劉嘉麒院士:火山作用關乎星球的形成演化和人類生存 | 科技導報

科技導報 發佈 2024-04-10T22:21:51.354265+00:00

而玄武岩是在自然界分布最廣的火山岩,說明月球上發生過火山作用。美國學者對阿波羅號衛星取的月岩樣品測得32~36億年,認為月球在30多億年前就停止了火山活動,趨於滅亡;

最近對取自月球表層的岩土樣品研究表明,它們的原岩幾乎都是玄武岩;而玄武岩是在自然界分布最廣的火山岩,說明月球上發生過火山作用。美國學者對阿波羅號衛星取的月岩樣品測得32~36億年,認為月球在30多億年前就停止了火山活動,趨於滅亡;中國學者對嫦娥五號取回月岩樣品測得年齡為20億年,把月球上的火山活動延伸10多億年,等於說月球的生命延長10多億年。

火山作用是星球有生命力的象徵。在已知的太陽系行星及其衛星中幾乎都發現有火山,火山作用在它們形成演化中扮演重要角色,是星球的靈魂。火山作用作為太陽系普遍存在的地質過程,在不同的天體中具有不同的表現形式,記錄了天體的演化規律。內太陽系各大行星之間的火山活動,在火山作用的時間、空間、形式、規模、動力機制及其火山機構、形貌特徵、火山產物等方面都存在顯著的差異。月球、金星、火星等天體上廣泛分布著各種類型的火山,保留了太陽系早期演化的重要信息。深空、深地、深海探測是當今科技發展戰略的重要組成部分和世界科技競爭的制高點,這些重大基礎理論和戰略需求的研究都離不開火山,無論是上天、入地、下海都要面對火山。火山是探索深地、深海的窗口,是認識宇宙的突破口。

在太陽系的八大行星中,唯獨地球上仍有廣泛、頻繁、激烈的火山活動,表明地球仍有很強的生命力。地球有生命力,它才能為生命的產生和生命(生物)的生存提供條件。關於生命的起源,一直是科學界關注的重大問題,其中也有「火山生命說」之說,認為火山噴發過程中釋放的碳、氫、氧元素,在一定的條件下,可以合成從簡單到複雜的有機物,進而形成生命。有了生命(生物),才有了人。人類生存所需要的物質幾乎都要通過能源和礦產資源來獲取,而許多能源(如地熱、油氣)、溫泉、礦泉和礦產資源是火山作用形成的,或與火山作用有關;有些寶石如鑽石也是火山作用形成的。其實火山渾身都是寶,火山岩、火山灰、火山渣都是很好的材料,用玄武岩拉絲,做鱗片……,更是高新材料。火山區的土壤肥沃且富含微量元素,為發展火山農業提供了條件。火山作用猶如大自然的雕塑家,塑造了豐富多彩的自然景觀,許多優美的風景區都是火山區。

火山在給人類及其他生物提供生存物質的同時,也會造成災難。火山噴出的火、氣、煙、灰、碎屑、岩漿……,發生的爆炸、轟擊、衝擊、燃燒、掩埋……,引起的碎屑流、熔岩流、泥石流、地震、海嘯……都會造成嚴重的災害。公元79年,義大利的維蘇威火山爆發,火山灰把鄰近的繁華小鎮龐貝城全部埋葬,就是慘重的實例。

火山噴發還會對氣候產生重大影響。火山噴出的大量氣體和灰塵,能在高空形成氣溶膠層,產生「陽傘作用」,致使天氣陰冷多雨;若火山氣體籠罩在地表上空,形成「溫室效應」,又會使天氣增溫。當火山噴出的硫化物和鹵化物氣體與高空臭氧發生化學反應時,會破壞臭氧層,形成臭氧洞,使紫外線長驅直入,危害地表人類和生物;這些火山氣體與空中水蒸氣結合,能產生酸雨,破壞地表的生物和建築。

火山噴發引起的異常天氣往往是氣候變化的短期行為,大規模的火山噴發,分布廣,持續時間長,影響面也大,會造成全球性、周期性的氣候變化,對生物界產生重大影響。地質時期幾次大的生物滅絕,究其原因,說法很多,大火山省的爆發與形成,可能是主要原因。

未來人類還會遇到許多災難,超級火山爆發是最可能、最嚴重、防不勝防的災難之一,必須引起高度重視。

原文發表於《科技導報》2023年第2期,歡迎訂閱查看。

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