爱琴海科伦坡海底火山爆发引发海啸之谜在373年后终于解开

1650 年爱琴海科伦坡海底火山爆发引发了历史目击者描述的毁灭性海啸。基尔亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel）的延斯-卡斯滕斯博士（Dr. Jens Karstens）领导的一组研究人员利用现代成像技术勘测了科伦坡水下火山口，并重建了历史事件。他们发现，根据目击者的描述，这场自然灾害只能用山体滑坡和爆炸性喷发相结合来描述。他们的研究结果于 10 月 26 日发表在《自然-通讯》杂志上。

观察和调查

从希腊圣托里尼岛可以看到，火山爆发已有数周之久。1650 年夏末，人们报告说海水的颜色发生了变化，水在沸腾。在圣托里尼岛东北约七公里处，一座水下火山从海面上升起，并开始喷射出发光的岩石。人们可以看到火光和闪电，浓烟遮蔽了天空。随后，海水突然退去，片刻之后又涌向海岸线，掀起高达 20 米的巨浪。100 多公里外传来一声巨响，浮石和火山灰落在周围的岛屿上，致命的毒气云夺去了数条人命。

如今圣托里尼火山口风景如画。图片来源：Jonas Preine

基尔亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel）海洋地球物理学家延斯-卡斯滕斯博士（Jens Karstens）说："我们之所以知道科伦坡历史性喷发的这些细节，是因为有一位法国火山学家在 19 世纪汇编并发表的当代报告。"

但是，这些毁灭性事件是如何发生的呢？为了弄清这个问题，他和他的德国及希腊同事于 2019 年前往希腊爱琴海，利用特殊技术对火山口进行研究。卡斯滕斯说："我们想了解当时海啸是如何产生的，以及火山为何会发生如此剧烈的爆炸。"

在两扇拖网门之间，有一个信号源和 15 根测量电缆（流线）被拖到研究船后面： 这种特殊技术用于绘制科伦坡火山的三维图像，目前科伦坡火山位于水面以下 18 米到 500 米之间。图片来源：Thies Bartels

科学分析和未来监测

在现已退役的"海神号"（POSEIDON）科考船上，研究小组使用三维地震方法绘制了火山口的三维图像，该火山口现在位于水面以下 18 米处。

该研究的共同作者加雷斯-克拉奇利博士（Dr. Gareth Crutchley）："这让我们能够看到火山内部的情况"。三维成像不仅显示火山口直径为 2.5 公里，深 500 米，表明这是一次真正的大爆炸，而且地震剖面还显示火山锥的一侧已经严重变形。

克拉奇利介绍说："火山的这一部分肯定已经滑落。"研究人员随后采取了侦探的方法，将可能引发海啸的各种机制与历史目击者的描述进行了比较。他们得出结论，只有山体滑坡和火山爆炸的结合才能解释海啸的发生。他们的研究结果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。

这些地震剖面显示了记录火山口历史的地质结构。资料来源：卡斯滕斯等人，2023 年

通过将三维地震学与计算机模拟相结合，研究人员能够重建如果仅由爆炸产生的波浪会有多高。

卡斯滕斯"根据这一点，预计在一个特定地点会出现 6 米高的海浪，但我们从目击者的报告中得知，那里的海浪有 20 米高"。

此外，据说海水首先在另一处退去，但在计算机模拟中，波峰首先到达海岸。因此，爆炸本身并不能解释海啸事件。然而，当把山体滑坡纳入模拟时，数据与历史观测结果一致。

延斯-卡斯滕斯解释说："科伦坡部分由浮石组成，山坡非常陡峭。它不是很稳定。在持续数周的喷发过程中，熔岩不断喷出。在含有大量气体的岩浆室下面，存在着巨大的压力。当火山的一个侧翼滑落时，效果就像打开了香槟酒的瓶塞：压力的突然释放使得岩浆系统中的气体膨胀，导致了巨大的爆炸"。

类似的情况也可能发生在 2022 年洪加汤加海底火山的喷发过程中，其火山口的形状与科伦坡火山口相似。

现已退役的波塞冬号考察船的倒数第二次考察前往希腊爱琴海，德国和希腊科学家在那里调查了 1650 年喷发的科伦坡海底火山。图片来源：Paraskevi Nomikou

这项研究为制定海底活火山活动监测计划提供了宝贵的信息，例如由雅典国立和卡波迪斯特里亚大学（NKUA）的帕拉斯凯维-诺米库（Paraskevi Nomikou）教授博士共同领导的"SANTORY"计划。延斯-卡斯滕斯说："我们希望能够利用我们的成果开发出监测火山动荡的新方法，甚至可能是一个实时收集数据的预警系统，这将是我的梦想。"