豆瓣9.0分的纪录片《火山挚恋》
刷新了很多人对爱情和火山的双重认知
火山学家夫妇凯特琳和莫里斯
出于对火山的热爱和对科学的追求
毕生在极度危险的环境中进行科考
最终也在一次火山喷发中不幸遇难
感受火山所带来的的冲击和震撼（图片来源：纪录片《火山挚恋》）。
在大自然的奇迹中
火山无疑是最具震撼力的存在
它们以无与伦比的力量和壮丽的景象
展现着地球内部的活力与脉动
承载着一种不可言喻的浪漫和美学
有人甚至这么形容那种感觉
一旦和火山对视过就很难再安于平庸的人生
在由中国教育部支持、北京大学主办的
“亚洲青少年交流计划”项目中
北大名师带来了一系列科普课程
它们后来又借助北大附中开设的
大中贯通课程得到进一步完善
最后浓缩为“北大名师讲科普系列”丛书
北京大学地球与空间科学学院
博雅特聘教授唐铭
生动讲述了火山世界的奇妙
每本书都由该领域内的北大专业学者撰写，好的科普书不仅仅是增长见识，更让每个人成为更好、更全面的人，从而通向更广阔的未来。
国内的人们往往对火山没有太多概念
因为我国几乎没有当前正在活跃的火山
唐铭老师则用形象的比喻
让我们感受到了人类在火山面前的渺小
黄石国家公园最小一次火山喷发的物质
其体积也约是“鸟巢”体积的1.5万倍
而黄石国家公园最大一次火山喷发
甚至可以堆出6座富士山
黄石国家公园的火山喷发呈现一定的周期性
过去200多万年间
黄石经历了三次主要喷发
分别发生在约210万、130万和64万年前
喷发间隔约为60到80万年
为了预测下一次喷发的时间
地质学家在黄石部署了大量科学监测设备
包括16个高精度GPS监测台
这些设备的精度极高，
甚至能够达到0.5厘米
远超普通手机GPS的精度
监测火山地表变形的 GPS 监测台（图片来源：美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联盟）。
那么，火山为什么会喷发？
可以通过一个简单的可乐瓶实验来理解
当我们摇晃可乐瓶时
瓶内的气体溶解在可乐中
增加了瓶内的压力
当瓶盖被打开时，压力迅速下降
二氧化碳气体迅速转化为气泡并释放
导致可乐喷发
自然界中的火山喷发也类似
岩浆房中的压力一旦突然降低
溶解在岩浆中的气体就会快速释放
带着岩浆一起喷发出来
火山喷发并非总是剧烈的
它通常分为两种类型：
宁静式喷发和爆裂式喷发
宁静式喷发，如夏威夷的基拉韦厄火山
岩浆缓慢流出，形成熔岩流，
喷发温和，可以让人们近距离观察
而爆裂式喷发则更加剧烈
通常伴随大量气泡释放和岩浆喷发
产生强烈的爆炸效应
夏威夷基拉韦厄火山（图片来源：美国地质勘探局）
圣海伦斯火山则属于典型的爆裂式喷发
圣海伦斯火山的特点是
猛烈地喷发、快速地释放大量的能量
同时伴随着剧烈爆炸
所产生的烟柱非常高
可以直达平流层
但爆裂式喷发的火山每次喷发的时间短
且不同喷发之间的时间间隔相对较长
不像基拉韦厄火山
几乎每天都在非常温和地喷发
圣海伦斯火山，位于美国华盛顿州的一座活火山
为什么有些火山喷发非常温和
而有些火山喷发则是灾难性的呢？
火山的喷发模式和黏度
以及气体含量有着很大关系
黏度是物质流动时内摩擦力的度量
用来描述流体抵抗形变或流动的性质
由于黏度的存在
物体在流体中运动会受到阻力
黏度越高，阻力便越大
你可能并不知道
火山并非地球独有的地质现象
它广泛存在于宇宙中其他星球上
月球表面曾布满火山
火星是太阳系巨型火山故乡
土卫二是一个冰雪世界
却承载着地外生命的可能性
原因是其喷流像热液活动的间歇泉
事实上，所有的星球在漫长的演化过程中
都会逐渐冷却下来
星球冷却的快慢与其大小密切相关
较小的星球能量较少，冷却较快
而月球作为一个星球，实在太小
它的直径只约为地球的四分之一
质量只有地球的 1.2%
