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黄石国家公园是美国最大、最著名和建立最早的国家公园，公园面积9000平方千米，大部分是开阔的火成岩高原地形。公园内部地质构造复杂，曾发生过强烈的火山活动，地面大面积覆盖着熔岩，地壳至今仍不稳定。公园中温泉和热泉随处可见，每年吸引了大批游客到此观光。
由于黄石国家公园火山活动比较频繁，因此这里也吸引了火山学家的关注，他们很早就发现了公园内火山口的一个奇怪现象，但是直到最近，才做出了科学的解释。
环形山谷之谜
在黄石地区还没有建立公园时，火山学家就在这里发现了大量的环行山谷。这些山谷直径约30千米至60千米，深几千米，很像破火山口的形状。处于火山口下方的熔融的岩浆房(地下储存岩浆的空间)排空后，上方的地面塌陷下去，就形成了破火山口。如此多的环行山谷，似乎表明这里经常有小型的火山喷发，每一次形成一个这样的山谷。
然而，早期的研究者发现，这些山谷坐落在地球上规模最大的火山岩沉积的附近，而且火山熔岩是一次单独的火山喷发事件形成的。从熔岩的体积估算，他们眼前的火山喷出物比人们熟悉的1980年圣海伦斯火山喷发后形成的火山岩还要大几百甚至几千倍!通过估算喷发物质的体积，研究者发现，火山之下的岩浆房一定也是超级庞大的。但是，一次如此猛烈的超级喷发，应该形成一个超级巨大的火山口。为何这里却形成了许多小型的环行山谷呢?
超级火山现身
答案要到地下去寻找。众所周知，地幔厚达2900千米，被熔融的外地核和相对很薄的外层地壳夹在中间。火山学家发现，在黄石地表之下，有从地幔向上涌的粘性岩石的漂浮羽状物即地幔上羽柱，北美板块正在它的上面移动。上羽柱如同一只巨大的酒精灯，这一所谓的热点熔化了覆盖在上面的大量的地壳岩石，产生的岩浆则聚集在地下的岩浆房中。
在上面岩石的巨大重压下，随着时间推移，岩浆房里逐渐聚集了更多的岩浆，压力由此产生了。当受压的岩浆托顶上面的地壳，使地壳破裂，产生垂直延伸到地面的裂隙时，一次超级喷发就诞生了。一股股的岩浆沿着新出现的裂隙喷涌而出，最终形成一个环形的喷发口群。当这些喷发口彼此合并时，环状中心巨大的地块柱失去了支撑。这个坚固的岩石“屋顶”坠下，要么整块掉下去，要么碎裂成许多大石块落下，填入下面岩浆留出的空位。就像四周墙壁倒塌的房屋屋顶下坠一样，这种坍塌使环状边缘有更多的岩浆和气体猛烈地释放出来，从而形成了大量的环行山谷。
环行山谷的问题解决了，科学家的心中又涌起了一个新的问题。在过去的1600万年中，在黄石地区发生了多次超级喷发，这种超级喷发的规模远远大于目前世界上的火山喷发规模。美国的圣海伦斯火山喷发是现代人经历的少数几次大规模火山活动，形成的火山岩体积还不到0．5立方千米。而远古时形成环行山谷的喷发，规模大到难以想象。类似美国黄石国家公园级别的火山喷发地，在过去的200万年间，全球只有4处：美国怀俄明州黄石国家公园，加利福尼亚州长谷，印度尼西亚苏门答腊岛多巴，以及新西兰陶波。每次喷发都至少喷出了750立方千米的固体物质，今天世界上的大规模火山喷发和远古的超级喷发相比，实在是不值得一提。
有超级喷发，就意味着有超级火山。几乎所有的火山专家都同意，如果今天的地球上发生一次这样的喷发，人类将难以承受这样的打击，从天而降的酸雨就会让农业崩溃。
酸雨毁灭世界?
火山喷发产生的各种气体中，二氧化硫对环境造成的影响最大。它和氧气及水反应，产生微小的硫酸液滴。在超级喷发之后，这些液滴是阻碍阳光的主要物质，使全球的气候变冷。由于全球的水循环需要很长时间才能将酸液滴全部洗去，许多超级火山的研究者作出预言，“火山冬天”将持续几十年，甚至超过一个世纪。酸雨落到地面，会对植物造成直接危害，让农作物大幅度减产。如果超级火山在现代喷发，“火山冬天”若持续几年，人类恐怕就将面临没米下锅的悲惨境地。同时，全球陷入长期寒冬，燃料也将成为大问题。
但是在最近一些年，少数科学家提出了相反的观点，他们认为酸雨和“火山冬天”似乎并没有那么可怕。
巨大的火山喷发产生的硫酸痕迹可以在南北极的冰雪中找到，由被污染的大气中的酸沉积到冰雪上留下。1996年，研究格陵兰和南极洲冰核的调查者发现，7.4万年前多巴的超级喷发之后，两极地区的冰雪中出现了硫酸含量高峰。那次喷发喷出了2800立方千米的熔岩和火山灰，使全球气温下降了5℃到15℃。严寒的后果是严重的，但并不如过去想象的那么长久；冰记录中的硫酸痕迹仅过了六年就没有了；一些研究者甚至认为，硫酸痕迹也许只存在了一两年。
看来“火山冬天”并不可怕，酸雨带来的影响是短暂的，这真是个好消息。但是研究者却警告世人，不要低估了超级火山的威力，它会在另一个“战场”上向人类发动袭击。
超级火山的终极武器
过去五年里，科学家发明了一种新的方法，能够研究火山酸雨中的氧原子成分。火山喷发出的二氧化硫要转变成硫酸，必须经过氧化，换句话说，它必须从已经存在于大气的某些其他成分中获得两个氧原子。大气中的什么分子能够提供给二氧化硫足够的氧原子呢?
