在超级火山钻孔会怎样？意大利科学家想试试

“网易科学人”深度原创栏目稿件未经授权不得转载，一经查实追究法律责任。投稿请联系：mike300@126.com

内容产品：胖胖

地球上的超级火山拥有庞大的毁灭性力量，它们曾引发过物种大规模灭绝、冰川时代开启，甚至还差点儿将人类彻底清空。意大利沿海的那不勒斯湾下就隐藏着这样的超级火山——坎皮弗莱格瑞火山，它有可能改变地球上生命的命运。人类科学家应该钻孔解开它隐藏的秘密吗？这样做会带来怎样的危险？

在超级火山上钻导孔 欲揭示内部秘密

斯特法诺·卡利诺（Stefano Carlino）正深入地下，这是个看起来好像重型消防栓占据的深坑。地下什么也看不到，只有狭窄的孔洞延伸出500多米，与地壳相连。卡利诺是意大利国家地球物理与火山研究所（INGV）的火山学家，他向我（本文作者Jonathan Frochtzwajg ）展示了深入孔洞内部的光纤电缆，它们可支持精密仪器探测里面的温度、地震活动以及应力等。他还指着洞口露出的管道，它可帮助二氧化碳溢出，以减少里面的压力。此外，还有巨大的黑色阀门，在紧急情况下可被用于关闭孔洞。

这个孔洞位于废弃钢铁厂的下面，这里长满了地中海特有的植被，空气中也散发着大海的气味。卡利诺每周至少来这里一次，进入金属支撑的深坑，轻轻拍抚着它，并深情地称之为“我的孩子”。对于有些人来说，这里似乎没什么危害，它是坎皮弗莱格瑞火山钻探工程（CFDDP）的导孔。CFDDP是个雄心勃勃的计划，要在那不勒斯海湾下的超级火山钻出3000多米深的孔洞。附近最著名的维苏威火山与坎皮弗莱格瑞火山相比，就像小孩与巨人。坎皮弗莱格瑞火山喷发可能导致数百万人死亡，甚至改变地球上的气候。

在世界上最危险地貌上钻孔可能非常危险，特别是现在，意大利此前刚刚经受破坏性地震的袭击。然而CFDDP项目背后的科学家认为，真正的危险是超级火山爆发时，人类却还没有做好准备。但包括地质学家贝尼德托·德维沃（Benedetto De Vivo）等人担心，在超级火山上钻孔可能引发大灾难。比CFDDP项目本身争议更大的地方在于：在充满回报与风险的求知过程中，科学到底应该走多远？

坎皮弗莱格瑞火山是个巨大的火山口（或是崩塌的火山），覆盖那不勒斯湾以及周边沿海地区。与维苏威等成层火山不同，坎皮弗莱格瑞火山更令人头疼，因为它没有明显的喷发口。地下深处大量岩浆，可产生许多火山锥、火山口，而且分布的面积很广。更糟糕的是，当这些火山口处于活跃状态时，就会出现最强爆发性和破坏性的火山喷发。

坎皮弗莱格瑞火山曾有过两次大规模喷发，一次发生在1.5万年前，以喷发名为那不勒斯黄凝灰岩的熔结凝灰岩为主。另一次发生在3.9万年前，喷发坎帕尼亚熔结凝灰岩。这两次喷发都属于全球性喷发，不仅对当地产生破坏性影响，还导致全球气候改变。坎帕尼亚熔结凝灰岩导致的温度下降，可能是穴居人灭绝的重要原因。

坎皮弗莱格瑞火山上次喷发是在1538年，当时规模较小，但力量依然强大，甚至促使新的山脉形成。此后，在长达500多年时间里，这座火山也远非处于休眠状态。意大利国家地球物理与火山研究所下属维苏威观测台发现，就在距离CFDDP试点钻孔几分钟路程外，工作人员全天候监控坎皮弗莱格瑞火山和维苏威火山活动。一面墙上挂满了显示屏，显示整个地区的地震活动情况。数字曲线图就像心电图那样不断产生。房间的另一侧是坎皮弗莱格瑞火山的卫星地图，展示过去2年间的地震事件。数十个圆点代表着火山最活跃地区大量的余震，提醒着那不勒斯人关注它的存在。

钻孔有望加深对超级火山完整理解

或许没有人能像波佐利居民那样，能够时常记得火山的狂暴。这个距离那不勒斯15公里的滨海小城，过去50年间地面上发生的剧烈变化引发了严重的结构损伤，2米高的明显隆起迫使3.6万居民不断后撤，有些人再也无法回到以前的居所。在波佐利的罗曼港附近漫步，卡利诺指着石桥解释说，当地面隆起时，居民就知道某些事情不对劲。对于波佐利居民来说，持续性的火山活动几乎成为日常生活中不可或缺的部分。在我来此之前，当地还曾发生地震，学校被迫关闭。

