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世界上最大的青春痘 噗 地球的青春痘 喷出全世界

2021-12-31 15:52
以下文章来源于地图会说话 ,作者陈正全等

地图会说话

地图说一切。

阅读整篇文章大约需要14分29秒

地球的青春痘

如果痤疮长在地球上,那就是火山。

它是地球释放“火气”的渠道,来自地球深部的高温使岩石部分熔融产生岩浆,在压力的作用下喷出地表,冷却的岩浆与喷出的碎屑堆积就形成了火山。

▲火山系统一般由岩浆房、岩浆通道、火山口和物质堆积的火山锥等组成。

火山最令人恐惧的或许是那灼热通红的熔岩流,它温度可高达1200℃,将流经之处吞噬殆尽。熔岩流看起来十分可怕,但其实它有粘性,流动速度不算太快。

更可怕的是喷出的火山碎屑和气体混合形成的火山碎屑流。它的速度可以达到高速车的10倍,时速300米/秒,温度800℃。它是由冰雹似的大小石块、极细的火山灰混合而成,可渗入肺泡引起窒息,再与二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、甲烷等高浓度有毒气体混合而成...几乎没有生存的可能。

▲大量火山灰和含硫火山气体可进入大气形成气溶胶,反射太阳光,使地球进入“寒冬”。火山灰还会形成泥雨,硫磺会形成酸雨,继续危害农作物生长,可能引发饥荒。1783年拉基火山爆发后,由于饥荒,冰岛直接减少了1/5

历史上,古罗马名城庞贝就是被火山碎屑所掩埋。公元79年,维苏威火山喷发,仅仅18小时,庞贝古城就被漫天袭来的超过100亿吨的火山碎屑全部埋没,最深处达到了19米,超过6层楼的高度。那些狂奔、攀爬、抱头、蜷缩、甚至还在嬉戏、熟睡的人们,都永远被凝固在了生前的姿势。

如今,尤其是一些经过欧洲的飞机经常不得不绕着火山飞行。直径小于2毫米的火山灰无处不在。它们非常坚硬,摩擦会损坏机器,并可能充电和干扰电子仪器;特别是当它们被吸入发动机后,在高温下融化结晶,附着在零件上,容易导致发动机故障,甚至使飞机“瘫痪”成两半空。

▲一般来说,一万年内没有喷发的叫死火山,已经喷发的叫活火山,活火山有两种。如今,现代活火山频繁或周期性喷发,历史上曾喷发过,但长期不动。这是一座休眠火山,可能会再次爆发

NASA认为,对人类而言,超级火山的爆发,其实比任何小行星的撞击都可怕。目前地球上大约有20座随时都可能爆发的火山,其中最危险的是美国黄石公园火山——世界上最大的活火山之一。

210万年前,黄石发生了最大的一次火山爆发。威力是8.0级地震的1万多倍。火山灰打到10万米空的高度,烟雾到达地球极光所在的热层——广岛投下的“小男孩”原子弹只有一万多米,前面真的只是一个小男孩。

▲黄石超级火山喷发高反差图

超过2000立方千米,足以填满30个青海湖的火山灰被喷到了大气里。这么多的火山灰遮天蔽日,隔绝了阳光,炽热的火山却让地球一度进入了“寒冬”。英国科学家曾用计算机进行模拟实验,黄石火山爆发可使地球年均气温下降10℃,至少持续6-10年之久。

▲此后,黄石火山又在130万年前和64万年前爆发了类似的水平,形成了面积约1万平方公里、厚度约2000米的黄石熔岩高原

今天,这里仍暗流涌动,地下被发现有180万平方千米、接近于墨西哥大的岩浆房,距离地表最近处只有8公里,而且还在不断膨胀。

如果黄石火山爆发,方圆1000公里范围内的几乎所有人都将无法生存,大量的火山灰将遍布世界各地。更多的人可能因为吸入火山灰导致肺部凝固而死亡,而全球变冷,甚至瘟疫和饥荒都将无法估量。

▲目前地球上有活火山500多座。中国已探明的活火山至少有14座,其中长白山天池是最大、最有可能喷发的火山

生命的基础

火山太可怕了,我希望没有火山?

