研究火山的科学家们——火山学家在危险的条件下勇敢地勘察火山为什么会喷发，它们又是如何喷发的，目的是为了帮助人们减少损失，避免造成可怕的后果。
认识火山学
火山学是一门正在发展的学科，它运用地质学、化学、物理学、数学等学科的理论与手段进行研究。到目前为止，在很多天体上已经发现了火山活动的遗迹，如地球、火星、金星……在木星的卫星上也观测到正在进行的剧烈火山活动。
从这个方面来说，火山是一种宇宙现象。
在对火山喷发的性质和原因进行确定之后，则需要提出预报。火山学的另一个实用价值是帮助人们寻找有工业价值的矿床，特别是某些金属硫化物矿床资料数据。从古代开始，人们就对火山现象产生了浓厚的兴趣。在西元79年，小普林尼曾详细记录了维苏威火山的喷发，但是并没有进行系统的研究。到19世纪初期，火山学才成为物理地质学的一个重要分支。美国国家海洋局和大气局用喷发物质体积和喷发柱高度确定的喷发指数VEI来衡量火山喷发大小或强度。VEI有八个等级，相邻两级之间喷发体积相差10倍。VEI=8的火山释放的能量相当于10.3级地震释放的能量。火山喷发强度越大，释放的能量越大，活动频率也就越小。坦博拉火山VEI=7，维苏威火山VEI=5。
火山爆发新研究
1.爱尔兰沼泽中死亡的树
树木的生长速度受气候影响，这反映在它们的年轮上。树木年轮的证据往往可以连同其他证据来揭示过去发生的火山事件。北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的迈克·贝利博士，研究了保存在爱尔兰沼泽中的一棵橡树的年轮，以寻找大约发生在公元前2350年的一座火山喷发的证据。
研究过程：贝利博士发现了10条非常狭窄的年轮带，揭示出从公元前2354年到公元前2345年期间树木生长缓慢。这意味着发生过造成大规模气候变化的事件。碳测定显示，大约公元前2310年，一层来自冰岛海克拉火山的细火山碎屑在泥炭沼泽中被沉积下来。贝利博士也查阅了古代记录，里面记录了大约公元前2380年降临在这个国家的灾难，使其荒废了长达30年之久。
树木的年轮表明，一次巨大的海克拉火山的喷发可能发生在公元前2354年。这可能是导致人们从青铜时代开始时迁往爱尔兰的原因。松树几年后的消失，也许是因为它们被砍伐充当冶炼金属的燃料。
2.火山的诞生
研究内容：从大西洋中部延伸穿越冰岛的裂谷带，由于火山的活动形成了新的陆地。1963年和1967年之间，诞生了一个新的岛屿——苏特西岛，这给火山学家提供了观看整个火山诞生过程的机会。
来自冰岛和世界各地的科学小组在研究苏特西岛的出现。这座火山的喷发在1963年11月被首次发现。仅仅十天之后，出现了一个新的900米×650米的岛屿。科学家观察并拍摄了岛的增长过程，从三年多的火山活动中采集气体和熔岩样本。火山活动一旦停止，生物学家和植物学家就开始追踪这座作为一个新栖息地的岛屿的发展，他们发现其首先被苔藓和地衣所占领，然后是植物、昆虫、鸟类和其他动物来这里形成群落。
通过分析所收集的样本和数据，火山学家确定了一个时间表。首先，熔岩渗漏到海底，然后更具爆炸性地喷发，聚集了成堆的火山岩。当火山足够高时，阻挡了海水进入火山口，喷发变得不那么猛烈。熔岩流和喷液与松散物质黏在一起以保证靠海岛屿的安全。
3.预测海啸
科学家勘测北非海岸附近加那利群岛的拉帕尔马火山岛，发现一次喷发可能引发特大海啸，可能跨越大西洋，毁灭欧洲和美国的部分地区。一队由英国伦敦大学学院本菲尔德灾害研究中心的西蒙·戴博士领导的研究小组，一直与瑞士苏黎世瑞士联邦理工学院的计算机模拟专家一起进行研究。
戴博士透露，这座火山的东西两半正在慢慢分离。某一天的一次喷发将分开这个岛，将会向海里投掷5000亿吨岩石。计算机模型显示，数十米高的海啸会以圆圈状席卷整个地区，影响西欧，并越过大西洋，到达北美和加勒比海地区。
海啸将要发生，但没有人能知道什么时候会发生。戴博士说它发生的几率，在任何特定的世纪是2000年发生一次。即使在下一次海啸发生之前有警告，我们也不可能事先知道它是否会导致这个岛屿塌陷。
4.对火山泥流全流量的调查
2006年，当一个火山泥流从新西兰鲁阿佩胡火山倾泻下来的时候，来自梅西大学的研究团队迅速赶到现场。
火山学家分成三组，包括由火山风险解决方案团队的负责人沙恩·克罗宁博士率领的17名研究生和地质与核科学研究所的维恩·曼维尔博士。
