中大首次揭示海底火山「噼啪聲」成因 聲學追蹤開闢火山爆發監測新方向

香港文匯報訊 （記者 姜嘉軒）香港中文大學地球與環境科學系的最新研究，首次揭示海底火山爆發時的獨特「噼啪聲」源自熾熱熔岩與海水交互作用所產生的氣泡內爆過程，而並非科學界認為源自岩漿氣體或裂縫破裂。這些聲響可透過水聽器與地震儀等聲學設備在數十公里外探測，此發現有助遠程追蹤熔岩流動，以監測全球海底火山活動的動態。研究成果近日已在國際權威期刊《科學進展》上發表。

海底火山主要分布在洋中脊、熱點和島弧地帶。由於深海環境難以進入，科學家對其爆發機制所知甚少。在全球已確認的近一萬次火山爆發中，只有約百分之三發生在海底並成功被記錄。傳統監測技術如衛星影像或遙控潛水器雖具一定效能，但成本高、覆蓋範圍有限，難以實現即時追蹤。因此，研發更準確的遠程監測方法，是當前科學界的研究重點。

由地球與環境科學系陳衍佐指導的博士生王培鋒領導研究團隊，以美國西岸外海的Axial海底火山為案例，分析了2015年爆發期間記錄下的逾二萬次爆裂聲訊號。團隊透過地震波形、熱傳導計算與地質觀測綜合分析，首次發現爆裂聲源自熾熱熔岩噴湧而出、吞噬沿途海水的過程，使其瞬間汽化成氣泡，而這些氣泡在深海巨大壓力下迅速內爆，產生獨特的衝擊聲波，其聲音與熱油煎炸豆腐時的爆裂聲相似。

王培鋒解釋指，科學界一直爭論這些爆裂聲訊號究竟源自岩漿氣體、裂縫破裂，還是化學反應。「我們的研究顯示，爆裂聲是由海水汽化後的氣泡內爆導致，從而解決了長期懸而未決的學術謎題。這些內爆就像海底的『爆谷』或『小炮仗』，每一次聲響都標記了熔岩與海水劇烈交互作用的瞬間。」

研究還發現，當火山位於海底深度超過三千米時，爆發時產生的「噼啪聲」顯著減少，這是因為極高的水壓抑制了海水的汽化過程，從而降低了氣泡內爆的頻率和強度。

這項新發現為遠程監測海底火山活動提供了低成本且易於普及的工具，並有多種應用潛力，包括可即時監測海底災害，協助預警可能影響跨洋海底電纜、航運及沿岸社區的潛在災害風險；彌補全球火山記錄不足，透過聲學訊號可記錄隱匿的熔岩流路徑；推動海洋地球科學發展，加深對海底火山如何塑造海底地貌與生態系統的認識。

陳衍佐指出，傾聽深海的「聲音」就能在遠距離追蹤熔岩流的演化，這是過去無法想像的監測方式。團隊計劃將這種方法應用至更多海底火山研究，並與國際海洋觀測網絡合作，建立更完善的水下即時聲學監測系統。隨著深海纜道觀測與自主聲學浮標的發展，科學家有望像利用衛星監測陸上火山一樣，實現對全球海底火山的持續「聲學追蹤」。