拯救美國 一個阻止超級火山爆發的設想

摘要 建議在黃石公園火山周圍地下挖掘長達幾百公裏的水平隧道,從熔岩室中排出15平方公裏以上的熔岩,把黃石火山的爆發推遲大約6000年。

美國國家地理雜誌2011119日發表一篇文章,披露黃石公園自2004年以來發生了前所未有的地表隆起:
http://news.nationalgeographic.com/news/2011/01/110119-yellowstone-park-supervolcano-eruption-magma-science/

火山地帶的地表隆最常見的原因是地下岩漿上升,因此它往往是火山爆發的前兆。比如,冰島火山爆發之前也發生了地表隆起現象。黃石公園火山也稱超級火山,它 的爆發將毀掉大半個美國,升起的火山灰在地球上遮天蔽日,將會給全世界帶來嚴重災難。現在已經有兩部電影描述了這一場人類災難,一部是BBC製作的超級火山,另一部是“2012”

由於擔心引發恐慌情緒,權威性媒體對這一威脅的報道甚為謹慎。前文中曾提到,科學家一度認為地表隆起可能是黃石火山即將爆發的前兆,但是,直到地表隆起有所減緩,他們才在大眾媒體上公開了當時的擔憂。

雖然地表隆起的減慢是一個好消息,但是人們並不能因此而放鬆 警惕。第一,有關方麵不會把最危險的信號及時通知公眾,實際情況可能比我們所了解的更為嚴重;第二,不排除這一隆起過程在經曆短暫休息之後再繼續下去;第三,黃石超級火山遲早要爆發,該地曆史上發生了3次超級火山爆發,平均間隔60-70萬年,現在距上一次爆發已經過了大約64萬年。

黃石火山的根源是地下的一個長85公裏寬45公裏的巨大熔岩室,深度在5公裏到16公裏之間。熔岩室下麵有一個很長的管道通入地心深處,地底下下的熔岩通過它不斷湧入熔岩室。這些熔岩在積累到一定程度時就會激發火山爆發。

因此有人提出了一個方案,建議從火山口往下鑽一個洞,把地底下火山熔岩室內的熔岩部分釋放出來,減輕壓力,阻止火山大規模的爆發。這一設想有兩個缺陷,如果這一通道太小,它很容易被上升的熔岩堵塞;如果通道太大,它又可能引起火山爆發。

這裏我們提出一個新方案:在地底下挖一個長達幾百公裏的隧道係統,把熔岩引入到這一隧道之內。一方麵,隧道直徑比較大,不會立即被阻塞,另一方麵,由於在地下隧道非常長,流出的熔岩在到達隧道終點之前已經失去了爆炸性的能量,不會對地表造成破壞。

假設隧道高和寬各位10米,那麽一個150米的隧道可以存放15平方公裏的熔岩。黃石公園的熔岩室總容量是15千平方公裏。雖然15平方公裏的熔岩占其中的0.1%,但其作用不可忽視。首先,每次火山爆發並不會把熔岩全部噴出,在曆史上,大爆炸所噴出的熔岩在1500平方公裏左右。因此15平方公裏的熔岩占了其中的1%。其次,為了噴發著1500平方公裏的熔岩,進行了長達60萬年的積累。按此速度計算,積累15平方公裏的熔岩需要花費6000年左右。因此,減少同樣數量的熔岩有可能把火山的爆發推遲6000年。這對於解除人類眼前的危機已經足夠。

在地球上有多個地點存在火山熔岩流過的熔岩隧道,其中最長的隧道在澳大利亞,長度達150英裏。這一事實為熔岩隧道的可行性提供了一個證據。黃石火山熔岩室的深度在5公裏以下,目前人類挖掘的最深的隧道已經達到地下5公裏處。這說明現有技術有能力挖掘一個接近熔岩室頂部的隧道。黃石公園由上次噴發的火山岩堆積而成,海拔2公裏。在150公裏之外,可能隻需要下挖3公裏就可以水平進入火山熔岩頂部區域。

 火山熔岩的流動速度取決於它的成分。黃石公園火山熔岩中90%是流紋岩(Rhyolite),10%是玄武岩(Basalt)。後者流動性強,前者流動性弱。玄武岩最快的流動速度是每小時30-60公裏,流紋岩最慢的流動速度是每天幾米。因此,岩漿充滿150公裏隧道所需的時間在1天至41年之間。

上述方案還有問題需要研究和解決。人類從未 做過這一嚐試,我們也沒有查到任何人提出過這一設想。因此,各方麵的問題還有待學術界進行研究和討論。一個難點是怎樣在火山熔岩高熱地帶挖掘隧道。我們認 為,在不適合人工操作的地帶,首先可以考慮使用自動控製的機械裝置進行挖掘,其次可以考慮各種爆破裝置。在上述兩種方案都難以使用的情況下,期望火山熔岩 的內部壓力能夠推動緩慢推動岩石移動。

另一個需要研究的問題是具有爆炸性質的流紋岩在幾百公裏長的隧道中的運動情況。火山熔岩室內的熔岩處於高壓狀態,流紋岩中包含大量壓縮氣體,火山爆發過程中,熔岩經過10公 裏左右高度的管道的上升到地麵,上升過程中壓力逐漸減少,壓縮氣體被釋放,產生爆炸性的噴發。在一個長達一百公裏的地下水平隧道中,壓力釋放過程必定比自 然界中火山爆發過程緩慢得多。我們預期,即使熔岩能夠到達隧道的出口,由於經曆了一百多公裏的緩衝,流出的熔岩不會產生破壞性的後果。 但是,岩漿在一百多公裏水平隧道中究竟會以什麽方式運動,還需要更多的研究。

對於這一方案,可以首先借助小型火山進行試驗,通過試驗來了解方案的可行性,研究熔岩在水平隧道中的流動特性,以及研發高熱熔岩附件的隧道開發技術。

這一項目工程量巨大,從研究到實施可能要耗 費十幾年到幾十年,但是我們所麵對的是一場毀滅人類的災難,無論多大的代價都需要付出。黃石公園剛剛經曆了一場驚心動魄的地表隆起過程,我們很幸運地看到 這一過程暫時停頓下來。我們不知道什麽時候危險會再次降臨,如果現在不做準備,到時可能為時已晚。

本文以“創思”筆名首次發表於千人計劃論壇,轉載需注明。

創思原創 版權所有 2011223

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