
尽管规模巨大,但没有任何已知人类目睹过黄石超级火山的灾难性喷发。据我们所知,早期人类尚未到达北美大陆。在大洋彼岸,早期人类或许曾对更加朦胧的天空和异常鲜艳的日落感到惊奇。火山颗粒在天空中循环,冷却了气候,并可能影响了他们的天气模式和生活。他们是否注意到这些变化——或将其与任何遥远事件联系起来——已无从知晓。
今天,人类肯定会注意到。我们已经知道,这种规模的超级喷发将威胁我们所熟知的文明。那么,如果黄石火山喷发,我们究竟会经历什么?我们是灾害和火山专家,以下是对最坏情况下可能发生情况的思维实验。我们的假设基于研究,并考察了近年来各国如何应对灾害。
清晨6点刚过,犹他大学地震台站的一位分析师看到一系列尖锐的峰值打断了黄石地震监测仪通常记录的平静波浪线。这些测量数据代表了夜间在黄石地下探测到的地震。科学家扬起眉毛,深吸一口气——这些观测结果不符合黄石的通常行为。
人们常把黄石想象成一座沉睡的“超级火山”。它可能沉睡,但其地质过程从未停止。一系列仪器监测其活动及任何变化。密集的地震仪网络记录该地区的地震。GPS站、应变仪(测量地壳变形和形状变化的仪器)以及位于活跃间歇泉区的传感器全天候提供数据。卫星观测、气体采样和实地调查提供了更多信息。
科学家关注地震的数量、位置、深度和大小。地震“群”尤其值得注意,特别是当它们似乎在地壳中迁移或逐渐变浅时。这种模式可能表明岩浆或加压热液(富含矿物质的热水)正在向上移动。
我们的科学家松了一口气,发现大多数不寻常的震动都很微小——弱到无法被感觉到。但它们共同形成了一个异常集中的群。分析师将信号与邻近地震仪进行对比,更多出于好奇而非担忧,联系了黄石火山观测站(YVO)的合作伙伴组织的同事,以遵循YVO的响应计划。
他们推断,一夜之间,仪器记录到黄石巨大破火山口(直径约55-70公里)下方一个越来越紧密的地震群。黄石每年经历数千次地震,地震群并不罕见。但这个地震群似乎正在略微向上迁移。然而,单独的地震群并不意味着黄石准备喷发,地面变形、温度变化或气体排放也是如此。科学家更担心的是几种这样的变化同时发生。
科学家团队决定等待,看看接下来会发生什么。
四周后,地震群继续向上迁移。分析师指出,新的地震事件也出现在破火山口下方的一个狭窄区域。这位分析师现在既失去了食欲也失去了谨慎,正在撰写旨在发出警报的报告。地震群上方的GPS站开始分开。应变测量增加,卫星雷达揭示了原因:有一个广泛区域的地面加速隆起。
这些观测结果与岩浆强行进入地壳的情况一致——就像在夏威夷等地喷发前看到的那样。令YVO工作人员安心的是,黄石以前也曾产生过类似令人担忧的信号组合,但随后并未喷发。2013年至2014年间,破火山口的部分地区以每年超过15厘米的速度上升,地震活动增加。
这最终导致了一次4.8级地震,这是自1975年以来黄石记录到的最大地震。不久后,隆起变为沉降(地面向下移动),科学家得出结论,这一事件与热液运动有关,而非岩浆。
考虑到需要让公众知情而不引起不必要的恐慌,YVO谨慎回应。一名值班科学家负责评估传入的数据。部署了额外的临时地震仪和GPS单元以提供更精确的数据,并更频繁地采样气体和水。
YVO开始与国家公园管理局和应急管理当局更紧密协调,审查道路封闭、公共通信和疏散计划。也许是不祥之兆,但为了谨慎起见,黄石的火山警报级别从“正常”提升到“咨询”,表明动荡高于其既定背景水平。
这些发展足够令人担忧,科学家开始推测大规模喷发的影响。媒体对此产生兴趣,但火山学家已经了解到,当火山的不确定性演变成公开的全面争论时,会造成多大的破坏。
科学家私下讨论解释上的分歧,同意通过媒体简报和社交媒体定期向公众更新。随着火山活动继续升级,高层决策者被警告这种情况可能成为重大灾难。三个月内发生的概率从6-9%增加到21-27%。
由于不确定性,政客们没有做出具体声明。然而,美国联邦应急管理署开始制定大规模疏散计划。他们公开表示有信心,但私下可能担心最坏情况会让拯救所有人变得无望。
在接下来的两周里,动荡急剧升级。地震变得更加频繁和浅层。长周期地震活动(更温和的地震,通常由流体运动而非断层滑动引起,已知在黄石发生)和持续的火山震颤表明岩浆和加压流体正在迫使地面开裂。
隆起加速,GPS站在几天内移动数厘米。间歇泉活动变得越来越不稳定。甚至老忠实间歇泉也变得不那么忠实:其通常规律的喷发变得难以预测。与此同时,气体测量和泉水化学变化表明,二氧化碳和含硫气体输入黄石热液系统的量增加。结合浅层地震和快速隆起,令人担忧的是岩浆可能正在向上移动。
T-2周:“它要喷发了!”