在1982年到1984年间，科学家们亲眼见证了坎皮弗莱格瑞火山引发的隆起现象，火山喷发似乎迫在眉睫。可是什么事也没有发生，只是地面出现了陷落，这凸显了地质学家对坎皮弗莱格瑞火山了解的匮乏。30年后，火山管道依然显得十分神秘。举例来说，科学家们还未充分理解促使地面抬升的原因，是被岩浆加热的液体（不太危险）还是岩浆本身（非常危险）。目前，地质学家的理解仅限于地表收集的数据，它们无法提供火山喷发的完整画面。处于高压和高温状态下的岩石行为只在人工实验室观察过。

研究坎皮弗莱格瑞火山超过30年的地质学家克里斯多弗·基尔伯恩（Christopher Kilburn）说，要想真正了解火山，科学家们需要深入地下。基尔伯恩解释称：“岩浆要想到达地表，岩石就需要裂开，为岩浆涌出创造通道。”而现在，火山学家们只能依靠实验和现场数据，确认地壳是否破裂，以便岩浆喷涌而出。可是如果能在真正的火山岩石上进行试验，研究液体和高温的影响等，我们就可以更好地了解火山，比如这些岩石对岩浆注入的反应等。

国际大陆科学钻探计划（ICDP）发言人托马斯·维斯伯格（Thomas Weisberg）直截了当地表示：“我们需要钻探，我们需要前往这些过程正在发生的地方，显然它们都在地下。”这就是包括卡利诺、基尔伯恩等科学家2008年提出CFDDP的初衷。科学家们希望钻出3500米长的斜孔，它的起点位于那不勒斯海湾中心下面的前废弃钢铁厂，计划从地下深处提取样本，安装温度计、压力表以及地震仪等。

深度钻探存在技术、资金以及舆论压力

深度钻探不仅存在技术挑战，而且操作成本高昂。美国宇航局发出的“旅行者”一号已经飞到了距离地球200多亿公里的位置，可是人类依然未能探索地球表面12.2公里以下的地方。这不仅是极度高温（870摄氏度）和庞大压力所限，还有人为阻力。20世纪60年代，国家科学基金会支持的美国科学家推出莫霍计划，计划钻探到地球地幔位置。从海洋底部开始，科学家们只需钻183米就可破入海洋地壳，可是美国国会拒绝拨款，并于1966年撤销了这个基金。

4年后，前苏联推出科拉超深钻孔计划。在努力了近20年后，最终钻入地壳12262米深度，这个纪录至今无人打破。1992年，科学家遇到了比预期更高的温度（约180摄氏度），被迫停止钻探。如今，最有希望打破这个纪录的是地球号，即日本钻井船。2012年，这艘船钻入海洋底部2000多米深处，打破了科研领域最深海底钻孔纪录。科学家们希望能够利用这艘船在2020年初钻入地幔，但后勤挑战和预计超过10亿美元的成本都令人望而生畏。

尽管面临着诸多挑战，但世界各地有许多深浅不一的钻探项目，CFDDP就是其中之一。然而，当这个项目被披露时，立刻引发媒体风暴。2010年10月6日，也就是项目被批准后不到1年，那不勒斯日报《意马蒂诺》曾发布头版故事，题目为“如果你碰那座火山，那不勒斯将会爆炸”。文中引用地质学家贝尼德托·德维沃（Benedetto De Vivo）的观点，警告对坎皮弗莱格瑞火山进行深度钻探可能引发爆炸、地震甚至火山喷发。这篇报道最初引发当地恐慌，随后那不勒斯地区紧急叫停项目，意大利应急机构——人民保护署(Protezione Civile)称需要对其安全性进行评估。

卡利诺表示：“我们的项目经过委员会的评估，这个委员会由火山和科学钻探领域最著名、最有经验的科学家组成。我们确信，这个项目不会对人类造成影响。”卡利诺还表示，德维沃科学钻探领域的门外汉，而科学钻探与非科学钻探完全不同。然而，德维沃也直言不讳地表示，在超级火山上钻孔绝对是个愚蠢的想法。如果钻探设备遇到地下过热流体，可能引发水热爆炸。他还称，印尼诗都阿佐持续不断的泥石流，可能就是天然气气井井喷所致。

