如何阻止超级火山喷发 NASA想要打洞冷却火山

2017-08-30 08:24:00 网易科学人 分享
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  出品|网易科学人栏目组

  译者|晗冰

  宁静的美国黄石国家公园之下,是一个巨大的岩浆池。这些岩浆让黄石国家公园的间歇泉和温泉闻名于世。但对于美国国家航空航天局的科学家来说,这也是我们所知道的对人类文明最大的自然威胁之一:潜在的超级火山。

  美国国家航空航天局的研究人员的报告告诉了我们这些看不到的巨大威胁,以及我们该如何应对。

  “我是美国国家航空航天局行星防御咨询委员会成员,专门研究美国国家航空航天局如何保护地球免受小行星和彗星的撞击,”,美国航空航天局喷气推进实验室(JPL)研究员,加州理工学院教授布莱恩·威尔科克斯解释说。 “我在研究中得出结论,超级火山的威胁明显要大于小行星或彗星撞击带给的威胁。

图示:从太空中观测到的火山喷发

  地球上有大约20个已知的超级火山,平均每10万年发生一次大爆发。学术界普遍认为火山爆发可能造成的最大威胁之一是饥荒,火山爆发带来的长期冬季会降低粮食产量。 2012年,联合国曾估计世界各地的粮食储备仅能够维持74天。

  当美国国家航空航天局科学家考虑到这个问题时,他们发现最合乎逻辑的解决方案可能就是冷却超级火山。一座火山就是一座巨型熔炉,基本相当于六座工业电厂。目前,黄石国家公园火山60-70%的热量以水蒸气的形式从地下泄露进大气,冷却主要来自通过岩石裂缝渗透进岩浆池中的水。其余热量都被存储在岩浆池内,不断液化越来越多的挥发性气体,同时也融化着周围的岩石。一旦这种热量达到一定的阈值,那么火山爆发是不可避免的。

  但如果能够让火山岩浆池释放更多的热量,那么超级火山就不会喷发。美国国家航空航天局估计,如果能够从其岩浆池中再释放35%的热量,黄石国家公园的火山将不再构成威胁。唯一的问题是怎么释放熔岩热量?

  一种可能是对超级火山引入更多水。但从实践的角度来看,说服政府实施这样一个方案不太可能。

图示:从太空中看到的埃特纳火山喷发

  威尔科克斯说:“在山区建造一条大型渡槽,既昂贵又困难,人们不希望自己的水都花费在超级火山上。世界各地都面临着水资源短缺的问题,所以搞这样一个大型基础设施项目,水而且的唯一用途就是冷却超级火山,势必会带来争议。”

  相反,美国国家航空航天局认为最可行的解决方案可能是在超级火山上打一个长度10公里的洞,并在高压下抽水降压。循环水将被加热至约350摄氏度高温,从而缓慢地从火山中提取热量。而这样一个项目的预计成本约为34.6亿美元(26.9亿欧元)。在为火山降温的同时,它带来了吸引人的收获,可以说服政府进行投资。

  “黄石火山目前的热量约在6GW左右,” 威尔科克斯说。 “通过这样的钻探,可以建设一个地热发电厂,使得每度电的成本在0.10美元/千瓦时上下,这个价格极具竞争力。短期来看其能够为周边地区提供数万年的电力,并实现盈亏平衡。而长远的好处就是防止未来的超级火山爆发,避免毁灭人类。“

  但钻进超级火山并不是没有风险。其也有可能触发火山喷发。

图示:如果超级火山喷发,威力要比印度尼西亚火山爆发大很多

  “最重要的是不要产生副作用,” 威尔科克斯指出,“如果你钻进岩浆室的顶部,尝试从那里加水降温冷却,那将是非常危险。这可能使岩浆室的顶部更为脆弱,更易破裂。并且您可能会释放出更多的有毒挥发性气体。

  相反,美国航空航天局专家的想法是从超级火山的下方钻进去,也就说从黄石国家公园的边界之外开始钻探,并从岩浆室的下部提取热量。威尔科克斯说:“这样你就可以防止从底部升起的热量威胁到岩浆所在区域的顶部。

  虽然这一计划要实施起来相当缓慢,但为了防止灾难发生,这种长期的思考和规划可能是唯一的选择。 威尔科克斯说:“通过这样的项目,可以让我们看到持续的电力供应。”

  这样一个计划可能适用于地球上每一个活跃的超级火山,而美国国家航空航天局的科学家们希望他们的这一想法能够鼓励更多应对威胁的科学讨论。

图示:如果不采取行动,黄石的火山或将喷发

  威尔科克斯说:“当人们首先考虑到保护地球不受小行星影响的想法时,会对以超级火山的威胁作出类似反应。 人们也许会以为,‘人类怎么可能阻止小行星击中地球?’实际上事实证明,如果持之以恒,人类也可以让小行星错过地球。所以问题要比人们想象的容易得多。在这两种情况下,都要求科学界投入大量精力,也必须尽早开始。但黄石的火山大约每六十万年喷发一次,最近一次喷发在60多万年前,这应该让我们引以为戒。”

责编:李文瑶