此前西西里岛卡塔尼亚大学的火山学家Carmelo Ferlito在《地球科学评论》上发表的一篇论文中指出，埃特纳火山与其说是一座火山，不如说是一个巨大的温泉。他并没有像一些出版物所暗示的那样，声称已经发现证据表明埃特纳火山不是火山，但表明它有一些不同于其他火山的特性。埃特纳火山是位于西西里岛东北部的一座火山，位于意大利的最南端。它是欧洲最高的火山，因其活跃而闻名。除了喷出成吨的熔岩，它还释放出大量的蒸汽、二氧化硫和二氧化碳。正是这些其他的排放物使费利托确信，火山正在发生着一些不同的事情。围绕火山的大多数理论都表明，蒸汽、二氧化碳、二氧化硫和其他被困在岩浆中的气体，在从火山喷发出来之后，当岩浆冷却下来时，就会释放到空气中。
图片：CC0 Public Domain
博科园-科学科普：但是没有人能够解释为什么埃特纳火山的岩浆释放出这么多气体。要使埃特纳火山产生尽可能多的水和气体，它需要产生10倍于它的熔岩。这是因为并不是所有由埃特纳喷射到空气中的蒸汽和气体都从岩浆中释放出来，相反，它们驻留在地下的小洞和水池中，当它们变热时，就会被迫浮出水面。费利托还指出了另一种理论的问题。这种理论认为，火山内部的岩浆在喷发之前，可能会释放出蒸汽和气体，从而导致岩浆回落到火山中。如果是这样的话，火山就会像气球一样膨胀。蒸汽的来源可能是火山下面或附近的水袋，这些水袋变成蒸汽上升到表面，然后释放出来——就像温泉一样。火山喷发出的气体化学成分（用来监测火山活动的变化）可以根据上升到表面的气泡的大小而变化，并与它们喷发的方式有关。
发表在《自然地球科学》(Nature Geoscience)上的研究结果可以用来改善对某些火山威胁的预测。一组科学家，包括来自剑桥大学的火山学家和数学家，通过对K-夏威夷的劳厄火山。在世界上的许多火山中，气体的排放经常被监测，以帮助预测火山爆发。不同气体(如二氧化碳和二氧化硫)的产量或比例的变化预示着火山活动的变化。火山学家认为，这些化学变化反映了地壳中岩浆的涨落，但新的研究表明，火山气体的组成也取决于上升到地表的气泡大小。直到最近一次壮观的火山喷发在火山侧面出现裂缝，K-劳厄火山山顶火山口有一个巨大的熔岩湖。熔岩湖的运行在由大气泡从岩浆中喷出的火焰“飞溅”和更温和的气体释放之间交替，伴随着熔岩缓慢而稳定的运动。
2018年Kī劳埃亚火山喷发，图片：Clive Oppenheimer
在过去火山气体是直接从蒸汽喷口和叫做喷气孔的开口取样。但对于直径200米、位于陡峭的火山口底部的熔岩湖来说，这是不可能的。相反研究小组使用的是红外光谱仪，这项研究的共同作者，来自夏威夷火山观测站(美国地质调查局)的Jeff Sutton和Tamar Elias使用红外光谱仪进行日常火山监测。该装置位于火山口边缘，指向熔岩湖，每隔几秒钟就记录下大气中的气体成分。在活跃和温和的活动阶段都测量了含碳和含硫气体的排放。每一个单独的测量被用来计算火山气体的温度。科学家们立即感到震惊的是气体温度从1150摄氏度（熔岩的温度）下降到900摄氏度左右。剑桥大学地理学系的克莱夫·奥本海默博士说：在这样的温度下，熔岩会结冰，一开始，无法理解为什么这些气体会比在湖中流动的熔岩冷得多。
这个谜题的线索来自于计算出的气体温度的变化——当熔岩湖平静时，温度是高的，当熔岩湖猛烈冒泡时温度是低的。“我们意识到这可能是因为气泡的大小，”合著者安迪·伍兹教授说，他是剑桥大学BP研究所的主任。“更大的气泡在岩浆中上升得更快，在压力降低时迅速膨胀，就像气泡在一杯碳酸饮料中上升一样;气体因为膨胀而冷却。当较小的气泡相互碰撞并合并时，就会形成较大的气泡。伍兹和奥本海默建立了一个数学模型来解释这个过程，这个模型与观测结果非常吻合。但从夏威夷的气体观测中还发现了另一个惊人的发现。由于温度较低，大气泡的排放比预期的更容易氧化，二氧化碳与一氧化碳的比例更高。
图片：Sarah Collins (Cambridge University)
通常认为诸如二氧化碳和一氧化碳(或二氧化硫和硫化氢)等火山气体的化学平衡受周围液体岩浆的化学控制，但新的发现表明，当气泡足够大时，气体冷却时，大部分气体会遵循自己的化学途径。当熔岩湖处于最活跃状态时，二氧化碳与一氧化碳的比率是最稳定状态时的六倍。科学家们建议，当气体测量被用来预测火山活动的主要变化时，应该考虑到这种影响。气体测量对监测和危险评估至关重要，研究报告的撰写者之一、夏威夷火山观测站的塔玛尔·埃利亚斯说：通过对火山下岩浆活动的进一步了解，可以更好地解释我们的观测结果。这一发现还有另一层含义——不是为了今天的火山爆发，而是为了数十亿年前地球大气的演化。火山在地球深处释放出的气体可能比我们想象的还要多。如果大气中含有更多的氧气，就会产生一层臭氧层，从而防止来自太阳的有害紫外线，从而促进陆地上生命的出现和生存。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《地球科学评论》,《Nature Geoscience》｜研究/l来自：剑桥大学，DOI: 10.1016/j.earscirev.2017.10.004，DOI: 10.1038/s41561-018-0194-5
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