研究人员在火山泥流到达前在沿途安置地震检波器。这是第一次使用地震检波器来揭示流动的火山泥流的内部动态流动，它们发现了宝贵的信息。此外，研究人员观察火山泥流，采集水和沉积物的样本。
在火山泥流结束后，他们使用激光技术进行了航测，收集了8.3万个测量数据。这些测量数据被用来建立一个由火山泥流创建的三维通道模型，与早些时候对这个地区所创建的模型加以比较。
该火山泥流被发现以每小时最高时速达到35千米的速度流淌。调查显示，已事先准备的大多数火山泥流的预测模型是准确的。尽管这个火山泥流并不是由火山活动引发的，但所收集到的信息将有助于对未来的火山事件提前作出安排。
火星水与火山
经过多年的争论，现在大多数科学家都认为，火星上曾经温暖而湿润，甚至可能存在过生命。但火星上的水从何而来？美国科学家提出，早期的火星有过剧烈的火山活动，炽热的岩浆在从火星地底深处上升到地表的过程中，释放出大量的水蒸气。美国田纳西大学的科学家在一期英国《自然》杂志上报告说，他们对一块于150年前落到地球上的火星陨石进行研究后发现，火星熔岩里的含水量，可能比人们原先想象的远远要多。这块陨石是火星上火山喷发后形成的岩石。科学家取了它的一块碎片，研究其矿物颗粒的结构，发现颗粒内部所含的可溶于水的元素比例较高，比颗粒外壳里的含量多得多。他们认为，可能岩浆在上升的过程中释放出了大量水汽，而矿物颗粒外壳损失的水比内部要多得多，导致外壳不含水，从而使人们以为火星岩浆里的水含量很少。
事实上，从这些矿物颗粒的内部成分推断，形成这块陨石的岩浆，含水量可能高达1.8%。岩浆释放水汽的现象，目前在地球上仍然时有发生。在火山喷发时，岩浆从地底上升，压力迅速减小，导致水汽的溶解度下降，从而逸出，就像汽水瓶盖打开后二氧化碳气泡从水中逸出一样。科学家认为，早期地球火山活动剧烈，喷出大量水汽，海洋也许就是这样形成的，火星的情况可能与此类似。不过，科学家也提出，仅仅靠分析一块陨石得出的数据，还不足以说明问题。火星上的火成岩是否普遍具有这种特征，可能要等2020年左右人类登上火星进行更详细的研究之后才能见分晓。
火山喷发与原始生命
美国华盛顿大学的俄裔科学家佐洛托夫认为，原始生命可能源自火山喷发。多年来，科学家在研究火山岩石的时候都会发现，在火山岩石的表面有一层很薄的有机物。
佐洛托夫及其科研小组在收集整理地球火山的原始资料，并经过多年研究后认为，火山岩石表层的有机物诞生于火山喷发时火山口上方炙热的蘑菇云中，因此，原始生命的出现很有可能就是火山作用的结果。
佐洛托夫指出，在火山喷发时，火山口内的气体温度过高。但是当这些气体冲出火山口融入火山口上方的蘑菇云后，气体的温度就会降低。
在气体温度降低的过程中，蘑菇云中的氢、一氧化碳和起催化剂作用的磁铁矿之间会发生剧烈反应，生成简单的有机化合物。在这些有机化合物落到逐渐冷却的熔岩表面时，就会形成有机物薄层。然而，在那个时候，地球中的含氧量并不高，而火山喷发时所生成的蘑菇云的温度也比现在高。所以，在这种条件下，蘑菇云中的多种物质更容易发生更加复杂的化学反应，进而合成有机聚合物和氨基酸。在这些物质落到地面之后，经过相互作用，就可以合成具有自我复制能力的核糖核酸火山喷发与原始生命分子，这样就可能孕育出最初的原始细胞。佐洛托夫认为，原始生命出现的途径有很多，但是不排除火山喷发就是途径之一。
火山—古老生命材料“工厂”
美国科学家通过实验发现，火山喷出的气体有可能与其他有机化合物发生反应，生成生物体的重要部分——蛋白质。
来自加利福尼亚州斯克里普斯研究所的专家对火山喷发物——羰基硫化物进行了深入研究。在室温下，研究人员通过实验发现，羰基硫化物和氨基酸能很快进行化学反应，生成链状肽，链状肽进一步相互交织可形成蛋白质——生命的基础物质。
专家说，这个最新发现提供了一种希望，为探索生命起源开辟了新途径。羰基硫化物是一种重要的化合物，能通过化学反应生成链状肽，速度快而且有效。而此前其他美国研究人员根据实验结果提出，在地球历史早期特殊环境下，地球上的甲烷、氢、氨等无机分子有可能自行合成氨基酸等有机分子。因此，不能排除火山喷出的羰基硫化物与业已存在的氨基酸化合形成蛋白质的可能。据推测，在地球历史早期，火山附近的水域或许会为上述反应提供便利条件。
斯克里普斯研究所的专家认为，目前还不能明确生命起源之前羰基硫化物在大气中所占的比例，但根据上述发现可以将火山列为探索生命起源的研究对象。
