大約在 63 萬年前——地質學上的一眨眼——一場災難在現今美國西北懷俄明州展開。當時發生了一系列規模巨大的火山噴發,摧毀了數百公里範圍內的生命。火山灰散佈到北美大部分地區,其影響遍及全球。這是一次發生在現今黃石國家公園的巨大火山系統的超級噴發。

儘管規模如此巨大,但沒有已知的人類目擊了這場災難。據我們所知,早期人類尚未抵達這個大陸。跨越海洋,或許早期人類曾對更朦朧的天空和異常鮮豔的日落感到驚奇。瀰漫在天空中的火山粒子冷卻了氣候,並可能影響了他們的氣候模式和生活。他們是否注意到這些變化——或將其與任何遙遠的事件聯繫起來——是無法得知的。

今天,人類肯定會注意到。我們已經知道,如此規模的超級噴發將對我們所知的文明構成威脅。那麼,如果黃石火山爆發,我們將會經歷什麼?我們是災難和火山專家,接下來將是一場關於最壞情況可能發生的思想實驗。我們的假設是基於研究,並檢視了近年來各國如何應對災難。

上午 6 點剛過,猶他大學地震台站的一名分析師看到黃石地震監測儀上記錄的、通常平靜的波浪線被一系列尖銳的尖峰打斷。這些測量數據代表了前一晚在黃石下方偵測到的地震。科學家揚起眉毛,深吸一口氣——這些觀測結果與黃石的日常行為不符。

人們常將黃石想像成一座沉睡的「超級火山」。它或許沉睡,但其地質過程從未停止。一系列儀器監測著它的活動——以及任何變化。一個密集的地震儀網絡記錄著該地區的地震。全天候,數據從 GPS 站、應變儀(測量地殼變形和形狀變化的儀器)以及位於其活躍間歇泉區域的感測器傳入。衛星觀測、氣體採樣和實地調查提供了更多資訊。

科學家們觀察地震的數量、位置、深度和規模。地震「群」尤其值得關注,特別是當它們似乎在地殼(地球堅硬、最外層的岩石殼)中遷移或變得越來越淺時。這種模式可能表明岩漿或受壓力的熱液流體(高溫、富含礦物質的水)正在向上移動。

我們的科學家鬆了一口氣,發現大多數異常震動都非常微弱——弱到無法被感覺到。但它們共同形成了一個異常集中的群集。分析師將信號與鄰近的地震儀進行比對,並出於好奇而非擔憂,聯繫了黃石火山觀測站(YVO)的合作夥伴組織的同事,以遵循 YVO 的應對計劃。

他們推斷,在前一晚,儀器記錄到黃石廣闊的破火山口下方出現了一個日益緊密的地震群集,該破火山口約為 55-70 公里寬。黃石每年發生數千次地震,群集並不罕見。但這次似乎在向上遷移。儘管如此,單獨的地震群集並不意味著黃石即將爆發,地面變形、溫度變化或氣體排放也是如此。科學家們更關注的是多種變化同時發生。

科學家團隊決定靜觀其變。

四周後,地震群集持續向上遷移。分析師注意到,在破火山口下方的一條狹窄區域也出現了新的事件,他現在已經食慾不振,也失去了謹慎,開始撰寫旨在引起警報的報告。地震群集上方的 GPS 站開始向外移動。應變測量增加,衛星雷達顯示了原因:地面加速抬升的廣泛區域。

總體而言,這些觀測結果與岩漿擠壓進入地殼的現象一致——正如夏威夷火山爆發前所見。對 YVO 工作人員來說,令人欣慰的是,黃石過去曾出現過類似的警報信號組合,但沒有後續的噴發。在 2013 年至 2014 年間,破火山口的部分地區開始以每年超過 15 公分的速率抬升,地震活動也隨之增加。

這最終導致了一次規模為 4.8 的地震,是自 1975 年以來在黃石記錄到的最大地震。不久之後,抬升轉為沉降(地面向下移動),科學家們得出結論,該事件與熱液流體運動有關,而非岩漿。

YVO 謹慎回應,同時意識到需要讓公眾知情,但又不引起不必要的恐慌。一名值班科學家負責評估傳入的數據。部署了額外的臨時地震儀和 GPS 設備以提供更精確的數據,並更頻繁地採樣氣體和水。