如果把视线放大,你会发现,拥有火山,对地球来说,反而是一种幸运。这还得从46亿年前,地球刚形成时说起。

46亿年前的地球与现在的蓝色和宁静相去甚远。刚刚撞击形成的地球充满了热量,表面覆盖着炽热燃烧的岩浆。它没有大气也没有水,所以可以说是一个“大火球”。

在冰冷的宇宙里,地球逐渐开始冷却,密度大的元素沉去地心,密度小的浮向表面。表面的岩浆冷却形成一层“外壳”,越向地心温度则越高,最终形成了由外向内的“地壳-地幔-地核”结构。

其中,地幔是由固体岩石组成的,但它是可塑的,即可以蠕变。一层岩石被一些“液态”岩浆部分熔化,在地质学上被称为软流圈。火山喷发的岩浆主要来自这里。

▲地球结构图。最外层是一层薄薄的硬岩地壳,占地球体积的1%,中间是一层塑性和蠕动的地幔,占地球体积的83%。地核由液体外核和固体内核组成

地核内核源源不断地向外散发着热量。由于液态外核可以流动,地幔岩石可以蠕动,其中的物质受热都可以上升,这些热量便在不同圈层间一路“接力”冲上地表,就形成了火山。完成“接力”后,物质冷却下降,回去再受热上升,这便形成了一圈圈的热对流。

在液体外核和地幔中有这样的热对流。液态外芯含有许多导电金属物质,如铁和镍。在热对流和地球自转的共同作用下,电磁感应形成地磁场。

▲地磁场可以保护地球免受太阳风暴和强辐射干扰;它还可以保护大气免受太阳风的影响

持续的地幔对流和火山活动,将热量不断带离地核,使导电物质得以冷却下降。这些对流活动速度刚刚好,地球便拥有了稳定且强大的地磁场。

地球的原始大气主要是氢和氦,但它们的质量很小,很快就会被太阳风吹走。是一座火山,不断散发出大量的二氧化碳、水蒸气、氮气、臭氧等。,形成了早期的氛围。地球的引力加上地球的磁场将大气层锁在地球上。

▲早期大气中的水汽一部分来自彗星撞击带来的冰物质,一部分来自火山喷发从地面带出的气态水

当地球进一步冷却,大气中的水蒸气变为液态降下来,汇集在低洼处,就形成了原始海洋——水与火看似不容,但这些水有相当一部分就来源于火山。

▲碳循环示意图

火山喷发出二氧化碳进入大气,二氧化碳又溶解于雨水中落在地表岩石上,与之发生化学反应释放出碳元素和矿物质。它们随河流汇入海洋,形成海底的碳酸盐沉积;随板块俯冲与重熔,碳元素回到地幔,再由火山喷发而出。

火山向大气中排放二氧化碳,二氧化碳溶解在雨水中,落在地表岩石上,与岩石反应释放出碳和矿物质。它们随河流流入海洋,在海底形成碳酸盐沉积物;随着板块的俯冲和重熔,碳元素回到地幔,然后从火山爆发。

这便是地球独有的碳循环,而火山就是其中的一个恒温调节器。宾夕法尼亚大学地球物理学家布拉德·福利说,“如果火山没有将二氧化碳送回大气中,地球会变得非常冰冷,甚至封冻住。”

现在,大气中的臭氧保护地球免受有害辐射。适度的大气可以抑制适量的太阳能,保持地表温度在零度以上,防止水结冰。

现在还有研究认为,在火山的化学环境中,无机物转化成了有机物;而这,正是生命出现的第一步。

▲火山形成的海底温泉可以提供多种矿物质。与其他同等深度的海底区域相比,这里通常有更丰富的生物,包括化学合成细菌、古细菌、巨型管虫、蛤蜊和节肢动物。化学能合成细菌的途径不是通过光合作用,而是通过氧化深海温泉喷出的硫化物获得能量,合成有机物;其他生物生活在上面。这种温泉环境与原始海洋条件十分相似

火山塑造了一切

地球表面的岩石圈非常坚硬,地幔中的热对流不断“冲击”它,使得地球表面的岩石圈像破碎的蛋壳一样被分割成许多坚硬的块体。这就是板块构造。现在,地球是太阳系中唯一拥有活跃构造板块的行星。

