地球上的地狱
想象一下地狱中最恐怖的画面。黄绿色的硫化物气体发出令人作呕的恶臭，弥漫在漆黑的世界里，只能看到远方模糊的地平线上一缕昏暗的红光。从天而降的大量灰白色粉末如雪粒一般迅速塞满眼窝、鼻孔和耳朵，使人来不及清除。人们一边干咳一边连忙将手指伸入口中，千方百计地想要把吸入的灰泥抠出来，但没有任何效果。突然，一道刺目的闪电展现了托尔金（Tolkien）笔下的魔多城一般可怕的景象——以每小时0.5米的速度堆积的灰末将所有熟悉的地貌掩埋。一声炸雷预示了黑暗和《圣经》中的大洪水的重新到来。几秒钟内，成堆的灰末变成了湍急的泥浆流，几乎要把你的双脚冲走。雨滴和灰末混合而成的泥球不断地击打着你的身体，那些不断变厚的黏糊糊的火山灰泥浆把你压得喘不过气来。大地好像从未沐浴过温暖的阳光，但是天气没有一丝寒意。事实上，你的躯体正被闷热的空气慢慢烘烤着，每一个毛孔都流着汗，与全身的泥浆混在一起，把你的身体慢慢榨干。
全世界大约有5亿人生活在约500座历史上爆发过的活火山附近的危险地带，对其中一些人来说，上面的情景根本就不用想象。他们早已尝到了地狱的滋味。1991年，皮纳图博火山（菲律宾）爆发，1994年，位于拉包尔（巴布亚新几内亚）的瓦尔肯和塔鲁鲁两个火山爆发。如果将上面所描绘的景象说给这些火山爆发中的幸存者，他们会点头说：“我曾亲身经历过１对于那些居住地远离火山的人来说，不论听起来多么可怕，上面的情景并没有什么不寻常。但是，如果上面的景象出现在距离火山爆发1,500公里外的地区，情况又如何？可以说情况真的非同小可，因为它意味着地球正在遭受自然界超级杀手之一——超级火山爆发（super-eruption）的肆虐和蹂躏。这些巨大的爆炸甚至使近代最大的火山爆发相形见绌。1883年，印度尼西亚喀拉喀托火山大爆发，造成爪哇岛和苏门答腊岛大约3.6万居民死亡。但与惊天动地的超级火山爆发相比，这一灾难性火山爆发就显得苍白而微不足道，甚至连发生在耶稣诞生前1,500年、将希腊的锡拉岛（Thera）撕裂成碎片的大爆发，也只不过像是燃放了一场爆竹。
我们很幸运，因为超级火山爆发并不常见。据估计，在过去200万年的地球历史中，每10万年中可能有两次这样的大爆发。最近的一次发生在2.65万年前新西兰的北岛，大爆炸震裂了岛上陶波（Taupo）这个地方的地壳。但是，这并不意味着我们可以在另一个2.4万年中高枕无忧。就像公交车一样，自然现象的发生时间极不规律，因此，下一次超级爆发可能发生在最近10年，也可能是10万年。而真正可怕的是，我们不可能像在“寻常”的火山灾难中那样避开超级火山爆发带来的毁灭性后果。我们中间那些生活在地理条件最优越的国度的人们仍会发现：即使超级大爆发发生在遥远的地球另一端，我们安逸舒适的世界也会天翻地覆。这是因为超级大爆发会对气候产生严重的影响。爆发所排出的大量火山灰和气体进入高层大气，使到达地球表面的太阳辐射显著减少，从而导致全球范围的寒冷的火山冬天（volcanic winter）。
在考察下一次火山冬天所产生的可怕后果之前，我们先仔细研究一下超级火山爆发的规模，并与普通的火山爆发相比较。近年来，人们提出了许多描述火山爆发规模的物理量来比较火山事件的大校VEI指数，即火山爆发指数（Volcanic Explosivity Index）便是最早、最常用的指数之一。它由火山学家克里斯·纽霍尔（Chris Newhall）和史蒂夫·塞尔夫（Steve Self）在1982年发明，主要用来估计和比较历史上火山爆发的大小和强度。火山爆发大小指所喷发的物质总量，而爆发强度指火山排出物质的速度。该指数是对数函数（就像众所周知的描述地震大小的里氏指数一样），也就是说，如果两个火山爆发的VEI指数相差1，则两次爆发实际上相差10倍。因此，与VEI 4的火山爆发比较，VEI 5比它大10倍，VEI 6大100倍，VEI 7大1,000倍。