YVO 開始與國家公園管理局和緊急管理部門加強協調,審查道路關閉、公眾溝通和疏散計劃。或許不祥的是,為了謹慎起見,黃石的火山警戒級別從「正常」提高到「諮詢」,表明活躍程度已超出其既定背景水平。

這些發展足夠令人擔憂,以至於科學家們開始猜測重大噴發的影響。媒體產生了興趣,但火山學家們已經知道,當火山的不確定性演變成公開的全面爭論時,會造成多大的破壞。

科學家們私下討論解釋上的差異,並同意通過媒體簡報和社交媒體發布定期更新給公眾。隨著火山活動持續加劇,高層決策者被告知情況可能演變成一場重大災難。在三個月內發生的機率從 6-9% 上升到 21-27%。

由於存在不確定性,政界人士沒有做出具體聲明。儘管如此,美國聯邦緊急事務管理局仍開始制定大規模疏散計劃。他們對公眾表示信心,但私下可能擔心最壞的情況可能讓他們無法挽救所有人。

在接下來的兩週內,活躍程度急劇升級。地震變得更頻繁、更淺。長週期地震(通常由流體運動而非斷層錯動引起,已知在黃石發生)和持續的火山震動表明岩漿和受壓流體正在擠開地面的裂縫。

抬升加速,GPS 站幾天內移動了幾公分。間歇泉活動變得越來越不規律。即使是老忠實噴泉也變得不那麼忠實:其通常規律的噴發變得更難預測。同時,氣體測量和泉水化學成分的變化表明,黃石的熱液系統中二氧化碳和硫磺氣體的輸入增加。結合淺層地震和快速抬升,人們擔心岩漿可能正在向上移動。

這些新的觀測結果導致了一場新聞發布會,描述了在三週內發生災難性噴發的 85-92% 的可能性。此時,YVO 將黃石的警報提升至「警戒」,美國地質調查局將航空顏色代碼提升至橙色,飛機繞行該區域。

宣布了向黃石國家公園外延伸 100 公里的疏散區,影響約 20 萬居民以及該地區的數千名遊客。該話題現在主導著傳統媒體和社交媒體。這種關注很可能催生了批評者和陰謀論者。前者聲稱什麼都不會發生。後者散佈虛假信息,稱 YVO 被外國的影子億萬富翁收買,目的是摧毀美國,以便其他國家能夠控制世界經濟。

既然超級噴發似乎很有可能即將發生,世界各國領導人紛紛採取行動。他們必須做出選擇:作為一個地球村互相幫助,還是重演 COVID-19 式的全球封鎖。

如果他們選擇合作,那麼他們將開始疏散,將人們遷往所需的地方——包括跨越國際邊界。這將涉及為他們提供充足的住所、水、食物、電力和社區支持,包括學校、工作、交通和安全。實現這一切似乎不太可能,因為世界上大多數人口一直缺乏這些。儘管如此,美國有資金、技能和物資來疏散和重新安置龐大的人口,如果領導人合作並利用一切可用資源。

更有可能的是,許多國家可能不願接受「火山難民」,並找藉口——或許是合法的——聲稱他們沒有資金、資源或空間來安全、迅速地安置這麼多人。那些擁有雙重國籍、財富或社會網絡可以重新開始的人,通過自行疏散,進一步加劇了他們的壓力。

慈善機構介入,幫助一些人乘坐包機離開,或通過擁擠的火車和巴士進行漫長而痛苦的旅程。最邊緣化和最貧窮的人可能別無選擇,只能留下來。有些人可能會加入那些不相信噴發會發生的人的行列,他們認為自己儲備充足的地下掩體可以保護他們(一種過於樂觀的信念),或者他們寧願在家中死去,也不願在一個被毀滅的世界裡異國他鄉生活。

瞬間,地震儀被一股強烈的淺層地震爆發所淹沒。蒸汽雲從新出現的裂縫中升起。YVO 和 USGS 別無選擇,只能將預警級別和航空顏色代碼提升至紅色:危險的噴發即將發生。