这些新观测结果导致了一场新闻发布会,描述了在三周内发生灾难性喷发的概率为85-92%。此时,YVO将黄石警告提升至“观察”,美国地质调查局将航空颜色代码提升至橙色,飞机改道绕行该地区。
宣布了延伸至黄石国家公园外100公里的疏散区,影响约20万居民以及该地区数千名游客。这个话题现在主导了传统媒体和社交媒体。这种关注可能引发批评者和阴谋论者。前者声称什么都不会发生。后者散布虚假信息,称YVO被外国影子亿万富翁收买,以摧毁美国,让其他国家控制世界经济。
现在超级喷发似乎极有可能迫在眉睫,世界领导人开始行动。他们必须做出选择:作为地球村互相帮助,还是重复COVID-19式的全球封锁。
如果他们选择合作,那么他们开始疏散,将人们转移到需要的地方——包括跨越国际边界。这将涉及为他们提供足够的住房、水、食物、电力以及通过学校、工作、交通和安全建立的社区。实现这一切似乎不太可能,因为世界上大多数人口一直缺乏这些。尽管如此,如果领导人合作并利用一切可用资源,美国有资金、技能和物资来疏散和重新安置大量人口。
更可能的是,许多国家可能不愿接受“火山难民”,找借口——也许是合理的——他们没有钱、资源或空间来迅速安全地安置这么多人。那些通过拥有多本护照以及财富或社交网络重新开始的人自行疏散,进一步加剧了压力。
慈善机构介入,帮助一些人乘坐包机离开,以及通过拥挤的火车和巴士进行漫长而痛苦的旅程。最边缘化和最贫穷的人可能别无选择,只能留下来。一些人可能加入少数不相信喷发会发生的人,他们认为储备充足的地下掩体将保护他们(过于乐观的信念),或者宁愿死在家里也不愿生活在一个被摧毁的世界的外国土地上。
瞬间,地震仪器被强烈的浅层地震爆发所淹没。新打开的裂缝中升起膨胀的蒸汽云。YVO和美国地质调查局别无选择,只能将警告级别和航空颜色代码提升至红色:危险的喷发即将来临。
喷发并非整个破火山口同时爆炸开始。相反,上升的岩浆侵入黄石浅层热液系统,迅速汽化大量水。在大气压下,水转化为蒸汽时体积可膨胀约1700倍。被困在地下,这种快速膨胀引发了所谓的暴力蒸汽岩浆爆炸,将过热蒸汽、泥浆和破碎的岩块抛向数公里高空。
由于陆地和空中的广泛禁区,尚无人员伤亡。野生动物、牲畜和植被则不那么幸运。在初始喷发点约4-6公里范围内,景观被落石、火山灰和泥浆摧毁。在禁区之外,人们观看壮观的2公里高羽流升入天空——但它迅速变大,任何解脱感都是短暂的。
几小时后,富含气体的岩浆,温度在650-800°C——远高于铅和锌的熔点——突破破裂的表面。随着围压下降,溶解的气体从熔体中分离出来并剧烈膨胀。岩浆碎成浮石(多孔岩石)和火山灰,同时从喷发口壁撕下周围岩石的巨大碎片。
膨胀的气体和强烈的热量将这些物质向上驱动,形成巨大的喷发柱,升至大气层30-50公里——远高于商业客机通常巡航的约13公里。在这个晴朗的早晨,其上部从约800公里外的丹佛可见。
随着喷发继续,喷出的物质体积增加,科学家意识到这可能是VEI 8级超级喷发(震级8或更高)的开端阶段——这是衡量爆炸性火山喷发规模的最高正式等级。上一次人类目睹这种规模的喷发是74,000年前印度尼西亚的多巴火山。
形成的巨大伞状云不像普通火山灰羽流那样仅仅随盛行风飘移。其动量最初将火山灰向各个方向驱动——在高层风接管并将细灰在一天内向下风方向携带数千公里之前,已扩散数百公里。
连续喷发几小时后,部分喷发柱坍塌,产生灼热的火山碎屑密度流(极热、快速移动的气体、灰和岩石碎片的混合物)。这些气流涌动数十公里,劈裂树木,点燃森林,并将残余物埋在热灰和浮石下。
该区域内的任何人都会被爆炸粉碎、被热量烤焦或因火山灰窒息。可能有高达1000人立即死亡,包括拒绝离开的人。回收大多数尸体太危险。即使可能,许多尸体已不复存在。
在主要火山碎屑密度流区域之外,伤亡人数因车辆碰撞(司机因火山灰失去能见度或打滑)、心脏和呼吸问题以及自杀而增加。蔓延到直接燃烧区之外的植被火灾可能增加数百人死亡,原因包括烧伤、吸入烟雾和车辆碰撞。
