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科學探索：納米晶促使火山噴發
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科學探索：納米晶促使火山噴發
圖片來源：Pixabay
有些火山被認為是溫和、能穩定釋放岩漿的，但是有時它們也會在沒有任何預兆的情況下突然出現極具破壞性的噴發。比如，1886年新西蘭塔拉威拉火山的噴發事件就造成了大麵積的破壞與傷亡。德國拜羅伊特大學的地球科學家丹尼洛·迪熱諾瓦（Danilo Di Genova）提到，地質學家也一直想弄清楚，火山為什麽會出現這種危險的突發性改變。
迪熱諾瓦和同事在《科學·進展》（Science Advances）雜誌中提出一個觀點，認為這種災難性的轉變或許源於一種被稱為納米晶（nanolite）的晶體顆粒。這類納米晶在岩漿上湧的過程中形成，體積大約隻有一個普通細菌的百分之一。研究人員表示，這些顆粒使岩漿變得更為粘稠，阻礙了火山氣體從熔岩中逃逸出來，進而導致火山內部氣壓不斷累積增加，成為導致火山猛烈噴發的基礎。
圖片來源：Pixabay
利用電子顯微鏡和光譜成像儀，科學家在意大利的埃特納火山和印度尼西亞的坦博拉火山等活火山的火山灰中發現了納米晶。
隨後，該團隊試圖研究在一種較易流動的熔漿（這種熔漿冷卻後會變成玄武岩）中納米晶是如何形成的。這類低粘度岩漿通常允許氣體輕易逃逸，從而保證岩漿流動平緩順暢。研究人員在實驗室中熔化玄武岩然後立馬將其冷卻，以此獲得納米晶。迪熱諾瓦解釋道，這個冷卻的過程至關重要：在火山噴發過程中，岩漿會隨著衝向頂部端口的過程逐漸降溫。研究發現，隻有當溫度損失率在某個範圍時才會形成納米晶。
圖片來源：Pixabay
迪熱諾瓦說：“岩漿是一套成分複雜的係統，主要由矽和氧組成，其他成分還包括鋁、鈣、鐵等，其中，鐵似乎是納米晶形成過程中最重要的元素。”他還補充道，大多數納米晶是含少量鋁的氧化鐵晶體。因為所有岩漿中都能找到鐵，因此納米晶可以在多種岩漿類型中形成。
研究人員還製作了一種人工岩漿，以此展示納米晶產生的粘性。他們向水溶性矽油（在室溫下其黏性與火山噴發時玄武岩岩漿的黏性相當）中加入玻璃球來模擬納米晶的形狀和大小。該團隊發現，即使在濃度較低的情況下，流體自由噴發也容易使納米顆粒聚集成群。在真正的火山中，岩漿黏性會突然增加，從而封堵住那些試圖逃逸的氣泡。當積累到足夠的壓強時，一團又一團的岩漿又會一次性全部噴出（不再像之前一樣以持續而緩慢地排出），導致火山噴發。
加拿大哥倫布大學的地質學家埃納特·列夫（Einat Lev，並未參與這項研究）表示：“這項研究非常令人激動，解決了我們長期以來一直麵臨的一個問題。研究如何將這些星空体育官网入口网站融合到未來的火山模型中，是非常重要，也極具挑戰的一件事。”
撰文：哈裏尼·巴拉特（Harini Barath）
翻譯：趙歡
文章來源：環球科學
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有些火山被認為是溫和、能穩定釋放岩漿的，但是有時它們也會在沒有任何預兆的情況下突然出現極具破壞性的噴發。比如，1886年新西蘭塔拉威拉火山的噴發事件就造成了大麵積的破壞與傷亡。德國拜羅伊特大學的地球科學家丹尼洛·迪熱諾瓦（Danilo Di Genova）提到，地質學家也一直想弄清楚，火山為什麽會出現這種危險的突發性改變。
迪熱諾瓦和同事在《科學·進展》（Science Advances）雜誌中提出一個觀點，認為這種災難性的轉變或許源於一種被稱為納米晶（nanolite）的晶體顆粒。這類納米晶在岩漿上湧的過程中形成，體積大約隻有一個普通細菌的百分之一。研究人員表示，這些顆粒使岩漿變得更為粘稠，阻礙了火山氣體從熔岩中逃逸出來，進而導致火山內部氣壓不斷累積增加，成為導致火山猛烈噴發的基礎。
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隨後，該團隊試圖研究在一種較易流動的熔漿（這種熔漿冷卻後會變成玄武岩）中納米晶是如何形成的。這類低粘度岩漿通常允許氣體輕易逃逸，從而保證岩漿流動平緩順暢。研究人員在實驗室中熔化玄武岩然後立馬將其冷卻，以此獲得納米晶。迪熱諾瓦解釋道，這個冷卻的過程至關重要：在火山噴發過程中，岩漿會隨著衝向頂部端口的過程逐漸降溫。研究發現，隻有當溫度損失率在某個範圍時才會形成納米晶。
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迪熱諾瓦說：“岩漿是一套成分複雜的係統，主要由矽和氧組成，其他成分還包括鋁、鈣、鐵等，其中，鐵似乎是納米晶形成過程中最重要的元素。”他還補充道，大多數納米晶是含少量鋁的氧化鐵晶體。因為所有岩漿中都能找到鐵，因此納米晶可以在多種岩漿類型中形成。
研究人員還製作了一種人工岩漿，以此展示納米晶產生的粘性。他們向水溶性矽油（在室溫下其黏性與火山噴發時玄武岩岩漿的黏性相當）中加入玻璃球來模擬納米晶的形狀和大小。該團隊發現，即使在濃度較低的情況下，流體自由噴發也容易使納米顆粒聚集成群。在真正的火山中，岩漿黏性會突然增加，從而封堵住那些試圖逃逸的氣泡。當積累到足夠的壓強時，一團又一團的岩漿又會一次性全部噴出（不再像之前一樣以持續而緩慢地排出），導致火山噴發。
加拿大哥倫布大學的地質學家埃納特·列夫（Einat Lev，並未參與這項研究）表示：“這項研究非常令人激動，解決了我們長期以來一直麵臨的一個問題。研究如何將這些星空体育官网入口网站融合到未來的火山模型中，是非常重要，也極具挑戰的一件事。”
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