紅外線技術可準確預測火山爆發時間和強度

俄羅斯克柳切夫斯科伊火山噴發熔巖，上圖為紅外線圖像。

據國外媒體報道，火山爆發之奧秘何在?全球數百名勇敢的科學家正在冒死尋找這一答案。其中一位這樣的冒險科學家就是美國匹茲堡大學的地質學家邁克爾·拉姆齊，他花了12年時間來研究火山爆發的行為。如今他正利用熱紅外線輻射技術和美國宇航局與氣象衛星的數據來預測火山將何時爆發且爆發強度有多大，以幫助人們趕快撤離危險區。

熱紅外線輻射技術可以拍攝人類肉眼不能看見的紅外線圖像，以幫助像拉姆齊這樣的科學家跟蹤世界1500座活火山里面和周邊所出現的致命熱能。從這些圖像獲得的數據可以在危險到來之前提醒人們火山將會爆發，此技術或許有一天能讓科學家更好地預測火山爆發。拉姆齊說：“全球十分之一的人口生活在活火山底下，因此這是一個影響全世界人民生存的問題。”從太空鳥瞰，由圍繞地球運行的衛星所獲得的高清圖像顯示，活火山很突出，像圣誕樹上的燈。當它們準備爆發時，就會發出明亮的白光。而它們的冷卻速度可以告訴科學家有關其地質學組成，從而進一步幫助科學家預測這些火山是否將會猛烈爆發。

在美國國家地理學會探索研究委員會的資助下，拉姆齊和他的研究伙伴――地質學家亞當·卡特整理從美國宇航局土地(Terra)衛星上的星載熱量散發和反輻射儀(ASTER)所拍攝的地球圖像，并與卡特在俄羅斯遠東地區的堪察加半島上的一處活火山所采集的地面樣品和地面圖像進行了比較。在此火山快要爆發的前幾天里，卡特利用紅外線相機――前視紅外線輻射儀(FLIR)拍下了別濟米安納 (Bezymianny)火山的熔巖穹丘和山坡上堆積的火山灰，同時還記下了它們的表面溫度。卡特說：“別濟米安納火山爆發相當準時，一般一年爆發二次。我們想跟蹤它，看它是否有任何警告信號。”結果表明確實有警告信號出現。通過比較，拉姆齊和卡特識別到熱能警告信號就出現在此火山于2006年12月爆發前的關鍵性的四天里，當時ASTER的數據顯示此熔巖穹丘的溫度猛然上升了至少20攝氏度。

由于此衛星圖像獲知的是整個火山的平均溫度，因此科學家知道在某些地方的溫度可能比此平均溫度高許多倍。這些數據還表明他們的小組能識別微妙的地質變化，包括熔巖、巖石和火山灰，從而提前預測別濟米安納火山的爆發。此研究結果將幫助科學家準確預測火山爆發的時間。

科學家已經知道火山爆發是由密度和壓力導致的。地球上地幔中的巖漿密度比巖石小，在強壓下從地表薄弱點涌現出來。當巖漿上升時，里面的氣體和水快速膨脹，導致火山爆發。高硅含量的火山爆發特別猛烈，因為它們常常產生更多的粘稠熔巖，并攜帶大量的氣泡。當維持氣泡穩定的壓力變動時，這些氣泡就成了猛烈且危險的爆發因素。然而，科學家很難實時觀察到這一過程。

雖然別濟米安納火山周邊的人口很少，但此火山爆發也是人類的一大威脅，影響航空飛行，這就是科學家為何研究堪察加半島火山爆發的原因。每天往返歐美亞的航班有好幾百架，都要經過堪察加半島的上空。而火山爆發噴射出來的火山灰可以到達大氣的同溫層，在順風下還能擴散數百公里。顯然，飛入這些火山灰云的飛機會面臨重大危險，導致其發動機熄火。事實上由此已經導致了幾起重大的航空事故。自從 1980年以來，美國航空局表示至少有15架飛機在北太平洋上空被火山灰云所毀壞，幸慶的是沒有人員死亡。于是，往往在火山爆發時期，這一帶的飛機只得改變航線或取消航班，這下可要增加數百萬美元的燃油費。

美國航空官員認為新一代衛星可以利用更高清的熱紅外線成像儀讓他們能更加精確地探測到微妙的溫度變化，從而更加準確地預測火山爆發。紅外線成像技術還有其它好處，可以讓火山學家呆在安全地帶研究火山，一般是距離火山爆發地4公里之外為安全地帶。隨著技術的進步和紅外線相機價格的下降，全球科學家會找到創新辦法來將相機架設在火山更近的地方，從而在火山重大爆發時還能繼續拍攝。

在火山研究中，有大約10%的科學家因此喪命或受重傷。拉姆齊和卡特希望下一代衛星能提供更好的高清圖像，好讓他們按部就班地探測火山爆發的警告信號。