暴雨引起火山爆发
英格兰火山学家约翰·默里经研究发现，之所以会出现火山爆发很可能是由暴雨引发的。所以，在未来的某个时间内，通过观察天气预报就能知道是否有火山爆发，这样就为准备和预防提供了充足的时间，降低损失程度。
由暴雨引发的火山爆发是一种称为“圆丘倒坍”型爆发，它是所有火山爆发中最危险的一种形式。
据统计，在20世纪，大部分导致大量人员死亡的火山爆发就属于这一种。所以，默里说，由暴雨引发的火山爆发往往是大的爆发。
火山喷发往往几个月前就能有征兆，因为在突然喷发以前，岩浆会从下面向外挤压，在火山的一侧产生一个可看得见的圆丘。小的火山岩喷发会使圆丘增加隆起程度，使它更不稳定，直到最后发生崩溃，产生巨大爆炸释放压力。但是它什么时候将突然爆发，很难准确预测。
研究人员对拉丁美洲蒙特塞拉特岛的一座火山最近三次发生的爆发与气候之间的关系进行了研究。
在多年之前，这座火山曾经爆发过，直到1995年7月18日，它才变得很活跃。其实，在火山爆发之前，暴雨已经使快要崩塌的圆丘变得更不稳定。英国学者艾德里安·马修斯说，这座火山在2001年7月29日的爆发最引人注意，因为它是在巴里热带风暴袭击加勒比岛的时候，在圆丘崩塌之后，火山就爆发了。
马修斯指出，暴雨在引发其他火山喷发中也可能起作用。他认为，暴雨之所以会引起火山喷发，一种可能是暴雨冲刷掉圆丘地基上的岩石，使它失去稳定性；但更可能是大量的雨水渗入圆丘中的裂缝，然后被高温熔岩加热蒸发，这样在雨水变成蒸汽时压力大大增加，从而引起火山爆发。
研究人员说，虽然不是所有火山的爆发都是暴雨导致的，在没有降雨的时候，圆丘最终也可能崩塌，由于暴雨施加了额外的冲击力。然而，把暴雨作为一个系数引入火山爆发预报程序可以增加火山爆发预测的精确度，这对准确研究火山爆发是很有好处的。
火山突然喷发是特别致命的，由于火山喷发会把灼热的有毒气体、炽热的火山灰和砾石形成的岩浆“河流”，以较快的速度猛冲到山下，对世间万物都会产生严重的损害，特别是很多人无法逃生，最终丧命在这些火山碎屑洪流中。
物种大灭绝新说
一个由美国华盛顿大学古生物学家彼得·沃德领导的国际研究小组在一期《科学》杂志上发表研究报告称：2.5亿年前的地球物种大灭绝并非由于小行星撞击地球造成的，而是因为大规模火山喷发引起的全球变暖导致的。
在二叠纪与三叠纪之间的那次生物大灭绝致使地球上大部分的海洋生物和陆地生物从地球上消失。
到目前为止，很多人仍然不明白是什么原因造成的，其中有一种最权威的说法，即因为陨星或者彗星撞击地球，导致全球气候发生急剧变化引起的。沃德领导的研究小组则认为，火山喷发引起的全球变暖是这起灾难的元凶。
沃德说：“几乎没有证据可以证明是小行星撞击地球引起了突发灾难。现有的证据表明，海洋生物与陆地生物的灭绝是同时发生的。
这很明显，原因可能是由于气温的过高和氧气的缺乏。”
另外，沃德领导的研究小组还对126个爬虫或两栖动物的头骨进行了检测，通过检测发现，这些骨骼来自南非卡鲁盆地300米深的沉积物。
可见，无论是化学、生物学还是磁场，都证明了这场大灭绝持续了1000万年之久，而且在随后的500万年中，生物种类大量减少。
由澳大利亚佩斯市哥廷理工大学古生物学者克里提·格瑞斯领导的另一个研究小组，对澳大利亚和中国海岸同时期的沉积层进行检测，则发现当时海洋中的含氧量是较低的。
格瑞斯研究小组得出的结论佐证了沃德研究小组的推论。所有证据都证明了一个道理，那就是在2.5亿年前，空气中的氧气含量很低，而硫气体的含量却相当高，当然，这种情况是由火山喷发而导致的。
沃德说：“空气中正常的氧气含量为21%，但是在2.5亿年前氧气在大气中的含量却只有16%，这就如同在海拔4200米的高山上呼吸一样。而且火山喷发使空气变得越来越热，当达到一个临界点时，大量生物开始灭绝。最终，地球上的大部分生物都无法抵抗这一灾难性的变化。”
火山岛屿形成有新说
近年来，地球物理学家在了解地球内部大热力发动机的机制方面取得了显着的成效。他们在很多方面达成了共识，构成洋底的巨大板块下沉，深陷地幔后，反而被再循环送入上升的巨大热岩柱。在地心释放的热量驱动下，热岩露出洋面形成一连串的洋中岛屿。美国圣路易斯华盛顿大学研究地球内部的权威迈克尔·怀塞中教授说：“这些发现在科学上堪与30年前开始为大家接受的板块构造理论相媲美，是‘二次革命’，它阐述了板块构造的另一半理论。”