火山：生命的起源之一

辛　華

烈焰熊熊、煙塵滾滾的火山爆發(fā)，吞噬了大片土地森林，毀壞村莊城鎮(zhèn)，給人類帶來巨大的災(zāi)難。在過去的500年里，約有幾百萬人死于火山之災(zāi)。2009年3月，在不到5天的時間內(nèi)，就有湯加的洪阿哈阿帕伊島附近一座水下火山爆發(fā)；美國阿拉斯加的一座火山也開始連續(xù)噴發(fā)；而在去年5月，位于智利的柴騰火山在經(jīng)過了9000年的平靜之后，也迎來了劇烈的爆發(fā)。火山雖然讓人畏懼，但火山研究卻吸引了無數(shù)科學家，他們渴望能夠揭開火山恐怖而神秘的面紗。

火山——巨大的反應(yīng)器

地球深處的高溫足以熔化大部分巖石，形成一個熔巖(或叫巖漿)庫。巖石熔化時膨脹，當熔巖庫里的壓力大于它上面地殼的壓力時，便向外進發(fā)成為一座火山。火山可以被看成一個巨大的反應(yīng)器：巖漿從醞釀成熟到噴涌而出，中間經(jīng)過了一系列過程，組成成分一直在發(fā)生變化。巖漿噴發(fā)出來后，溫度和壓力開始下降，隨之產(chǎn)生物理和化學變化，巖漿就變成了火山巖。

當巖漿從地下噴涌至地表時，氣體因壓強降低而釋放出來。火山氣體中大部分是水蒸氣，占火山氣體的90％左右。其次是二氧化碳，還有一氧化碳、氫氣、硫化氫、二氧化硫等。其中不少氣體是有毒的，會給大氣造成嚴重污染；有的氣體在同溫層可以形成氣溶膠，對氣候產(chǎn)生影響。對火山氣體的研究有助于預(yù)測火山噴發(fā)。例如，在火山爆發(fā)之前，巖漿年的氣體的逃逸速度常常會改變。

火山噴發(fā)出的液體巖漿是構(gòu)成火山巖的基本物質(zhì)。火山巖中通常含有十幾種主要元素，其中氧元素的含量最高，占總質(zhì)量的50％左右。二氧化硅是最重要的一種氧化物，其含量通常為50％～75％，其次是三氧化二鋁，約為10％～20％，還有氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、二氧化鈦等。

此外，火山爆發(fā)時還產(chǎn)生大量固體火山碎屑，其來源是已凝固的巖漿。

火山噴發(fā)的類型和巖漿的化學成分有關(guān)。當巖漿二氧化硅含量高時，巖漿的黏度大而流動性小，氣體不容易逸散。當內(nèi)部巨大壓力突然釋放出來時，往往，產(chǎn)生強烈爆炸現(xiàn)象，火山口噴發(fā)很多氣體和大小碎屑物。印尼和意大利的火山往往屬于這種爆炸式噴發(fā)類型；當二氧化硅含量低時，巖漿黏度小而流動性大，氣體容易逸散，噴發(fā)時以熔巖為主，氣體和火山碎屑很少，一般沒有明顯的爆炸現(xiàn)象。夏威夷的火山皆屬這種寧靜式噴發(fā)類型。

火山——豐富寶藏的源泉

火山噴發(fā)雖然給人類帶來巨大的災(zāi)難，但同時也孕育出豐富的寶藏。火山巖漿里包含著各種礦液，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學作用后，凝結(jié)富集成多種金屬和非金屬礦產(chǎn)。像南京的煤山鐵礦、安徽馬鞍山鐵礦、安徽廬樅鐵礦，很多地方的明礬礦、硫鐵礦、膨潤土礦以及中國的四大圖章石(福建壽山石、浙江昌化石、浙江青田石、內(nèi)蒙巴林石)等等都是因火山活動而形成的。

火山是天然的化肥廠。有的活火山地區(qū)的居民，甘愿冒著生命危險生活在火山腳下，因為他們舍不得離開這世界上最肥沃的土地。火山灰是極好的天然肥料，它含有多種農(nóng)作物所需的養(yǎng)分。在著名的維蘇威火山附近，意大利人已開設(shè)了幾家大型化工廠。

利用火山的巨大熱能發(fā)電也是順理成章的事情。世界上已有幾十座火山熱能發(fā)電站。長年被冰雪覆蓋的冰島，已有1／5的家庭通過送來的火山蒸汽取暖供熱。

誘人的風光和療養(yǎng)的勝地，更使火山成為旅游目的地中的“熱點”。日本的富士山、夏威夷島的火山群、美國黃石國家公園、法國的維希公園。都以其火山景觀名噪于世。我國黑龍江省五大連池是在1719年噴發(fā)形成的。那里的火山地貌景觀多姿多彩，還有5個明珠般的火山湖。云南騰沖火山群以各種溫泉、泉華等火山地貌聞名于世。

1973年，在日本西之島附近，因海底火山噴發(fā)從水下冒出一塊陸地，與島連在一起，日本人馬上正式命名為西之新島，以此增加了0.24平方米千米的領(lǐng)土。夏威夷群島附近的洛伊希火山頂峰，現(xiàn)在還處于海面之下，但它一直不斷地上升，這座活火山一旦露出水面，也將增加一個新島。

火山——生命的起源途徑之一

原始生命從哪里起源?有可能源自火山噴發(fā)嗎?一些科學家認為這是一種可能的途徑，億萬年前的火山作用有可能會導(dǎo)致原始生命的出現(xiàn)。

多年來科學家在研究火山巖時發(fā)現(xiàn)，在火山巖的表面有一層很薄的有機物，而這層有機物誕生于火山噴發(fā)時火山口上方炙熱的蘑菇云中。在火山噴發(fā)時，火山口內(nèi)的氣體溫度高達1200~C。當這些氣體沖出火山口融入火山口上方的蘑菇云后，氣體的溫度會降至50℃～300℃。在這一過程中，蘑菇云中的氫氣、一氧化碳和起催化劑作用的磁鐵礦之間會發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成簡單的有機化合物。當這些有機物落到從火山口溢出并已逐漸冷卻的熔巖表面時，便會形成有機物薄層。

在數(shù)十億年前，地球大氣中的氧含量比現(xiàn)在少得多，火山噴發(fā)時所生成的蘑菇云的溫度比現(xiàn)在高大約200℃。這種條件非常有利于蘑菇云中的多種物質(zhì)之間發(fā)生更加復(fù)雜的化學反應(yīng)，合成有機聚合物和氨基酸。這些物質(zhì)在落到地面，并經(jīng)過多年的相互作用后，便可合成具有自我復(fù)制能力的核糖核酸分子，從而使原始細胞的出現(xiàn)成為可能。

責任編輯龐云