相较于地球，月球早早地就“凉凉了”
月球表面的陨石坑的分布图
（图片来源：中国科学院国家天文台）
火星表面是一片荒漠和乱石
这些岩石大多是玄武岩质
是火星早期的岩浆岩
经历了长期的风化过程形成的
火星曾经是太阳系巨型火山的故乡
从太空中能清晰地看到这些火山遗址，
其中最大、最高的一座叫作奥林帕斯火山
它的高度超过了21千米，直径达到600千米
攀登奥林帕斯火山，可能会发现看不到山顶在哪里，因为整座山体都太过平缓了。
火星上“平缓”的奥林帕斯火山（图片来源：美国国家航空航天局）。
金星是地球的“姐妹星”
因其大小、质量、成分都和地球非常接近
只是距离太阳比地球略近一点
但是金星远非人类想象中的另一个家园
反而堪称是炼狱
金星表面几乎没有陨石坑
这表明大部分表面非常年轻
约在5亿年前形成
与金星46亿年的演化历史相比
5亿年显得非常短暂
此外，金星表面的陨石坑分布非常随机
表明大部分区域在同一时期形成
科学家普遍认为
5亿年前的陨石坑可能由于
一场全球规模的火山爆发被抹去
这次灾难性事件可能使成千上万的火山
在短时间内爆发，覆盖了整个金星表面
并且这种灾难性事件可能周期性地发生
每几亿年就会发生一次
金星的众多火山中，最高的是马亚特·蒙斯火山，图为垂直拉伸20倍后的马亚特·蒙斯火山。
木卫一是木星的卫星中体积第三大的
其大小和月球非常接近
木卫一也是离木星最近的卫星
同时也是太阳系所有卫星中密度最高的卫星
木卫一有超过400座正在活动的火山
是目前整个太阳系中
火山活动最剧烈的天体
木卫一是距离木星最近的卫星
在这样近的距离下
木星对木卫一施加着巨大的潮汐作用
不断拉扯着木卫一的内部
从而产生出巨大的能量
这些能量足以融化木卫一内部的岩石
产生大量的岩浆，进而发生火山喷发
木卫一火山喷发（伽利略号拍摄于1998年，图片来源：美国国家航空航天局）。
土卫二的南极有100多个巨大的喷流
大量的水汽从这里喷出
喷流物质一直延伸到500千米以上的高度
土卫二南极的喷流（图片来源：美国国家航空航天局）。
这些喷流并非传统意义上的火山喷发过程
很可能也是由热液活动导致的
土卫二的南极冰层厚度约有30~40千米
在这厚厚的冰层下面
可能存在一个10千米深的液态水海洋
海水与更深部的高温岩石接触，沸腾后上升
并穿过南极冰层中的裂隙，形成喷流
土卫二地下海洋包括
水、甲烷、一氧化碳、二氧化碳
还有各种各样的有机物
和非常关键的化学能源——氢气
这些物质足够维系一个简单的生命系统
土卫二南极喷流形成机制的示意图（图片来源：美国国家航空航天局）。
火山对人类的影响不言而喻
它们是生命的塑造者、毁灭者
也是地球表面环境的塑造者
通过火山喷发
地球的大气和水圈得以形成和更新
营养物质得以循环
新的陆地和生态环境得以创造
火山活动甚至还影响着气候变化、
海洋化学以及生物进化的历程
美国黄石国家公园的大棱镜热泉
而我们需要做的是去更多地了解火山，
研究火山的运作机制，
研究地球的演化规律，
规避灾害，用好自然留给我们的财富。
只有这样，我们才能更好地生活，
我们的文明才能走得更远。
很多时候提到火山爆发，我们脑海中浮现的都是世界末日一 般的画面，图为太空中看到的汤加的火山爆发（图片来源：美国国家海洋与大气管理局 GOES West 卫星）。
小北的读者中有热爱和关注火山的吗？
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经北大附中资深教师团队精心打磨
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观点资料来源：
北大名师讲科普系列丛书
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