在VEI指数比较小的时候，火山熔岩缓缓流出，这是夏威夷的基拉韦厄火山和冒纳罗亚火山多次爆发时的特征，这时VEI指数小得可怜，接近于VEI 0。而轻度爆发释放的火山灰可能使伦敦和纽约笼罩在薄薄的尘雾中，这时的VEI指数记作VEI 1或VEI 2。然而，对火山学家来说，只有VEI指数较高时才是令人兴奋的时刻。VEI指数为3和4分别代表“中度”和“大”爆发，这种大爆发足以造成对当地的破坏，喷出的火山灰烟柱高达20公里，火山周围被埋葬在厚度达1米以上的火山岩屑和碎石堆下面。1994年，新不列颠岛上的拉包尔镇（巴布亚新几内亚）就是被这种规模的火山爆发所摧毁的。几年后的1997年，加勒比海蒙塞拉特岛首府普利茅斯也遭遇了同样的命运。VEI指数为5的火山爆发的特点是引起区域性的损害，如1980年受到电视媒体广泛报道的圣海伦斯火山（美国华盛顿州）爆发，而VEI指数为6的爆发可能造成区域性的毁灭和长久的影响。1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发也许是20世纪最大的一次爆发，喷出的火山灰和碎石瓦砾足以将伦敦中心城区埋入1公里以下，使成千上万人无家可归。以后的许多年，每当雨季来临，搀杂着火山灰的泥流经常从再次休眠的火山坡倾泻而下，堵塞河流，淹没农田、小镇和城市。而谈到VEI指数为7的爆发，我们就不得不回到大约两个世纪前的1815年，也就是滑铁卢战役发生的那一年。正当惠灵顿和拿破仑各自的部队在欧洲各地设法抢占有利位置时，在遥远的印度尼西亚的松巴哇岛上，长期休眠的坦博拉火山发生了巨大的爆发，这可能是自1万年前上次冰期结束以来的最大一次爆发。据当时英国派驻爪哇岛的代理总督斯坦福德·拉弗尔斯（Stamford Raffles）爵士报告，爆炸发出了一连串的巨大声响，在距离1,600公里以外的苏门答腊岛也能听到。34天后，火山爆发结束，共造成1.2万人死亡。但是，在以后的几个月，当人们在被火山灰毁坏的土地上挣扎着寻找食物和未被污染的饮用水时，又有8万名印度尼西亚人因为饥荒和疾病而死亡。
毫无疑问，坦博拉火山爆发对印度尼西亚人来说完全是一次浩劫，尽管其直接影响仅限于东南亚一些地方，但就间接影响而言，全世界的许多地方必须承受这次大爆发的后续影响。坦博拉火山的大爆发不仅排放了50立方公里的火山灰，也将大约2亿吨富含硫的气体排入大气平流层，而高纬度的风场很快将它们扩散到全球。这些气体很容易与大气中的水汽混合，形成1.5亿吨的硫酸气溶胶，这些微小的液体颗粒能有效地阻挡太阳辐射。几个月内，北半球的气候开始恶化，温度大幅度下降，以至于1816年变成了“无夏之年”。全球温度据估计下降了约0.7度，引起了夏季霜冻、降雪和暴雨，如果这一幅度再增加6倍就可能使地球进入全冰期。也许正是这种恶劣的气候条件触发了玛丽·雪莱（Mary Shelley）的丰富想象，促成了其最著名的作品《弗兰肯斯坦》（Frankenstein）的问世，而据说景象壮观的火山灰和雾霭中的日落也激发了特纳（J.M.W. Turner）的大多数作品问世。
在1816年，欧洲和北美洲的天气状况确实很恶劣，难道地球上一个遥远地方的一次火山爆发真的能够引起如此大的气候变化，导致社会崩溃和世界毁灭？以往证据表明，答案无疑是肯定的。据久远的地质资料记载，在大约4.5亿年前的奥陶纪（Ordovician），在今天的北美洲上发生过一次巨大的火山爆发，喷出了大量的火山灰和火山熔岩，将大约100万平方公里范围内的一切全部掩埋，受灾面积相当于埃及的大小或英国面积的4倍。另外，排入大气的气体和碎石的数量肯定是非常惊人的。在更近一些的200万年以前，怀俄明州的黄石火山爆发，威力十分强大，留下了一个80公里大小的巨大的火山口（或破火山口），火山灰覆盖了16个州。另一次巨大的黄石火山爆发大约在120万年前，还有一次是在64万年前。如果最后这次大灾难发生在今天，那将使美国及其经济遭受重创，全球气候将陷入极度恶劣的境地。