随着岩浆继续逸出,失去支撑的地面部分下沉,打开新的裂缝和喷发口,同时为更多的喷发柱和火山碎屑密度流提供物质。在数百公里外——丹佛和加拿大边境沿线——厚重的火山灰使天空变暗,阻碍道路,并破坏电力、供水和通信。这场火山灰摧毁了至少八个州的农田。
进一步的直接死亡可能源于电力中断导致交通和路灯中断;削减包括手术和获取处方在内的卫生服务;以及试图设置和操作家用发电机时触电、火灾和一氧化碳中毒。灾难期间的抢劫和犯罪通常很少,但在更绝望的最坏情况下可能发生,增加伤亡人数。
在接下来的几天里,喷发随着破火山口部分坍塌和新喷发口打开而脉动继续。连续的喷发柱坍塌产生火山碎屑密度流,由此产生的沉积物厚度达到数百米,就像上次超级喷发一样。
附近的基础设施被粉碎并掩埋在沉积物下。机场关闭,因为火山灰干扰飞机,其他交通网络也步履蹒跚。与怀俄明州接壤的所有州的社区面临黑暗、呼吸困难以及屋顶在积累的火山灰下坍塌。当喷发最终开始减弱时,大气层高处的二氧化硫形成反射阳光的硫酸盐气溶胶,在北半球扩散,影响全球气候数年。
喷发三天后,北美大部分地区生活在黄石的阴影下。每一次强大的喷发脉冲都将另一根柱子送到数十公里高空,从那里扩散成新的伞状云。
在怀俄明州和邻近州,情况是灾难性的。蒙大拿州比林斯,最近的大城市,正在消失在最终将超过一米的火山灰下(一个已发表的黄石超级喷发模型预测该市将接收高达1.8米的火山灰)。犹他州盐湖城和爱达荷州博伊西接收数十厘米。对于加拿大南部、美国大部分地区和墨西哥北部,白天变成黄昏,不戴口罩在户外呼吸变得越来越困难。其他大陆的人们在鲜艳的红橙色日出和日落中惊恐地观看。
回到美国,电力网络开始失效。关于潮湿火山灰导电、短路电线和变电站的警告未被重视。火山灰堵塞机械和发电机进气口。其重量损坏电缆和较弱的建筑。
随着电力失效,水泵、污水处理、供暖系统、加油站以及移动电话和互联网网络也失效。人们感到恐惧,随着区域和国家供应链开始崩溃,全国超市货架空空如也。
在接下来的几周里,危机变成生存危机。反复的火山灰降落阻塞道路,淹没排水系统,损坏屋顶。下雨时,干燥的火山灰变成浓稠的泥浆,使清理工作更加困难。北美大部分地区的机场仍然关闭或严重中断,而铁路、货运站和农场难以运营。牲畜和作物在牧场和水源被火山灰掩埋或污染的地方死亡。
黄石附近的大片地区仍然疏散,而在美国各地,住所、燃料、食物和清洁水变得越来越稀缺。一些国家空运或空投人道主义救援物资,但也担心为自己储备。农业、运输和保险的损失——加上许多其他企业和服务关闭——可能导致加拿大、墨西哥以及大多数加勒比和中美洲国家宣布进入紧急状态。部分原因是这些国家受到直接影响,部分原因是美国的中断和人们逃离。
几个月后,喷发已减弱为间歇性爆炸,但重新活动的威胁仍然存在。对于数百万人来说,灾难远未结束。干燥多风的日子将火山灰重新吹到空中,而雨雪将其变成沉重的沉积物,堵塞排水沟并损坏基础设施。眼睛和喉咙刺激普遍存在。哮喘和其他呼吸系统疾病患者在减少和超负荷的卫生服务下面临严重健康风险。
水处理和发电厂在火山灰污染、设备故障、缺乏备件和压倒性需求中挣扎,扰乱了基本的医疗和工业流程。受影响最严重地区的作物已被掩埋。美国和加拿大谷物、玉米和大豆出口的损失推高了全球食品价格。
航班在受影响较小的地区逐渐恢复,但每当风重新扬起火山灰时,北美各地的机场反复关闭。不可靠的空域和交通网络——加上农业损失、业务中断和重建成本——引发银行和保险危机,导致全球衰退。
与此同时,大气效应变成全球性的。大部分火山灰已经落下,但注入平流层的二氧化硫产生硫酸盐气溶胶,反射了相当一部分太阳能量。科学家称之为“火山冷却事件”,避免使用“新冰河期”一词。模型表明,全球平均温度不太可能下降超过约1.5°C,尽管特定地区和季节可能经历更大的变化。值得注意的是,北美中部仍然比喷发前凉爽得多。