噴發並非以整個破火山口同時爆炸開始。相反,上升的岩漿侵入黃石淺層的熱液系統,迅速汽化大量的水。在常壓下,水變成蒸汽時體積會膨脹約 1700 倍。被困在地表之下,這種快速膨脹會引發劇烈的所謂「潛水火山噴發」,將過熱的蒸汽、泥漿和破碎的岩石塊噴射到數公里高的空中。

由於陸地和空中的廣泛禁區,尚未造成人員傷亡。野生動物、牲畜和植被則不幸得多。在最初噴發點約 4-6 公里範圍內,地貌被落石、火山灰和泥漿摧毀。在禁區之外,人們看到一個壯觀的 2 公里高的羽狀雲升入天空——但它迅速變大,任何寬慰感都轉瞬即逝。

幾個小時後,富含氣體的岩漿,溫度為 650-800°C——遠高於鉛和鋅的熔點——衝破了破碎的地表。隨著圍壓下降,溶解的氣體從熔體中分離成不同的成分,並劇烈膨脹。岩漿碎裂成浮石(多孔岩石)和火山灰,同時將噴發口壁周圍的巨大岩石碎片撕裂。

膨脹的氣體和強烈的熱量將這些物質向上推動,形成一個巨大的噴發柱,高達 30-50 公里,遠高於通常巡航高度約 13 公里的商用客機。在這個晴朗的早晨,其上部從 800 公里外的丹佛可見。

隨著噴發持續,噴出物質的體積不斷增加,科學家們意識到這可能是 VEI 8 超級噴發(規模 8 或更大)的開端——這是衡量爆炸性火山噴發規模的最高正式等級。74,000 年前,人類最後一次目睹了這種規模的噴發,即印度尼西亞的多巴火山。

形成的巨大傘狀雲不像普通的火山灰羽流那樣僅隨盛行風漂移。其動量最初將火山灰向各個方向驅動——在數百公里範圍內擴散,然後高空氣流接管,並在一天內將細小的火山灰帶到數千公里之外。

持續噴發幾個小時後,羽狀雲的部分塌陷,產生了灼熱的火山碎屑密度流(極熱、快速移動的氣體、火山灰和岩石碎片的混合物)。這些流體以數十公里的速度湧動,摧毀樹木,點燃森林,並將殘骸掩埋在熾熱的火山灰和浮石之下。

該區域內的任何人,都會被爆炸粉碎,被高溫烤焦,或被火山灰窒息。可能會有高達 1,000 人立即死亡,包括那些拒絕撤離的人。大多數屍體太危險而無法尋回。即使可能,許多屍體也不再存在可供尋回。

在主要的火山碎屑密度流區域之外,由於駕駛員視線不清或因火山灰打滑導致的車輛事故、心臟和呼吸困難以及自殺,傷亡人數不斷增加。超出直接燃燒區的植被火災可能又增加了數百人死亡,原因包括燃燒、煙霧吸入和車輛事故。

隨著岩漿持續逸出,未受支撐的地面部分塌陷,形成新的裂縫和噴發口,同時為進一步的噴發柱和火山碎屑密度流提供燃料。數百公里外的丹佛和加拿大邊境地區,大範圍的火山灰沉降使天空變暗,阻礙道路,並擾亂電力、供水和通信。這些火山灰摧毀了至少八個州的農田。

進一步的即時死亡可能源於電力中斷導致的交通和路燈失靈;醫療服務(包括手術和獲取處方藥)的限制;以及試圖設置和操作家用發電機時觸電、火災和一氧化碳中毒。災難期間的搶劫和犯罪增加通常很少見,但在更絕望的最壞情況下可能會發生,從而增加傷亡人數。

在接下來的幾天裡,隨著破火山口的部分塌陷和新噴發口的開放,噴發以脈衝方式持續。連續的羽狀雲塌陷產生火山碎屑密度流,其沉積物厚達數百米,就像上次超級噴發一樣。

附近的基礎設施被摧毀並掩埋在沉積物之下。機場因火山灰干擾飛機而關閉,其他運輸網絡也陷入困境。懷俄明州所有邊境州的社區面臨黑暗、呼吸困難以及屋頂因積聚的火山灰而坍塌。隨著噴發最終開始減弱,大氣中的二氧化硫形成反射陽光的硫酸鹽氣溶膠,這些氣溶膠散佈到北半球,影響全球氣候數年。

