研究人員在2022年1月洪阿湯加-洪加哈帕伊火山爆發前發現了一個獨特的地震訊號，有可能為海洋火山爆發提供預警。透過分析750公里外偵測到的瑞利波，科學家認為地殼斷裂使海水與岩漿混合，引發了火山爆發。

洪加火山爆發圖片來自美國國家海洋暨大氣總署的GOES-17 衛星。 圖片來源：美國國家海洋暨大氣總署

地震波發出預警

就在2022 年1 月洪加湯加-洪加哈帕伊火山大規模噴發前15 分鐘，兩個遙遠的監測站記錄到了地震波。 研究人員現在相信，這些早期訊號有助於預測其他偏遠海洋火山的類似噴發。

據研究人員稱，這種地震波很可能是火山口壁下海洋地殼薄弱區域的斷裂所造成的。 這一斷裂使得海水和岩漿在火山地下岩漿室上方的空間混合，引發了強烈的爆炸反應，引發了火山爆發。

這項研究發表在地球物理研究快報上，為火山爆發的預警訊號提供了新的見解。 該期刊是美國地球物理聯盟的公開出版物，主要刊登與地球和太空科學密切相關的高影響力報告。

2022 年1 月15 日，GOES-17 衛星拍攝洪加湯加-洪加哈帕伊火山水下噴發產生的傘狀雲的影像。 此外，還可以看到新月形的弓形衝擊波和許多照明衝擊。 資料來源：美國國家航空暨太空總署地球觀測站拍攝，Joshua Stevens 使用由NOAA 和NESDIS 提供的GOES 影像。

減災潛力

這些研究成果建立在研究人員先前監測偏遠火山的工作基礎上。 在這種情況下，在距離火山750 公里（約466 英里）的地方探測到了瑞利波（一種在地球表面移動的地震波）。

東京大學火山學家Mie Ichihara 是這項研究的共同作者之一，她說：”早期預警對於減災非常重要。島嶼火山會引發海嘯，這是一個重大危險。”

劇烈噴發的無聲前兆

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai 是湯加王國西太平洋上的海洋火山。 這座海山是太平洋板塊俯衝到澳洲板塊之下形成的，這個過程產生岩漿並導致火山爆發。

2022 年1 月15 日，這座火山以破紀錄的能量噴發，將58,000 個奧林匹克游泳池的水蒸氣注入平流層，引發了一場史無前例的閃電風暴，並引發了海嘯。 在這次大規模噴發之前，1 月14 日發生了一次規模較小的噴發，在此之前，火山爆發活動持續了一個月。

研究人員仍在爭論噴發的確切開始時間，不過大多數人都認為噴發是在協調世界時（UTC）4:00 後不久開始的。 新研究報告稱，瑞利波在協調世界時3:45 左右開始。

瑞利波偵測

研究人員利用地震資料分析了瑞利波，在斐濟島和富圖納島的地震站，儀器偵測到了瑞利波，但人類感覺不到。 雖然瑞利波是火山爆發和地震的常見特徵，但研究人員認為，這種波標誌著一種前兆事件，也可能是大規模火山爆發的原因。

這項研究的第一作者、東京大學火山學研究生Takuro Horiuchi 說：”許多火山爆發之前都有地震活動。然而，這種地震信號很微弱，只有在火山周圍幾公里的範圍內才能探測到。相比之下，這個地震訊號傳播了很遠的距離，顯示這是一個巨大的地震事件。

海山的秘密

科學家可能永遠也不知道究竟是什麼導致了這次巨大的”火山口形成“噴發，但Ichihara 認為，這個過程並不是瞬間發生的。 相反，她認為這一前兆事件是最終導致火山爆發的地下過程的開始。

但是，要確定這些罕見的巨大噴發的起源是很困難的。 Ichihara說：「觀測到的形成火山口的噴發非常少，而親眼目睹的海洋中形成火山口的噴發就更少了。這給出了導致火山口形成過程的一種假設，但我不會說這是唯一的假設。

無論如何，探測到早期噴發信號可能會給島國和沿海地區更多寶貴的時間，以便在面臨即將到來的海嘯- 時做好準備，即使在地表無法感受到信號。

“在火山爆發時，我們並沒有想到要即時使用這種分析方法。但也許下一次水下發生重大噴發時，當地的天文台可以從數據中識別出來”。

編譯自/ ScitechDaily