在喷发后的几年里,世界进入长期恢复和重建。世界各地的人们适应更农业化的生活方式,学习用根茎类蔬菜、谷物和豆类填满土地。由于闲暇时间和收入减少,娱乐设施被转用于粮食生产,特别是小规模温室和垂直农业,用于生产各种水果、蔬菜、坚果和豆类。
由于缺乏土地和饲料,牲畜减少,为作物腾出更多空间。仍然吃肉的人通常要么猎取大型猎物,要么捕捉较小的鸟类和哺乳动物。昆虫养殖往往主导鸟类或哺乳动物养殖的重新建立。生活在海岸、河流和湖泊附近的人们加大捕鱼力度,迅速耗尽资源,直到在一些地方实施控制,同时增加海藻养殖。在规则未达成或未执行的地方,饥饿和移民猖獗。
淡水供应情况各异。世界气候已经改变,在一些地方提供充足的降雨,而在另一些地方则干燥。大规模水处理技术仍然已知并使用,但化学品和备件的供应链不可靠。许多人开发本地方法并设法应对,而其他人则遭受污染水和疾病,包括霍乱、登革热和疟疾,就像喷发前数十亿人一样。
喷发前,全球83亿人口中约有44亿人缺乏充足、安全的淡水。喷发十年后,可能有48亿人缺乏这样的淡水,而世界人口可能因老年人和婴儿死亡率飙升而下降到79亿。
对于喷发的幸存者来说,疾病和死亡仍在上升。喷发很可能为火山灰中二氧化硅的致癌水平提供实质性的长期证据。诊断出矽肺(一种不可逆的肺部疾病)和肺癌的小幅但统计显著的增加,与接触火山灰有关,心血管疾病在吸入火山灰颗粒的人中也有类似结果。
比率可能高于测量值,因为整个大陆的卫生系统被喷发摧毁,十年后仍在努力恢复。最糟糕的是,缺乏卫生系统意味着许多被诊断的人无法得到适当治疗。可存活的诊断变得致命。
在喷发区内,二十年是灰色的景观。它看起来几乎无生命,火山灰在每次风暴中变成称为火山泥流的狂暴泥石流。但植被,从草原开始,转向森林,爬回爆炸中消灭的大片地区,人们跟随其后。这些新的先驱者将景观引导成肥沃的农田,帮助养活饥饿的人口。
分散的火山灰最终从大气中沉降下来,允许太阳光线再次充分照射表面——恢复农业和生态系统。它也重新引发了对人为气候变化的恐惧,尽管火山导致的温室气体排放减少。科学家努力确定全球气候是否已被推上新的轨迹——这对人类可能更好或更糟——或者人类燃烧温室气体储存在大气和海洋中的热量是否会再次迫使地球迅速变暖。
此外,科学家想要计算死亡、受伤和生活质量损失。超额死亡率分析可能表明,由于喷发及其影响,有7-13亿人过早死亡。也许这个数字的两倍经历了暂时或永久的健康影响但幸存下来,尽管有些人会说100%的人类受到直接影响。
好消息,至少对我们的物种来说,是这种不可阻挡的火山力量改变了地球,但没有结束人类——或接近结束。
T+100万年
一个生物从光滑的宇宙飞船降落到地球,仍然是人形,但与其祖先物种智人相去甚远。Tjjze(使用的代词)吸收了所有关于古代“地球”的少量信息,并好奇地想了解更多。
最引人注目的材料是其第一个技术文明在100多万年前的崛起。随后,该物种在14万至16万年前随着星球的变化而放弃了它——变得更高、更光滑,四肢更长,手、头和大脑更大——已经在银河系中建立了自己的地位。在剩余的传说中,反复出现关于失控的行星温度变化、炎热和寒冷,以及一系列改变全球的火山爆发的神话。
Tjjze观察到植被茂盛,水充足,为奇异的动物和生态系统提供了充足的食物和水。快速扫描揭示了地表下的许多东西。事实上,一个巨大的大致椭圆形的岩石脊在顶层下显著出现。是的,这个特定区域,半径约24.3 cqurzots,肯定低于凹陷外的广阔平原。这似乎表明一次古老的火山喷发。要留下这么大的疤痕,它一定是巨大的。
当更多数据揭示时,Tjjze将相当于脸的部分扭曲成相当于皱眉的表情。确实,这看起来肯定是一个破火山口。年龄大约在100万年(加减)。
它可能在技术文明时期喷发过吗?还是他们幸运地刚刚错过?无法真正知道。