黄石火山爆发产生的强有力的岩浆爆炸和被称为火山碎屑流（pyroclastic flows）的炽热气体急速穿过了周围的乡村。如果将这些火山排放物扩散到整个美国，足以将美国覆盖8厘米深。火山灰沉降到了很远的地方，远至今天的埃尔帕索城（得克萨斯州）和洛杉矶（加利福尼亚州），甚至加勒比海床上的深海岩芯中也能找到此次爆发产生的火山灰。虽然黄石火山已经有7万年没有爆发，但那里的温泉、壮观的间歇性喷泉、冒水泡的泥塘都能证明熔岩就在地下不远处活动。该地区时常发生的地震和周期性的地面隆起和沉降也能证明这一点。没有人知道黄石火山何时——或是否会——再次发生毁灭性的超级大爆发。最大的三次黄石火山爆发的时间间隔分别是66万年和80万年，因此，我们有理由预期下一次爆发不久将会发生，或者还需要等待10多万年。另一种极大的可能是黄石火山再也不会发生另一次超级爆发，其巨大的火山系统很可能将逐步衰退，直到最终完全消亡。
你也许会轻松地说：这些骇人的事件是很久远的事情了。但它们真的不会在今天发生吗？沿着这个思路思考问题就大错特错了。在公元181年，新西兰的陶波湖上发生了巨大的火山爆发，所排放的火山碎屑流摧毁了北岛的大部分地区，而就在2.4万多年前发生的地球上最近一次超级爆发对该岛的破坏更为严重。7.4万年前——虽然这个时间相当古老，但仍然属于现代人类的时间范畴——在苏门答腊岛北部的多巴发生了可能是有史以来最大的一次火山爆发，撕裂的火山口约100公里大校如今，这个巨大的火山口已经成为湖泊，吸引了众多游客，但有证据表明此次爆发还有更凶险的后续影响。多巴火山的爆发可能险些造成人类的灭绝。虽然对这次火山爆发规模的估计各有不同，但毫无疑问，它同美国黄石火山爆发一样，属于VEI 8的超级爆发。有人认为，此次超级火山爆发期间排放的碎石和岩屑总量大约为3,000立方公里，几乎可以将整个印度覆盖在1米厚的火山灰之中，但是来自深海岩芯的最新证据表明，火山爆发持续的时间可能比我们以前想象的更长，排放的碎石和岩屑量更大，可能高达6,000立方公里。这样整个美国都将被高达2/3米的排放物所覆盖，真是难以置信。
毫无疑问，那时生活在苏门答腊的所有人类祖先应该已经消失了。但是，能使整个人类面临灭绝之灾的火山爆发则一定是对整个地球造成了严重影响，而多巴火山爆发似乎就是这样。除了排放大量的火山灰，多巴火山还排出了大量的硫化物气体，足以在大气平流层产生多达50亿吨的硫酸气溶胶烟雾，使得到达地球表面的太阳辐射减少90％，导致全球范围内的黑暗和严寒。热带地区的温度可能骤降达15℃，敏感的热带植物会被摧毁，而整个地球的温度下降大约5℃到6℃，大致相当于短短数月内使地球完全进入冰期。格陵兰岛冰芯的温度记录显示，火山爆发引起的火山冬季至少会持续6年，紧跟其后的是为期1,000年的“寒流”。之后不久，地球进入了最后一个冰期。有人据此推测，多巴超级火山爆发引发的冷却效应可能是最后一根稻草，将早已逐渐变冷的地球从间冰期（interglacial）推入冰川时期，而此次冰川期的全面出现距今只有大约1万年。
在这种情况下，我们那些不幸的祖先怎么样了呢？火山爆发引起的黑暗和寒冷真的使他们屈服了吗？确实有可能。对人类亚细胞结构线粒体中的DNA的研究显示，从基因的角度来讲，我们大家太过相似，不可能在数十万年的漫长岁月中不断进化而不受阻碍。这种极度的相似性只能借助于间歇性出现的人口瓶颈现象来解释，在人口瓶颈时期，由于这样或那样的原因，人类的数量与基因库的规模都大幅减校在瓶颈末端，人口迅速膨胀，每个个体都携有这个有限的基因库中的遗传特征，最终遍布全球。纽约大学的地质学家迈克·兰皮诺（Mike Rampino）和伊利诺伊大学的人口学家斯坦利·安布罗斯（Stanley Ambrose）共同提出，上一次人口瓶颈可能是多巴火山超级爆发造成的。他们认为，多巴超级爆发后的状况与摧毁一切的核战争的后果相类似，只是没有核辐射而已。