噴發三天後,北美大部分地區都籠罩在黃石的陰影之下。每一次連續的強烈噴發脈衝都會將另一個羽狀雲送入數十公里高空,然後擴散成新的傘狀雲。

在懷俄明州及其鄰近州,情況是災難性的。蒙大拿州最大的城市比林斯正在被最終超過一米厚的火山灰掩埋(一份關於黃石超級噴發的 published model 預測該市將接收高達 1.8 米的火山灰)。猶他州的鹽湖城和愛達荷州的博伊西接收了數十厘米的火山灰。對於加拿大南部、美國大部分地區和墨西哥北部來說,白天變成了黃昏,在戶外沒有口罩呼吸變得越來越困難。其他大陸的人們在鮮豔的紅橙色日出和日落的恐懼中觀看。

回到美國,電力網絡開始失效。人們沒有聽從警告,潮濕的火山灰會導電,導致電線和變電站短路。火山灰堵塞了機械和發電機進氣口。它的重量損壞了電纜和較弱的結構。

隨著電力中斷,水泵、污水處理、供熱系統、加油站以及手機和互聯網網絡也隨之失效。人們感到恐慌,超市貨架 nationwide 空,因為地區和國家供應鏈開始崩潰。

在接下來的幾週裡,危機變成了一場生存之戰。反覆的火山灰沉降阻塞道路,淹沒排水系統,損壞屋頂。下雨時,乾燥的火山灰變成濃稠的泥漿,使清理工作更加困難。北美大部分地區的機場仍然關閉或嚴重中斷,而鐵路、貨運站和農場則難以運營。牲畜和農作物在牧場和水源被火山灰掩埋或污染的地方死亡。

黃石附近的大片區域仍處於疏散狀態,而在美國各地,住所、燃料、食物和清潔水變得越來越稀缺。一些國家空運或空投人道主義援助物資,但也擔心為自己儲備物資。農業、運輸和保險的損失——以及許多其他企業和服務的關閉——可能導致加拿大、墨西哥以及大多數加勒比和中美洲國家宣布進入緊急狀態。這部分是由於對這些國家的直接影響,部分是由於美國的動盪以及人們逃離美國。

幾個月後,噴發減弱為間歇性爆炸,但再次活躍的威脅依然存在。對數百萬人來說,這場災難遠未結束。乾燥多風的日子會將火山灰重新捲入空中,而雨雪則會將其變成沉重的沉積物,阻塞排水溝並損壞基礎設施。眼睛和喉嚨刺激普遍存在。患有哮喘和其他呼吸系統疾病的人面臨嚴重的健康風險,因為醫療服務減少且不堪重負。

水處理廠和發電廠因火山灰污染、設備故障、缺乏備件和不堪重負的需求而陷入困境,擾亂了關鍵的醫療和工業流程。受災最嚴重的地區的農作物已被掩埋。美國和加拿大穀物、玉米和大豆出口的損失推高了全球食品價格。

在受影響較小的地區,航班逐漸恢復,但當風將火山灰重新吹起時,北美各地的機場會反覆關閉。不可靠的空域和運輸網絡——加上農業損失、商業中斷和重建成本——引發了銀行和保險危機,導致全球經濟衰退。

同時,大氣效應變得全球化。大多數火山灰已經落下,但注入平流層的二氧化硫產生了硫酸鹽氣溶膠,這些氣溶膠反射了相當一部分太陽能。科學家稱之為「火山冷卻期」,避免使用「新冰河時代」這個詞。模型表明,全球平均氣溫不太可能下降超過約 1.5°C,儘管特定地區和季節可能會經歷更大的變化。值得注意的是,北美中部地區的氣溫仍遠低於噴發前。

噴發後的幾年裡,世界進入了長期的恢復和重建階段。世界各地的人們適應了更為農業化的生活方式,學會用根莖類蔬菜、穀物和豆類填滿土地。由於休閒時間大大減少和收入下降,娛樂設施被轉用於食品生產,特別是小型溫室和垂直農場,用於生產各種水果、蔬菜、堅果和豆類。

