T他风转变。臭鸡蛋的臭味让我几乎无法呼吸,热雾遮蔽了我的视线。我屏住呼吸,闭上眼睛,想象着雾越来越浓,把我压得粉碎。然后,没有任何预兆,风就转晴了,我又一次被寒冷干燥的空气包围着。热得像一场梦。当我分析我的环境时,我颤抖。
在我面前是一个热气腾腾的蓝色春天,绿色、黄色和暗红色的同心环。我转身看到另一个水池。但是上升的雾太浓了,我只能猜测下面是否有蓝色的水。有时我瞥见不知从什么地方冒出来的泡沫。这些温泉只是黄石火山火山口的10,000个地热特征中的一小部分,暗示着地壳下面有一个神秘的热点。
正是这种奇异的景观,让人很容易相信怀俄明州西北部正坐落着一座超级火山——一座比普通火山强大得多的庞然大物,能够喷出超过240立方英里的物质。
但为什么科学家们认为地下隐藏着一座超级火山呢?当我问黄石公园的公园地质学家亨利·希斯勒这个问题时,他表现得很哲学。“好的科学不过是一份进展报告,”他说。“这是我们在特定时间通过现有数据所知道的。”
今年,科学家们提供了一个最令人印象深刻的例子进度报告:他们深入观察了地球表面,并绘制了第一张超级火山管道的三维图像。尽管他们已经拍摄了地幔柱的图像,它将熔融的岩石从地幔深处带到地表以下约60公里的区域,以及地表以下约10公里的岩浆房,但新的研究发现了两者之间缺失的联系。
第二个,11200平方英里的岩浆库连接着羽流和较浅的岩浆库。它比它的浅伴星大4.5倍,有足够的热岩石填满大峡谷近14倍。
犹他大学的地震学家黄新华和他的同事利用地震数据捕捉到了这张惊人的图像。这类似于超声波,海斯勒说。“我们有一个人的表面的皮肤,但我们想知道里面是什么。”当地震经过密集的热点时,速度会减慢。因此,如果地震波到达传感器的时间晚于预期,科学家就知道在地球深处有一个低速度、密度更高、温度更高的区域。
“如果我们只使用一条路径——一次地震和一台地震仪——我们无法知道低速物体在路径上的哪个位置。犹他大学的合著者杰米·法雷尔说。这就是多重地震和传感器发挥作用的地方。黄的团队使用了4849次来自地球各地的地震,加上黄石公园及其他地区的80台地震仪,绘制了一幅粗略的三维图像。
他们的研究也是第一次将全球地震和本地地震结合起来。遥远的地震使科学家能够对深层结构进行成像(任何起源于印度或中国的地震在到达美国之前都会首先经过地核),而本地地震则可以对浅层结构进行成像。结合这两种方法,研究小组首次拍摄了深层岩浆库的图像。然而,考虑到自然地震是相对罕见的事件——即使在世界上最活跃的地区之一——他们不得不收集了30年的数据。
但地震层析成像并不是观测地下深处的唯一方法。GPS卫星可以搜索该地区的任何地面运动;重力卫星可以观察到下面密度的任何变化;地面仪器可以对地热特征产生的热量和气体进行采样。
一个所有的方法都指向一个非常活跃的超级火山。从1976年到1984年,GPS卫星数据显示破火山口底部肿胀向上.岩浆从更深的岩浆房流入浅的储层,导致地面上的膨胀。这种密度较小的热物质的涌入也被反射进来重力数据.对于在流入气流正上方绕轨道运行的卫星来说,地球对它的引力似乎比预期的要小一些。与此同时,地面仪器测量了从活动地物中上升的热量和气体。
然后从1985年到1995年,火山口又下沉了大约5.5英寸。岩浆要么是横向地从系统中流出,要么是浅层的储层只是在冷却和收缩,让气体渗出地表。后来的测量显示,火山口的底部正在继续膨胀和下沉。但科学家们仍然不了解超级火山运动部件之间的复杂相互作用。
法雷尔说:“我认为我们的下一步有望是,能够研究一些较小规模的特征,看看这些较大的特征是如何相互连接的。”如果科学家能够确定大型岩浆库如何相互作用,他们将更好地了解流体和热如何移动地球。他说:“然后,我们就可以开始研究,从深层到浅层(水库)需要多长时间,也许我们处在火山喷发周期的哪个位置。但我们还没到那一步。”
尽管过去的火山喷发在地球表面从俄勒冈州到怀俄明州随处可见,但很难推断出未来会有什么火山喷发。法雷尔根本不相信另一次超级喷发会发生。“这个体系可能正在消亡,”他说。“黄石热点正在向更厚、更冷的大陆地壳移动。烧穿这层地壳要比过去1700万年里烧穿的更薄的地壳需要更多的能量。”
但当我看着黄石公园的地表在我眼前沸腾时,很难相信这个深埋在我脚下的系统有一天会消失。当我面前的间歇泉喷发时,蒸汽和水喷射到几十英尺高的空中,我不得不怀疑它是不是在慢慢地向另一次超级喷发靠近。毕竟,尽管法雷尔不确定,但他继续说:“这在过去发生过,将来可能会发生。”