火山学家把目光落在了臭氧上。臭氧是一种由三个氧原子组成的气体分子，氧化其他物质的能力很强，由于保护地球免遭危险的紫外线侵袭，臭氧名气很大。在高空强烈的太阳辐射下，臭氧的形成十分特殊，人们发现，在臭氧分子中，氧的一种同位素——氧17的含量很高。
前不久，在史前黄石火山喷出的火山灰标本中，加利福尼亚大学的地球化学家首次发现了二氧化硫与臭氧发生反应的证据，标志是臭氧中氧同位素的特征已经出现在生成的酸中，这种特征还保存在地面的硫酸盐化合物中，这些化合物是由酸雨与早已落在地面的火山灰发生反应而形成的。
这个发现说明，当火山喷发时，喷出的二氧化硫会消耗掉大气同温层中的臭氧。臭氧层中臭氧减少，将导致大量的致命紫外线到达地球表面，对生物造成严重的遗传损害。极地冰核中的证据表明，1990年皮纳图博火山喷发导致地球臭氧层出现了3％到8％的臭氧损失。但是假如有比这次事件强烈100倍的喷发事件出现，将会发生什么?假如超级火山喷发，臭氧层不可避免地会出现巨大的空洞，紫外线从高空倾泻而下。这种影响比酸雨和“火山冬天”要长远得多，对生物界的危害似乎更严重，生物的大规模死亡不可避免。
人们已经开始认识到超级火山的威力，可惜的是，不论人们了解了多少，都不能阻止一次超级喷发。面对超级火山的威胁，目前人类似乎只能祈祷自己有好运气。好消息是，火山学家已经足够了解可能出现超级喷发的地点，而且能够有把握地预测：短期内不会有这样的大灾难降临地球。
（选自《科学之谜》）
由于黄石国家公园火山活动比较频繁，因此这里也吸引了火山学家的关注，他们很早就发现了公园内火山口的一个奇怪现象，但是直到最近，才做出了科学的解释。
环形山谷之谜
在黄石地区还没有建立公园时，火山学家就在这里发现了大量的环行山谷。这些山谷直径约30千米至60千米，深几千米，很像破火山口的形状。处于火山口下方的熔融的岩浆房(地下储存岩浆的空间)排空后，上方的地面塌陷下去，就形成了破火山口。如此多的环行山谷，似乎表明这里经常有小型的火山喷发，每一次形成一个这样的山谷。
然而，早期的研究者发现，这些山谷坐落在地球上规模最大的火山岩沉积的附近，而且火山熔岩是一次单独的火山喷发事件形成的。从熔岩的体积估算，他们眼前的火山喷出物比人们熟悉的1980年圣海伦斯火山喷发后形成的火山岩还要大几百甚至几千倍!通过估算喷发物质的体积，研究者发现，火山之下的岩浆房一定也是超级庞大的。但是，一次如此猛烈的超级喷发，应该形成一个超级巨大的火山口。为何这里却形成了许多小型的环行山谷呢?
