從雷鳴般的火山碎屑流到灼熱的岩漿河，火山以其猛烈而聞名於世。然而火山在安靜的時刻同樣令人敬畏，有時還會像煙民一樣向天空中吹出煙圈。這種短暫存在的煙圈曾在世界上的多座火山出現過，但人們並不清楚它們是如何形成的。雖然它們的直徑可以達到數百英尺，但它們的壽命很短而且難以預測，因此就很難研究。
美國宇航局噴氣推進實驗室的高級研究員Fabio Pulvirenti決定領導科學家進行研究。研究報告的合著者，意大利卡塔尼亞大學的火山學家Carmelo Ferlito表示，這表明吸煙者嘴里發生的事情，或多或少也發生在火山內部。
煙非煙霧非霧，真身其實是水蒸氣
意大利國家地球物理和火山學研究所的火山學家Boris Behncke並沒有參與這項研究，他聲稱，盡管被稱作煙圈，但這些煙圈並不是由煙組成的。相反，這些火山產物主要是水蒸氣，它們從岩漿中逸出並通過火山口噴涌而出。
研究人員發現，強風能夠阻止這種煙圈的形成或使其只能短暫存在。如果沒有強風，由大量火山蒸汽形成的煙圈就會飄向天空並開始擴大。最終，當大部分的蒸汽都消失的時候，這種煙圈就會從視線中消失不見。
火山模型的計算機模擬終有所得
當研究人員在2013年第一次了解到它們時，他並沒有在科學文獻上發現任何實質性的答案。因此，當他的好奇心變得難以忍受時，他自己組建了研究團隊試圖解開這個謎團。
研究團隊仔細閱讀了大量對火山煙圈的觀察，了解它們上升的高度、移動的速度、冷卻的速度、它們成分的變化的程度以及它們含有火山灰的頻率。他們還深入研究了這些來自岩漿的氣體是如何從火山通道中流動的。
然後他們把所有的發現都輸入到電腦模型中。通過調整火山通道內的壓力積聚，以及虛擬火山噴口的幾何形狀，研究團隊最終計算出了形成煙圈所需的條件。
火山噴「煙圈」需要哪些條件呢？
當岩漿通過火山通道上升時，周圍的壓力下降，這就會使溶解的氣體形成氣泡的形式。如果岩漿不太粘稠，那些氣泡就會融合成單一的壓縮氣體氣氣腔。當它們接近噴口時，這些氣腔會劇烈地減壓並發生爆炸，將熱蒸汽向上推動。
火山就像一個簡單的製造煙霧的玩具，它通過一個狹窄的圓形開口噴出煙霧。無論什麼情況都需要有大量的蒸汽存在，然後迅速排出才能形成一個像樣的煙圈。
當上升的水蒸汽環遇到寒冷的大氣層時，它就會變冷、減速、冷凝並且變得清晰可見，有點像飛機的尾跡。至關重要的是，想要形成這種煙圈火山口必須是相當圓的，而且火山口的兩側高度必須相同。如果排氣口形狀太不規則或存在破裂的地方，那麼這種煙圈就可能出現嚴重的彎曲和不穩定，甚至根本不會形成。
純屬滿足自己好奇心的研究其實同樣重要
奧克蘭大學火山學博士Benjamin Simons曾在數座持續活躍的活火山上看到過這種煙圈，其中就包括瓦努阿圖的亞蘇爾火山。當小股的火山氣體通過這些狹窄的開口時，煙圈就出現了。
Simons聲稱，它們緩慢地上升，而且幾乎沒有足夠的力量支撐它們在消失之前離開在火山口。新的計算機模型的計算結果與Simons自己的觀測結果相吻合。他聲稱，火山口越圓就越有可能產生煙圈現象。
雖然這項工作還有待同行審議，但它似乎能夠解釋為什麼不是每座火山都能看到這種煙圈現象，那是因為煙圈的形成需要如此復雜的條件。然而，即使滿足了這些條件，煙圈也並不總是出現，這表明火山內部氣體的混亂狀況比我們目前所了解的還要復雜。幸運的是，研究團隊仍然在努力探索，希望能找到更多的答案。
這項研究並不僅僅解決了研究人員的好奇心。形成火山煙圈的通道也是火山爆發時岩漿流向地表的通道，因此研究它們可能有助於地質學家更好地理解火山蒸汽喉內的情況。Ferlito稱，雖然這項工作可能並沒有解決火山學中一些最緊迫的問題，但嘗試解決一個既有趣又美麗的謎題也是相當不錯的。
來源：cnBeta
