一項由英國曼徹斯特大學（The University of Manchester）領導的國際研究團隊，針對西班牙拉帕爾馬島（La Palma）2021年塔霍加伊特（Tajogaite）火山噴發的火山物質進行調查。研究結果顯示，「超級加熱」（superheating）過程會大幅減緩岩漿在向地表移動過程中晶體的形成速度。
當岩漿達到高於其晶體正常保持穩定時的溫度，便會發生超級加熱現象。研究人員發現，這種額外的熱能可以使岩漿保持相對流動性達更長時間，潛在地允許其快速上升並產生壯觀的熔岩噴泉。這項發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊的發現，為火山學中一個長期存在的問題提供了新的見解：岩漿的溫度歷史如何影響火山的噴發方式。
在正常條件下，岩漿冷卻時會開始形成晶體。超級加熱會以兩種重要方式破壞此過程：首先，足夠高的溫度可以溶解微小的晶體種子，否則這些種子會促使新晶體發育；其次，熱能改變了熔融物質的內部結構，使其更加均勻且不利於新晶體形成。晶體會影響岩漿的黏度，隨著更多晶體發育，岩漿通常會變得更濃稠且更抗流動。
曼徹斯特大學研究副研究員、主要作者芭芭拉·博內奇（Dr. Barbara Bonechi）博士解釋，晶體和氣泡生長的歷史可以極大地控制岩漿的噴發方式，特別是隨著更多晶體生長，它們最終會對岩漿黏度產生巨大影響。藉由新開發的X射線透明壓力容器結合同步加速器X射線顯微斷層掃描，研究團隊得以在原位實際觀察這些過程。
為了調查超級加熱岩漿內部發生的情況，研究人員使用塔霍加伊特火山噴發收集的物質在實驗室中重現火山條件。在鑽石光源（Diamond Light Source）科學研究設施中，研究團隊利用同步加速器X射線顯微斷層掃描即時觀察晶體發育。結果顯示出顯著差異：未經歷超級加熱的岩漿在大約20分鐘後開始產生晶體，但當岩漿受到強烈超級加熱時，結晶的開始被延遲了超過八小時。
研究人員隨後將這些結晶延遲納入模擬岩漿穿過地殼上升的電腦模型中。模擬顯示，當超級加熱延遲結晶時，岩漿在上升過程中可以保持相對流動性，由於流動阻力較小，它可能會更快速地向上移動，從而有利於產生戲劇性的熔岩噴泉。相反地，較早開始結晶的岩漿變得更黏稠且傾向於更緩慢地上升，給予火山氣體額外的時間逃逸，從而有利於溫和的溢流噴發。
曼徹斯特大學火山學資深講師、共同作者瑪格麗塔·波拉奇（Dr. Margherita Polacci）博士強調，當前的火山災害模型通常側重於岩漿化學、氣體含量和壓力變化，這項工作表明噴發前的熱歷史和結晶動力學也可能在控制岩漿上升和噴發行為方面發揮重要作用。
從產業面與科學應用來看，過去的火山預警模型多半過度依賴地表變形、地震活動與氣體排放等即時監測數據，卻忽略了岩漿在地下運移過程中的「熱歷史」。這項研究提醒我們，將結晶動力學與超級加熱機制納入預測模型，將有助於更精準地評估火山災害，特別是判斷上升中的岩漿究竟會形成毀滅性的熔岩噴泉，還是相對溫和的溢流現象。
後續觀察部分，科學界正持續將這些實驗室數據與實際火山監測系統進行比對，以評估未來是否能將晶體延遲形成的變數，正式納入全球火山災害評估與預警標準作業中。
本文改寫整理自公開新聞來源，原始報導由Science Daily發布。
常見問題 FAQ
什麼是岩漿的「超級加熱」現象？
超級加熱是指岩漿所處的溫度，高於其內部晶體正常保持穩定時的溫度，這會導致微小晶體種子溶解並延遲結晶過程。
超級加熱如何影響火山噴發的型態？
超級加熱會延遲結晶並維持岩漿的流動性，使其快速上升並可能形成壯觀的熔岩噴泉；相對地，未經歷超級加熱的岩漿會較早結晶變稠，傾向形成溫和的溢流噴發。
這項研究對火山災害預測有何幫助？
研究結果建議未來的火山預警模型應將噴發前的熱歷史和結晶動力學納入考量，幫助科學家更準確地評估上升岩漿可能帶來的噴發風險。
※ 此篇文章由 AI 改寫或生成，內容僅供參考，可能存在錯誤或不準確之處。
