科學人／不只海平面上升…南極冰融恐促火山噴發 連鎖效應怎發生？

想到南極冰川融化，你腦中浮現的或許是海平面上升或環境生態危機，但科學家最近提出另一個不容忽視的問題：冰川融化可能會刺激火山爆發！

最近一項由布朗大學（Brown University）博士生艾莉·庫寧（Allie Coonin）發表於《地球化學、地球物理與地系統》（Geochemistry, Geophysics, Geosystems）的論文，利用熱機模型模擬西南極冰蓋的減少對岩漿庫的影響，發現冰層消融速率越快，火山活動越頻繁。

地殼與岩漿庫的微妙平衡

冰層厚達數公里時，會對地表施加巨大的重量。隨著冰川融化，這種壓力減輕，導致地表上升（稱為「冰期後回彈（post-glacial rebound）」），進而改變地下岩漿庫的壓力。壓力的減少讓岩漿庫膨脹，揮發物釋放，最終促成火山爆發。

這項研究發現究，南極冰蓋融化導致的質量釋放，正在引發西南極裂谷系統（West Antarctic Rift System）中火山噴發的頻率與規模增加。該火山系統是地球上最大的火山帶之一，擁有超過100個火山噴發中心。

冰融如何點燃火山？

研究團隊透過熱機模型，模擬西南極冰蓋減少對岩漿庫的影響。他們發現，冰層融化速率越快，火山活動越頻繁。特別是當冰層每年減少3米時，火山爆發的頻率和強度顯著增加。此外，岩漿中的揮發物（如水和二氧化碳）釋放時間比預期提早了幾十至幾百年，這意味冰融可能誘發原本不會發生的火山爆發。

研究團隊分析了南美安第斯山南火山區的火山沉積物，進一步找到證據驗證這項發現。約18,000至35,000年前，巴塔哥尼亞冰蓋曾達到1,600米厚。研究發現，在上次盛冰期（約18,000年前）結束後，巴塔哥尼亞冰蓋融化期間，當地火山活動明顯增加，包括著名的卡爾布科（Calbuco）火山。

正向回饋效應帶來更複雜的挑戰

冰融引發火山爆發還可能形成「正向回饋效應」：火山爆發融化更多冰川，進一步減輕壓力，誘發更多火山活動。此外，冰層減少會降低反射陽光的能力，導致地表吸收更多熱量，進一步加劇氣候變暖與冰融。研究團隊指出，即使人類停止所有溫室氣體排放，西南極裂谷系統已經經歷的冰層消融效應，仍會影響火山活動數千年。

資料來源

1. Melting Antarctic ice sheets may be causing larger volcanic eruptions

2. A. N. Coonin et al, Magma Chamber Response to Ice Unloading: Applications to Volcanism in the West Antarctic Rift System, Geochemistry, Geophysics, Geosystems (2024). DOI: 10.1029/2024GC011743

（本文出自2025.01.14《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）