研究：冰蓋消融或引發(fā)火山蘇醒噴發(fā)，形成“冰火惡性循環(huán)”

冰川加速消融可能引發(fā)一系列環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問題。而一項(xiàng)最新發(fā)布的研究表明，全球變暖導(dǎo)致冰蓋融化可能引發(fā)更多火山噴發(fā)，形成危險(xiǎn)的“冰火反饋循環(huán)”。

據(jù)《衛(wèi)報(bào)》8日?qǐng)?bào)道，這項(xiàng)近日在捷克布拉格科學(xué)會(huì)議上公布的研究揭示了冰川消減與火山活動(dòng)之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)。在冰與火交織的反饋回路中，覆蓋地質(zhì)熱點(diǎn)的冰蓋變薄，可能讓更多火山蘇醒噴發(fā)，而火山活動(dòng)的加劇又可能加速冰川的融化。

這項(xiàng)美國國家科學(xué)基金會(huì)資助的研究，由威斯康星大學(xué)麥迪遜分校地質(zhì)學(xué)家布拉德·辛格帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，通過分析智利安第斯山脈六座火山的巖石化學(xué)成分，發(fā)現(xiàn)厚冰蓋如同“瓶蓋”壓制著地下巖漿活動(dòng)。當(dāng)冰蓋融化或滑動(dòng)消失時(shí)，火山噴發(fā)頻率和噴發(fā)物成分都會(huì)發(fā)生顯著變化。

他介紹，在距今約1.4萬至2萬年前的上一個(gè)冰川期高峰，冰層壓抑下的巖漿會(huì)聚集并部分結(jié)晶，形成富含二氧化硅的礦物結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可以封存大量氣體。當(dāng)壓力解除，封存的氣體迅速釋放，驅(qū)動(dòng)熾熱的熔巖和火山灰流噴發(fā)，火山灰云可高達(dá)數(shù)英里進(jìn)入平流層。

“這就像打開可樂或香檳瓶蓋，”辛格解釋道，“壓力釋放后，熔巖中溶解的氣體會(huì)形成氣泡噴涌而出。”

辛格在安第斯火山研究已有30年。他表示，關(guān)注冰川周期中冰蓋負(fù)荷變化對(duì)火山活動(dòng)的影響，是一個(gè)“醞釀已久的想法”。過去的研究多聚焦于冰川融化之后的地表噴發(fā)遺跡，比如沉積在湖泊中的火山灰層，而不是冰川期正盛時(shí)的變化。

研究還特別關(guān)注被760萬平方公里西南南極冰蓋覆蓋的100多座火山。這些火山位于目前受暖流影響、冰架底部已開始融化的區(qū)域。辛格指出：“當(dāng)冰蓋減薄，火山噴發(fā)頻率增加，可能從底部加速冰蓋融化，導(dǎo)致其更快滑入海洋。”

研究合著者帕布羅·莫雷諾-耶格補(bǔ)充說，冰蓋壓力還會(huì)改變火山內(nèi)部物質(zhì)構(gòu)成：“就像鍋蓋會(huì)改變鍋內(nèi)烹飪過程，冰蓋移除后可能引發(fā)更具爆炸性的噴發(fā)。”

科學(xué)界自上世紀(jì)70年代就開始研究冰蓋與火山活動(dòng)的關(guān)系，冰島是最早的研究重點(diǎn)。冰島處在地殼較薄的北大西洋洋中脊上，過去的研究發(fā)現(xiàn)，即使是冰下噴發(fā)的火山，也會(huì)向大氣中釋放大量二氧化碳等溫室氣體。2016年至2017年，研究團(tuán)隊(duì)在冰島卡特拉火山的實(shí)地測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該火山每天排放1.2萬至2.4萬噸二氧化碳，比此前對(duì)整個(gè)冰島火山排放的估算還要高。

冰川融化釋放的海水重量，還可能引發(fā)其他地質(zhì)反應(yīng)。2024年，另一支研究團(tuán)隊(duì)在《地震學(xué)研究通訊》上發(fā)表論文稱，海平面因冰川消融上升，會(huì)增加海底的水壓，可能誘發(fā)更多地震。

“如果冰層在變薄的同時(shí)，更多冰下火山開始噴發(fā)，就可能加快冰蓋滑入海洋的進(jìn)程，進(jìn)而推高海平面。”他說，“這是我們不希望看到的情形，但或許正在逼近我們的未來。”辛格說。