就像核决战后城市和植被燃烧所产生的烟能够导致核冬天（nuclear winter）一样，多巴爆发后进入大气平流层的数十亿吨硫酸气溶胶烟雾将意味着永无止尽的黑暗和寒冷。光合作用几乎不存在，人类和动物赖以生存的食物源被破坏。当火山冬天临近时，人类祖先活活被饿死，只剩下越来越少的人，这些人也许因为地形和气候原因能够在一些地区得到庇护而幸免于难。有人提出，在大约2万年的时间里，整个地球上可能只有几千人，这个数字正好非常接近一个物种即将灭绝时发生反弹的数目，如果真是这样，我们的祖先肯定像今天的白犀牛和大熊猫一样被列为濒危物种。这些残存的人类似乎经历了各种艰难险阻，在多巴火山爆发和随之而来的冰期中挣扎着活了下来，使得今天的人口达到了65亿。
未来的某次超级火山爆发能够灭绝人类吗？任何规模的火山爆发都不可能使今天几十亿的人口彻底毁灭，但是，我们全球性的技术社会不可能毫发无损。在柏林墙被推倒之前，许多国家政府为可能爆发的、毁灭一切的核战争作了充足的准备工作。然而，随着这种威胁在今天大幅度减小，人们一直没有热情继续坚持执行针对全球性地球物理灾害的民防计划。缺少了这样的前瞻考虑，未来某次超级大爆发的影响很可能是惊人的。即使像美国、英国、德国和澳大利亚这样的发达国家，他们的食品储备也只够各自的国民维持最多一到两个月，在没有补充的情况下，他们如何度过6年的漫长岁月？在一些饥荒不断的较贫穷的国家，情况要严重1,000倍，由此导致的大规模死亡将很快来临。从伦敦到拉各斯，当人类个体和家族为物质和生存而争斗时，丛林法则就会盛行。当云开雾散，微弱的阳光给冰冻的地球带来第一丝暖意时，也许现在人口的1/4已经死于饥荒、疾病和内乱。
虽然在未来一百年内出现另一次火山超级爆发的可能性很小，但也不是不可能。超级爆发可能出现在什么地方呢？很明显，经常隆起和抖动的不平静的火山口是有可能发生的地方，黄石火山和多巴火山也在其中。大量的熔岩仍然驻扎在这些巨人的下面，在未来的大灾难中也许会释放出来。但是，大地震、地面严重隆起等预示着巨人苏醒的警示信号将持续几十年、甚至几百年，直到它们最终被释放。现在多巴和黄石火山都没有出现这些不祥的预兆，因此我们也不必为可能出现的超级爆发而失眠。在全球约1,500个活火山中，目前只有很少的一些受到监控。而且，下一个超级爆发也许出现在目前不是火山的地点。也许就在此刻，在遥远的安第斯山脉南部，一直在地下积累的大量熔岩正在积聚力量，准备以后将地壳和我们所熟悉的世界一起撕裂。
到目前为止，我所谈及的超级大爆发都是指灾难性的爆炸事件，但是还有一些很少见的情况。这种爆发几千万年才出现一次，它喷出的熔岩量更大，激烈程度却相对很弱。洪流玄武岩（Flood basalt）爆发时会排放出大量的低黏性的熔岩，熔岩会大面积地扩散。全世界都出现过这种壮观的爆发，包括印度、非洲南部、美国西北部和苏格兰西北部，但是最大的一次发生在2.5亿年前的西伯利亚北部，爆发时熔岩冲破了地表。虽然估计各有不同，但是这一史无前例的爆发所释放的熔岩大约覆盖了2,500万平方公里，面积是美国的3倍。
在地球漫长的历史中，类似的爆发曾出现过几次，它们都与大规模的物种灭绝有关。例如，在上面所提到的西伯利亚爆发以前，二叠纪时期的地球上生机勃勃。但在随后的三叠纪，随着大量熔岩流冷却并固化，至少有95％的物种从地球上消失了。6,500万年前，大约在白垩纪末期发生的类似大规模物种灭绝就与印度西北部巨大的德干洪流玄武岩喷发有关。然而——我将在下一章谈到——有确凿的证据表明，地球在这个时期曾被彗星或其他星体撞击，很多科学家认为这就是在白垩纪末期恐龙和大量其他物种灭绝的主要原因。德干熔岩可能也起到了一些作用，它产生了巨量的二氧化碳，从而引发了严重的温室变暖效应，导致适应性较差的物种死亡。鉴于我们的污染型社会也在排放大量的温室气体，为了人类、世界和地球生命的未来，我们应该以此为鉴。