超级火山现身
答案要到地下去寻找。众所周知，地幔厚达2900千米，被熔融的外地核和相对很薄的外层地壳夹在中间。火山学家发现，在黄石地表之下，有从地幔向上涌的粘性岩石的漂浮羽状物即地幔上羽柱，北美板块正在它的上面移动。上羽柱如同一只巨大的酒精灯，这一所谓的热点熔化了覆盖在上面的大量的地壳岩石，产生的岩浆则聚集在地下的岩浆房中。
在上面岩石的巨大重压下，随着时间推移，岩浆房里逐渐聚集了更多的岩浆，压力由此产生了。当受压的岩浆托顶上面的地壳，使地壳破裂，产生垂直延伸到地面的裂隙时，一次超级喷发就诞生了。一股股的岩浆沿着新出现的裂隙喷涌而出，最终形成一个环形的喷发口群。当这些喷发口彼此合并时，环状中心巨大的地块柱失去了支撑。这个坚固的岩石“屋顶”坠下，要么整块掉下去，要么碎裂成许多大石块落下，填入下面岩浆留出的空位。就像四周墙壁倒塌的房屋屋顶下坠一样，这种坍塌使环状边缘有更多的岩浆和气体猛烈地释放出来，从而形成了大量的环行山谷。
环行山谷的问题解决了，科学家的心中又涌起了一个新的问题。在过去的1600万年中，在黄石地区发生了多次超级喷发，这种超级喷发的规模远远大于目前世界上的火山喷发规模。美国的圣海伦斯火山喷发是现代人经历的少数几次大规模火山活动，形成的火山岩体积还不到0．5立方千米。而远古时形成环行山谷的喷发，规模大到难以想象。类似美国黄石国家公园级别的火山喷发地，在过去的200万年间，全球只有4处：美国怀俄明州黄石国家公园，加利福尼亚州长谷，印度尼西亚苏门答腊岛多巴，以及新西兰陶波。每次喷发都至少喷出了750立方千米的固体物质，今天世界上的大规模火山喷发和远古的超级喷发相比，实在是不值得一提。
有超级喷发，就意味着有超级火山。几乎所有的火山专家都同意，如果今天的地球上发生一次这样的喷发，人类将难以承受这样的打击，从天而降的酸雨就会让农业崩溃。
酸雨毁灭世界?
火山喷发产生的各种气体中，二氧化硫对环境造成的影响最大。它和氧气及水反应，产生微小的硫酸液滴。在超级喷发之后，这些液滴是阻碍阳光的主要物质，使全球的气候变冷。由于全球的水循环需要很长时间才能将酸液滴全部洗去，许多超级火山的研究者作出预言，“火山冬天”将持续几十年，甚至超过一个世纪。酸雨落到地面，会对植物造成直接危害，让农作物大幅度减产。如果超级火山在现代喷发，“火山冬天”若持续几年，人类恐怕就将面临没米下锅的悲惨境地。同时，全球陷入长期寒冬，燃料也将成为大问题。
但是在最近一些年，少数科学家提出了相反的观点，他们认为酸雨和“火山冬天”似乎并没有那么可怕。
巨大的火山喷发产生的硫酸痕迹可以在南北极的冰雪中找到，由被污染的大气中的酸沉积到冰雪上留下。1996年，研究格陵兰和南极洲冰核的调查者发现，7.4万年前多巴的超级喷发之后，两极地区的冰雪中出现了硫酸含量高峰。那次喷发喷出了2800立方千米的熔岩和火山灰，使全球气温下降了5℃到15℃。严寒的后果是严重的，但并不如过去想象的那么长久；冰记录中的硫酸痕迹仅过了六年就没有了；一些研究者甚至认为，硫酸痕迹也许只存在了一两年。
看来“火山冬天”并不可怕，酸雨带来的影响是短暂的，这真是个好消息。但是研究者却警告世人，不要低估了超级火山的威力，它会在另一个“战场”上向人类发动袭击。
超级火山的终极武器
过去五年里，科学家发明了一种新的方法，能够研究火山酸雨中的氧原子成分。火山喷发出的二氧化硫要转变成硫酸，必须经过氧化，换句话说，它必须从已经存在于大气的某些其他成分中获得两个氧原子。大气中的什么分子能够提供给二氧化硫足够的氧原子呢?
火山学家把目光落在了臭氧上。臭氧是一种由三个氧原子组成的气体分子，氧化其他物质的能力很强，由于保护地球免遭危险的紫外线侵袭，臭氧名气很大。在高空强烈的太阳辐射下，臭氧的形成十分特殊，人们发现，在臭氧分子中，氧的一种同位素——氧17的含量很高。
前不久，在史前黄石火山喷出的火山灰标本中，加利福尼亚大学的地球化学家首次发现了二氧化硫与臭氧发生反应的证据，标志是臭氧中氧同位素的特征已经出现在生成的酸中，这种特征还保存在地面的硫酸盐化合物中，这些化合物是由酸雨与早已落在地面的火山灰发生反应而形成的。
这个发现说明，当火山喷发时，喷出的二氧化硫会消耗掉大气同温层中的臭氧。臭氧层中臭氧减少，将导致大量的致命紫外线到达地球表面，对生物造成严重的遗传损害。极地冰核中的证据表明，1990年皮纳图博火山喷发导致地球臭氧层出现了3％到8％的臭氧损失。但是假如有比这次事件强烈100倍的喷发事件出现，将会发生什么?假如超级火山喷发，臭氧层不可避免地会出现巨大的空洞，紫外线从高空倾泻而下。这种影响比酸雨和“火山冬天”要长远得多，对生物界的危害似乎更严重，生物的大规模死亡不可避免。
人们已经开始认识到超级火山的威力，可惜的是，不论人们了解了多少，都不能阻止一次超级喷发。面对超级火山的威胁，目前人类似乎只能祈祷自己有好运气。好消息是，火山学家已经足够了解可能出现超级喷发的地点，而且能够有把握地预测：短期内不会有这样的大灾难降临地球。
（选自《科学之谜》）