由於土地和飼料的缺乏,牲畜數量減少,為農作物騰出了更多空間。仍然吃肉的人通常會獵殺大型動物或捕捉小型鳥類和哺乳動物。昆蟲養殖傾向於主宰鳥類或哺乳動物農場的重建。沿海、河流和湖泊附近的人們加強了捕魚,迅速耗盡了魚類資源,直到在一些地方實施了管制,並增加了海藻養殖。在未達成或執行規則的地方,飢餓和移民猖獗。

淡水供應情況各不相同。世界氣候發生了變化,一些地方降雨充沛,而另一些地方則乾旱。大規模水處理技術仍然為人所知並被使用,但化學品和備件的供應線不可靠。許多人發展了當地的解決方案並設法維持,而另一些人則遭受受污染的水和疾病的困擾,包括霍亂、登革熱和瘧疾,就像噴發前數十億人一樣。

噴發前,世界 83 億人口中約有 44 億人缺乏安全可靠的淡水供應。噴發十年後,可能有 48 億人缺乏這種淡水,而世界人口可能已下降到 79 億,原因是老年人和嬰兒的死亡率激增。

對於噴發的倖存者來說,疾病和死亡仍在上升。噴發可能為火山灰中致癌水平的二氧化矽提供了實質性的長期證據。接觸火山灰會導致矽肺病(一種不可逆的肺部疾病)和肺癌的診斷率出現微小但統計學上顯著的增加,對於吸入火山灰顆粒的人來說,心血管疾病的結果也類似。

由於噴發導致整個大陸的衛生系統癱瘓並難以恢復,十年後,這些比率可能高於測量值。最糟糕的是,衛生系統的匱乏意味著許多被診斷出患病的人無法得到妥善治療。本來可以治癒的疾病變成了致命的。

噴發區內,二十年後是一片灰色的景象。它幾乎沒有生命跡象,每次風暴都會將火山灰變成洶湧的泥石流,稱為「崩塌」。但植被,從草地開始,逐漸轉變為森林,重新佔領了爆炸中被抹去的區域,人們也隨之而來。這些新的開拓者將這片土地變成了肥沃的農田,幫助餵養飢餓的人口。

分散的火山灰最終從大氣中沉降下來,讓陽光重新完全照射到地表——恢復了農業和生態系統。這也重新引發了對人為氣候變化的擔憂,儘管火山活動導致溫室氣體排放減少。科學家們正努力確定全球氣候是否已進入新的軌跡——這對人類來說可能更好或更糟——或者大氣和海洋中儲存的來自人類燃燒溫室氣體的熱量是否會再次迫使地球快速升溫。

此外,科學家們希望計算死亡人數、傷害人數以及生活質量的損失。超額死亡率分析可能表明,由於噴發及其影響,有 7-13 億人過早死亡。也許有兩倍的人經歷了暫時或永久的健康影響但倖存下來,儘管有些人會說 100% 的人類直接受到了影響。

好消息是,至少對我們的物種而言,火山活動這種無法阻擋的力量改變了地球,但並沒有終結人類——或接近終結人類。

一個生物從一艘光滑的太空船上下來,仍然是人形,但與其祖先物種智人智人相去甚遠。Tjjze(使用的代詞)吸收了關於古代「地球」的所有稀少信息,並好奇地想了解更多。

最引人注目的材料是其第一個技術文明的崛起,大約在一百萬年前。隨後,該物種在 14 萬至 16 萬年前地球發生變化時放棄了這個星球——變得更高、更光滑,四肢更長,手、頭和大腦更大——並且已經在銀河系中確立了自己的地位。在剩餘的傳說中,反覆出現關於失控的行星溫度變化、寒熱,以及一系列改變地球的火山爆發的傳說。

Tjjze 觀察到植被茂盛,水資源充足,為奇特的動物和生態系統提供了充足的食物和水。快速掃描顯示了地表之下的大量信息。事實上,一個大致呈橢圓形的岩石山脊在地表層之下顯得尤為突出。是的,這個特定區域,半徑約為 24.3 個 cqurzots,確實比外面的廣闊平原低。這似乎表明一次古老的火山噴發。而且留下如此大的疤痕,它一定是巨大的。

隨著更多數據的揭示,Tjjze 將相當於臉部的表情扭曲成相當於皺眉。確實,這看起來像一個破火山口。而且其年齡約為一百萬年(加減)。

它是否可能在技術文明時期爆發?或者他們很幸運地錯過了它?這是不可能真正知道的。

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