研究揭秘埃特纳火山两次“性格迥异”大喷发的幕后黑手，颠覆传统认知，为火山预警开辟新思路。

研究团队指出，火山地下“管道系统”其实是极度复杂且多变的深层网络，即便同一座火山，不同喷发事件中的岩浆也可能选择完全不同的上升路径。由康奈尔大学地球与大气科学系讲席教授埃斯特班·加泽尔（Esteban Gazel）领衔的项目，以结构相对简单、以挥发分为主导的埃特纳火山为“天然实验室”，系统分析两次代表性喷发的岩浆晶体样本。

这项成果发表于《地球化学、地球物理、地球系统》（Geochemistry, Geophysics, Geosystems），第一作者为前康奈尔博士后马克西姆·加夫里连科（Maxim Gavrilenko）。加泽尔团队长期聚焦喷发触发机制，尤其关注哪些因素决定爆炸烈度以及水与二氧化碳在其中的“角力”。

团队强调，喷发是否呈爆炸性，关键取决于岩浆黏度和其中挥发气体的含量与分布。加泽尔用汽水瓶打比方——没晃过的瓶子只缓缓排气，而剧烈摇晃后开瓶则气泡猛窜、液体喷涌，火山喷发逻辑与此异曲同工。

水和二氧化碳是岩浆中两大“主角”挥发分，传统观点长期将水视为主导爆炸行为的“头号玩家”。但加泽尔课题组在2023年便提出颠覆性观点：二氧化碳同样可以直接点燃爆炸式喷发，这一结论来自他们利用拉曼光谱分析岩浆晶体中微米级气泡的全新技术。

借助拉曼光谱，团队能测量晶体包裹体内气泡（厚度仅头发丝的百分之一到十分之一）的二氧化碳密度，再通过状态方程换算成压力，进而反推岩浆所处深度，从而以前所未有的分辨率“拆解”火山内部管道的三维结构。

在本次研究中，该技术被应用到埃特纳两次重大喷发事件，结果令人意外：同一火山在不同时期竟通过截然不同的“通道”释放能量。其中公元前122年的喷发规模极为巨大，属低黏度镁铁质岩浆，却被归为最猛烈的“普林尼式”喷发——与公元79年维苏威火山摧毁庞贝的等级相当。

为获取高质量样本，合作者特里·普兰克（Terry Plank）和布鲁斯·霍顿（Bruce Houghton）深入埃特纳野外实地采样，并对晶体进行精细序列分析。数据显示，公元前122年事件中，岩浆先从约22公里深处缓慢上升，在距地表2至5公里的浅层“卡顿”数周，逐步丢失部分气体后才最终喷发。

随后团队将新数据与约4000年前的“秋季层状喷发事件”（Fall Stratified event）对比，结果呈现截然不同的“剧本”：后者岩浆从约24至30公里的更深地幔层位急速上涌，仅数小时便直冲地表，核心驱动力是高浓度的二氧化碳。

加泽尔指出，不同火山的挥发分“配方”差异悬殊——洋岛火山常以二氧化碳为主，俯冲带火山则多受水控制。埃特纳恰好是水和二氧化碳“势均力敌”的特殊类型，研究显示，当二氧化碳浓度突破某个临界值，喷发就会从更深处快速启动并在短时间内爆发；而当水占上风时，喷发则由浅层结构主导，岩浆会在近地表停顿、脱气后再释放。

目前，加泽尔团队正将该方法推广至智利、夏威夷等多座火山，力求建立更普适的地下管道精细模型。他表示，理想状态下这类分析应在全球每座活火山开展，这些基础数据对构建喷发物理模型和完善灾害风险评估体系极为关键。

除了科学意义，埃特纳火山在文化层面同样充满传奇——古希腊神话中它被视为巨人提丰（Typhon）和恩克拉多斯（Enceladus）的埋骨之地。加泽尔风趣地将两次喷发的管道系统比作两位巨人：公元前122年的普林尼式喷发对应一条细长蜿蜒的“提丰式”通道，而更早那次则类似体量较小的“恩克拉多斯式”结构。他坦言，在埃特纳工作很难不被当地的历史、古典文化与美食所“俘虏”。

据悉，这项题为“埃特纳火山公元前122年镁铁质普林尼式喷发的深源起始与浅层发射机制”（Deep Origin and Shallow Launch for the Etna 122 B.C. Mafic Plinian Eruption）的研究由美国国家科学基金会资助，论文于2026年6月2日正式发表，提供了详尽的理论模型和观测数据，为全球火山喷发机理研究和风险预判提供了重要参考。