冷知識：海水滅不了海底火山？！

2022年1月15日，南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山爆發：從火山噴出的氣體、煙霧和灰燼直沖天空，高達20公里，制造的巨大聲波連遠在北半球的美國都能聽到，引發的海嘯也讓日本拉響了海嘯預警……那些如世界末日來臨般的場景，至今讓許多人心有余悸。

這是21世紀以來最強的一次火山噴發，噴發等級在5～6級之間，大概百年一遇。但人們也注意到，雖然洪阿哈阿帕伊島海底火山在海底的高度達1800米，寬度達20公里，火山口卻距離海面還有150米，并沒有露出水面。這讓很多人心中充滿疑惑，海底噴發的火山為什么能引發如此強烈的連鎖反應，海水不是應該能澆滅它嗎？

事實并非如此。

地球是一個充滿海洋的行星，海洋占了地球表面積的71%，所以地球上大部分火山都在海底。由于地理位置偏遠、自然條件惡劣以及技術限制等原因，研究海底火山非常困難，目前相關研究并不多。但有一點十分確定，那就是海水巨大的壓力和冷卻能力，肯定會讓火山在海底和陸地經歷兩個完全不同的噴發過程。

之所以說是“冷卻”而不是“澆滅”，是因為火山噴發的并不是火，而是高溫流體——巖漿。巖漿是熔融狀態下的巖石，發光不是因為它在燃燒，而是因為它的溫度極高，能夠以光的形式釋放能量。

海水當然能降溫，巖漿確實也會被海水冷卻。當巖漿與水接觸時，如果火山噴發強度不足，巖漿緩慢噴出，那么四面八方的海水會逐漸將巖漿冷卻，在海面形成一個類似被劇烈搖晃過的可樂突然被打開的情景。但是，當火山強度足夠大，巖漿和氣體迅速噴出時，這個過程就不成立了，而海水對巖漿的冷卻將非常有限。因為巖漿的溫度通常在700～1250℃，在達到水的臨界壓力之前，巖漿的高溫可以瞬間氣化海水，進而在巖漿和海水之間形成一層薄薄的蒸汽膜，將熔巖與海水分開。像湯加這種淺海火山的大型噴發，巖漿接觸海水會不停地形成蒸汽薄膜阻擋熱量流失，同時不停破壞凝固的巖漿表面，最終在海平面以上完成劇烈噴發。這個過程會產生大量的火山碎片，著名的夏威夷黑沙灘中的黑沙子就是這么來的。

另外，海水對火山還有一個顯著影響：對于一些海底火山而言，當大量的海水涌入火山口時會引發更劇烈的爆炸。其中一部分原因是海水與高溫巖漿結合會產生大量蒸汽，加大火山壓力，進而沖破更多火山裂縫，并讓巖漿與更多海水接觸，引發爆炸連鎖反應。有些學者認為，湯加火山噴發如此猛烈的原因還包括它在海洋中，海水涌入火山口對其噴發有一定影響。

需要注意的是，海水的壓力在火山噴發過程中確實有阻擋效果，海水可以在自己壓力范圍之內有效抑制火山的爆炸性。比如對于一些陸地火山而言，如果它在海底爆發的話，威力可能會被打折扣。而且，隨著深度的增加，海水的壓力會變得越來越大。也就是說，海底火山位置越深，海水對火山噴發的阻擋效果會越好。

直到今天，許多深海火山噴發，人們根本探測不到，在海面也看不到任何波瀾。因為當海洋的深度超過2200米，海水的壓力就會超過水的臨界壓力——22.06兆帕或約218個大氣壓，這時，海水就不會被加熱到沸騰起來了。如果沒有沸騰的聲音，使用水聽器就很難在很遠的距離探測到深海火山噴發。另一方面，之所以海面不會有任何波動，是因為深海火山上方的海水施加的巨大圍壓，阻止了蒸汽和氣體的形成以及釋放。

總的來說，越深的海底火山噴發越有可能被海水阻擋。但是，對于淺海的火山噴發而言，海水制造的壓力本身有限，同時冷卻能力也有限。所以只要火山噴發足夠強，它就很難被海水“澆滅”，甚至可能因為海水的大量涌入引發更強烈的爆炸。

（作者怪羅先生為科普類公眾號“怪羅”的主要編輯）

（編輯 陳珂玲）