火山喷发一向难以预测，但一种利用激光的新方法或许能提供帮助。
这种由激光驱动的方法可用于探测喷发岩浆随时间变化的化学成分。
研究人员发现，喷发前约两周，熔岩的化学成分出现了一项关键变化。
听到火山喷出熔岩和火山灰的新闻时，你可能会担心附近居民的安危。事实上，全球近十分之一的人口居住在活火山100公里范围内。对于居住在火山附近、在肥沃土壤上耕作或游览壮丽景观的人们来说，了解火山喷发的驱动因素至关重要。
火山为何喷发？喷发会如何演变？何时结束？
我们的最新研究今日发表于《Science Advances》，运用激光技术探测喷发岩浆随时间变化的化学成分。
岩浆的化学成分会影响其流动性、爆炸性和潜在危害，因此我们的研究或可助力未来对火山喷发演变进行监测和预测。
厘清喷发熔体的化学成分
岩浆——熔融的岩石——由液体（称为“熔体”）、气体和晶体组成。岩浆向地表运移、温度逐渐降低时，晶体便会生长。
岩浆喷发形成熔岩流时，会释放气体（其中含有水蒸气、二氧化碳、二氧化硫及其他化合物），并冷却形成火山岩。火山岩中含有在火山内部缓慢冷却形成的晶体，它们嵌在更细的岩石基质中；这种基质在地表迅速冷却形成。
因此，火山岩看起来有点像“岩石路”巧克力。在火山深处形成的晶体是了解喷发前期过程的绝佳记录。不过，当我们想要聚焦于将晶体带到地表的熔体，以及熔体性质在整个喷发过程中如何变化时，晶体会造成干扰。
为了分离出熔体信号，我们使用了紫外激光，类似于眼科手术所用的激光，轰击较大晶体之间的岩石基质。
随后，我们对激光生成的颗粒进行质谱分析，以确定火山岩基质的化学成分。这种方法能够快速进行化学分析。
与传统的整块岩石分析，或费力地从粉碎的岩石样本中分离基质和晶体碎片相比，这种方法能更快、更详细地测量熔体的化学成分及其随时间的演变。即便我们称这些晶体为“大型”，它们通常也只有盐粒那么小（运气好的话，最大可达鹰嘴豆大小！），而且很难去除。
加那利群岛的一场毁灭性灾害
我们的研究聚焦于2021年拉帕尔马岛火山喷发，这是加那利群岛有历史记录以来破坏性最强的一次火山喷发。
2021年9月至12月，共有1.6亿立方米熔岩覆盖了超过12平方公里的土地。喷发摧毁了1,600多所房屋，迫使7,000多人撤离，造成的损失超过8.6亿欧元（14亿澳元）。
喷发的三个月期间，我们分析了西班牙合作者系统采集的熔岩样本。这些样本十分珍贵，因为我们知道它们确切的喷发日期，而且许多采样点如今已被此次喷发后期的熔岩覆盖。
利用这种激光方法，我们观察到熔岩化学成分的变化与地震活动、二氧化硫排放的变化，以及喷发方式和由此产生的危害有关。其中包括熔岩从喷发初期像推土机一样向前推进的稠厚状态，转变为后期流动性强、形成快速熔岩河和熔岩隧道的状态。
我们还发现，喷发结束前约两周，熔岩化学成分出现了一项关键变化，这表明岩浆供给减少导致岩浆冷却。
未来全球发生火山喷发时，可以监测类似变化，将其作为喷发趋于结束的信号。
预测火山活动
我们无法阻止火山喷发，也还不能进入火山内部，就像法国科幻作家儒勒·凡尔纳曾设想的那样。不过，火山监测在过去几十年里取得了巨大进步，让我们得以间接“窥探”火山，更好地预测其活动。
我们的研究旨在提供一种实验室工具，用于检测未来喷发期间采集的火山样本。目标是探究喷发的演变过程，了解喷发为何开始、何时结束。
全球任何时刻都有约50座火山正在喷发，因此不久后你又会在新闻中看到另一座火山喷发。这一次，你可以思考火山科学的重要性：它有助于我们更好地了解火山如何运作、是什么驱动其喷发，从而保护周边民众。
