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为什么海水浇不灭海底火山,甚至还可能加剧火山喷发?

燃烧三角图。图源:小编酸奶瓶

以燃烧中的火柴为例,火柴是可燃物,助燃物是空气中的氧气,划火柴时产生的高温则充当了着火源。

我们之所以能用水灭掉火柴的火,是因为水能够吸收热量,降低温度。水的比热容较大,能吸收较多的热量。而且,水因燃烧产生的高温汽化时,也会带走大量的热量。

当热量散失到一定程度,火柴的温度下降到燃点之下时,燃烧就无法继续。

图源:pixabay

不仅如此,水还能起到隔绝氧气的作用。

把水泼到火柴上,火柴就被覆上了一层“隔离水膜”,同时,水因高温汽化而形成的水蒸气也能裹住可燃物,让可燃物与氧气的接触面大大减少。失去了燃烧的“动力来源”,火自然就会熄灭了。

海水之所以浇不灭海底火山,关键就在于火山喷出的主要物质不是我们日常见到的明火,而是岩浆。

图源:pexels

岩浆是熔化的岩石,温度在650℃~1400 °C之间,通常存在于地壳深处或上地幔,深度可达数百千米。

在地球内部高温高压的环境下,岩浆具有极强的活动性。当某处地壳因构造运动变得薄弱或断裂,局部压力变小时,岩浆就会因为压力差上升,侵入到地壳中或是喷出地面,火山喷发就是岩浆喷出地面的结果。

无论是陆地火山还是海底火山,喷出的都是因压力上涌的岩浆,而不是燃烧产生的火焰。

图源:pixabay

由此可见,火山的“火”与燃烧的“火”有着本质上的区别,根本谈不上“以水灭火”。

虽然深海环境(海平面之下超过250米的深度)的水压能在一定程度上抑制火山喷发的猛烈程度,但海水无法影响火山喷发的能量来源——地球深处的热源和压力,所以并不能让火山彻底“熄火”,只能对喷涌出的地表岩浆起到降温作用。

2022年1月15日,南太平洋汤加王国的一座海底火山发生了一次猛烈喷发,喷发柱高达57千米,爆炸声传播了数千千米,并造成了一系列的全球性影响。

汤加火山喷发的卫星影像。图源:wikipedia

一些科学家认为,汤加火山的喷发之所以如此剧烈,原因之一就是海水的“加持”。

一般情况下,海底火山喷出的高温岩浆会将附近的海水汽化,形成一层蒸汽。这层蒸汽能够隔开海水与岩浆,让岩浆在海水的“怀抱”中慢慢冷却,形成熔岩。

然而,汤加火山的火山口位于海面下约150米处,水深相对较浅,较小的水压难以抑制岩浆的喷发力度。在这种情况下,强力喷涌的岩浆很容易打破与海水之间的蒸汽层,使高温的岩浆与冰冷的海水直接接触。

这种极大的温度差会让大量海水迅速汽化,体积膨胀——标准大气压下,当水变为水蒸气时,体积会膨胀约1700倍。

海水体积的急剧膨胀会在瞬息之间产生高压,引发剧烈的蒸汽爆炸。爆炸会撕裂岩浆,使高热的岩浆碎片散落在冷水中,再次形成温度差,引发连环爆炸,最终造成了汤加火山威力如此巨大的喷发。

图源:pexels

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