▲地球构造板块示意图

地球表面,地幔“驮”着板块们缓慢移动着。所以,板块与板块相遇的地方,常会发生挤压、碰撞、俯冲等活跃的构造运动,90%的火山活动出现在这里。

其他火山位于板块内部,来自深度2900公里的核幔边界的热流像柱子一样直接“冲”到地壳,被称为地幔柱,它们形成了热火山。

▲热点是地幔柱在地表的区域。位置相对固定,板块在上面缓慢移动,被拉成“长绳”链状火山,比如夏威夷群岛的火山

从地幔不断上涌的岩浆,使得陆地裂开,海水涌入裂口,岩浆不断喷发,形成增生的洋中脊,这是地球上最广泛的火山活动区域。

熔岩被水冷却后,形成新的海底,两边的陆地被不断的膨胀推得越来越远,海洋向外生长。

▲海洋扩张示意图

但当海洋扩张到一定程度时,密度更大的海洋地壳,会在与密度更小的陆地的交接处发生俯冲,海底物质便回归地幔,海洋开始消减,直至完全闭合。

在这个过程中,两边的陆地会发生碰撞,形成一条造山带,这就是地球上最壮丽的喜马拉雅山。时至今日,青藏高原仍是几千万年前的汪洋大海,残存的海洋在高原上留下了大大小小的湖泊。例如,有一种观点认为,青海湖最初是由仍然在陆地上的海水组成的。

▲虽然太平洋是世界上最大的海洋,但它正在消亡。太平洋板块在边界俯冲,构造活跃,形成环太平洋火山带,集中了世界上三分之二的火山,宛如“火圈”

现在地球上,东非大裂谷可以说是海洋生长的第一阶段,它未来将成为一条洋中脊。而红海、亚丁湾则是正在生长的海洋幼年期;大西洋是成年期的海洋,趋于平衡;太平洋的消减大于生长;地中海已经不再生长,未来将会慢慢消亡。

洋中脊上的火山系统使海洋生长,促进了大陆的分离,最终地球成为现在的“七大洲五洋”。板块分离出现了环境隔离,在不同气候带的作用下,生命逐渐分化为差异很大的物种。

▲火山地貌示意图

如今,70%的地球表面都是火山岩,其中海底几乎全由火山岩组成。火山喷出了丰富的地形地貌,熔岩冷却形成高山、高原、丘陵、岛屿……中国的内蒙古高原、峨眉山地区、涠洲岛、澎湖列岛等的形成,都与火山有关。

可以说是火山塑造了今天的地球。

“幸运”的地球

放眼整个宇宙,像地球这样“幸运”的行星并不多。

太阳系里,星球结构与地球十分相似的水星。体积小,冷却速度较快,它的地幔外区已冷却。在过去的10亿年中,水星的火山喷发和熔岩流都已停止,没有地幔与火山带走热量促进对流,水星的磁场已经减弱到强度只有地球的1%;加上离太阳距离最近,远不足以抵挡太阳风。水星上的大气已经全被吹跑了,上面也没有水。

▲火星西半球地貌示意图

大小是地球的一半、距太阳更远的火星,冷却速度更快。曾经熔融的地核,可能已经固化;内部没有活动的岩浆,也没有火山活动。火星的磁场近乎消失,只有地球的1/800。

火星上有降水侵蚀的痕迹,表明它可能有大气和海洋。但是现在它已经失去了稳定的大气层,密度只有地球的1%。因此,许多地质学家认为,火星可能是地球演化的下一个阶段,换句话说,在没有火山和没有地质运动之后,地球将回到和平的未来。

可以说,火山活动是一个星球“生命力”的象征;就像人类青春发育时期荷尔蒙分泌旺盛造成的“青春痘”。

如果没有了火山,那么这颗星球也就没了心跳,没有了推动着一切代谢与重生的力量。不会有大气和海洋,更不会有生命,只能慢慢暴露在宇宙中,归于沉寂。

作者:,乐,苏。

主要参考资料:

1.中国国家地理自然百科全书《地球》

2.中国国家地理自然百科《海洋》

3.火山百科全书,第二版-学术出版社

4.维基百科:火山

原标题:“噗!地球的粉刺喷涌出世界各地

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