。
唯一的大規模水火山爆炸性噴發發生在大量岩漿迅速噴發穿過地下水、湖泊或海洋等水體,並與其劇烈混合,引發爆炸性相互作用(例如冰島蘇爾特西;洪加湯加-洪加哈'阿派,東加)。
為了引發這樣的水火山爆發,我們需要透過傳播數公里深的巨大裂縫網絡,將大量岩漿從地殼深處的儲層轉移到地表。 即使使用所需的規模,這幾乎是不可能的。 所以,不幸的是,《力量指環》的主張只是一個幻想。
如果我們真的設計了火山爆發,地球會發生什麼事?
即使我們可以設計一個,我們可能不想這樣做。 全球氣候受到大規模火山爆發到平流層的火山氣體和細灰的影響火山爆發。
這些氣體可以形成硫酸液滴,形成霧霾,反射入射的太陽輻射,導致全球大氣變冷。 此外,懸浮在平流層中的大量細灰也會將太陽輻射反射回太空。
歷史上中等規模的火山爆發對全球氣溫的影響很小。 只有巨大的、爆炸性的超級噴發才有可能導致全球大氣冷卻多年,從而引發重大的全球變冷事件。
這種試圖控制氣候的人造(或獸人)地球工程建議存在巨大問題。 首先,如上所述,物理上不可能引發大量岩漿噴發。 即使我們可以,我們也無法控制超級噴發造成的冷卻量。 我們真的希望大陸冰蓋吞噬歐洲、亞洲、北美,並隨之而來的寒冷氣候難民潮嗎?
細灰覆蓋全球大地將會導致農作物歉收、飢荒和植物中毒。水庫。 細灰也會滲入包括發電廠在內的機械,導致其故障。
我們留下的可能在宜居性和恐怖方面與魔多相似——不適合中土或地球。