德维沃还认为，大爆炸可能引发连锁反应。如果发生水热爆炸，这些过热流体就会喷出。然后你会释放压力和下面的岩浆，这可能导致火山大规模喷发。德维沃承认，这种假设发生的可能性不高。但在人口达数百万的地区，这已经相当危险。德维沃是预防原则的主张者，他认为：“如果科学无法肯定某种活动，这种活动就不该去做。科学家应该传播知识，而更重要的是，我们需要让人们了解我们的无知，特别是对自然系统的无知。”对此，维苏威观测台的火山学家朱塞佩·马斯特罗洛伦佐（Giuseppe Mastrolorenzo）也深表同意。他用了25年时间研究坎皮弗莱格瑞火山过去的喷发机制，他称这个地区极不稳定，无法预测。

小地震让人麻木 缺乏应对破坏性地震准备

那么，鉴于那不勒斯人对潜伏火山危险的恐惧，不钻探火山是否就没有危险？德维沃也不同意这个观点。对于科学家来说，揭开坎皮弗莱格瑞火山地下秘密的方法很多，而且有许多方式危险性更小，比如20世纪70年代以寻找地热为目的的钻探。德维沃说：“我们不该因为火山可能喷发就卖掉财产离开，火山可能明天喷发，也可能3000年后喷发。但我肯定不会去做那些可能促使大自然爆发的事情。”

在CFDDP被叫停1年时，新当选的那不勒斯市长再次为这个计划“开绿灯”。但是已经太迟了，资金和设备都已经被用于他处。意大利国家地球物理与火山研究所可以钻取导孔，卡利诺称这已经有了重大发现。但剩余的3000米却依然遥遥无期。要想完成这个项目，该机构需要筹集到600万到800万美元资金，同时需要确保公众能够支持他们。

基尔伯恩表示：“我认为，在人们的印象中，这个项目似乎不像开始时那样令人感到恐慌。当这个项目恢复时，那不勒斯人需要决定需要遵循哪种科学哲学：基尔伯恩及其同事的风险评估还是德维沃等人的预防原则？”事实上，随着人类改变环境的能力增强，随之而来的危险也在增加，这个看似抽象的选择正越来越重要，与我们所有人都息息相关。

卡利诺从小在那不勒斯长大，他喜欢站在儿时住宅的阳台上看维苏威火山。他回忆说：“每天当我醒来时，我就会去看维苏威火山，我对它如此痴迷。”如今，即使地质灾难越来越近，卡利诺依然选择留在这里。他说，像许多那不勒斯人那样，他的根在这里。而火山活动给这里带来了无比活力：山峰与火山口、岛屿与热泉等。卡利诺说：“我想，位于火山下面，那不勒斯如此优美！”

很少有人像卡利诺那样来考虑利弊。事实上，自从维苏威火山1944年最后一次喷发以来，火山已经很少在那不勒斯附近展现其威力，以至于那不勒斯人几乎已经忘却了火山存在的潜在危险。卡利诺说：“人们认为火山下次喷发的可能很低。”这似乎就是人性：看不见，心不见。

我也非常认同这种见识。我住在美国西北部，那里的人似乎认为地震已经过时。数百年来，住在那里的人已经经历了无数次小地震，为此人们对破坏性大地震缺乏足够准备。去年夏天，当《纽约客》杂志刊发有关西北大地震的文章时，曾在当地居民中热传。我曾发誓升级自己的急救箱，然而至今这件事依然在待办列表中。

在那不勒斯，媒体对钻探项目的报道立即加剧了生活在两座火山之间的人的危险意识。当这个项目被叫停时，居住在这个美丽而狂暴的地方的居民，依然面临着艰巨的挑战。但那不勒斯人依然像往常那样生活，游客也照样在海滨漫步，不知道自己正走在超级火山上。

在那不勒斯停留的最后几天，我曾乘公交车前往维苏威火山山顶，并在那里发现了火山口。从山顶下望，可以看到壮观的景色。但山顶完全被无害气体笼罩起来，只能通过缝隙瞥到城市。当雷声轰隆隆响起时，我开始蹬车返程。天空开始下冰雹，但是冰粒迅速下落变硬。闪电掠过云端，我疾步走在小路上，我知道自己被闪电劈中的几率很低。但我想知道，当我此时站在山顶时，被闪电击中的几率会提高多少？我应该提前用手机查看天气预报再来这里吗？或许那样可完全避免这种情况。则这种危险变量叠加的情况下，我终于明白了生活在超级火山上或等待超级地震爆发的真正意义。但我现在能做的就是穿上雨衣，尝试摆脱大自然带来的危险。（小小）