用極地的一粒火山灰，追蹤歷史中帶來蕭條的神秘火山

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1831年至1833年，由於一場神秘的火山大爆發，地球北半球出現了普遍的降溫現象。從阿爾卑斯山到中國河北，許多地方都因此出現了極端天氣以及農業減產。然而由於缺乏直接的文字記載，到底是哪座火山發生了這樣的爆發。一個來自於聖安德魯斯大學的研究團隊作出了偵探般的傑出努力，憑藉極地冰層中提取出來的火山灰碎片，追蹤到了上萬公里之外的“元兇火山”。

神秘的火山位於偏遠的千島群島

圖源：Oleg Dirksen

在19世紀上半葉的中國，一場嚴重的經濟衰退正在發生。由於其時正值道光年間，學者稱之為“道光蕭條”。據著名經濟史學家麥迪森(Angus Maddison）估計，在1820年以後的一個半世紀中，中國經濟在世界經濟中的份額一直在下降，併成為世界六大經濟體中唯一齣現人均GDP下降的地區。

這場危機扯下了所謂的“康乾盛世”的最後一點體面，清朝統治者不得不直面國勢傾頹的現實。有學者指出，道光蕭條的成因是複雜的，然而氣候劇變導致的生產衰退是其中的重要原因。

氣象史學家普遍認為，大約自14世紀起，北半球進入了一個小冰川時期，其溫度出現了較為明顯的下降。這個小冰期的結束時間，大致在19世紀上半葉，正是道光蕭條發生的前後。小冰期行將結束之時，氣候開始發生劇烈的波動變化，對農業社會的生產造成了巨大沖擊。

無獨有偶，與氣候的劇烈變化相伴的，還有一系列重大火山噴發事件。這無疑讓小冰期最後的一段嚴寒更為難熬。這一時期最重大的火山噴發事件有四起，包括1815年的印度尼西亞坦博拉火山爆發、1835年的尼加拉瓜科塞圭納火山爆發，以及另外兩起發生於1808年和1831年爆發。由於缺乏歷史文獻記載，後兩場爆發的火山一直沒被找出來。

其中1831年的火山爆發，在北半球導致了異常降溫現象。作曲家費利克斯·門德爾松在這年夏天翻越阿爾卑斯山，不幸地撞上這種災難性的天氣。他寫道：“天氣惡劣，大雨徹夜達旦，就像冬天一樣冷。近處山上也已經積滿了厚厚的積雪……”科學家估計，1831年的火山爆發，大約向大氣層中注入了約1300萬噸硫，這一汙染足以致使北半球氣候降溫0.5至1 °C。

這種異常降溫足以威脅到人們的農業生產，比如：1832至1833年發生在印度馬德拉斯及貢土爾等地的饑荒；1832至1838年發生在日本的天寶饑荒。這兩場饑荒，都是由於惡劣的天氣條件導致了農作物歉收。中國多地也出現了霜期延長的現象。據《清史稿·災異志》記載：“道光十二年（1832年）四月，諸城隕霜殺麥。七月，望都、寧津隕霜殺禾。”

雖然這場火山爆發帶來的影響是災難性的，但它畢竟發生在兩百多年前，由於沒有直接的文獻記錄，人們一直無從得知，這場巨大爆發來自於哪座火山。

近日，一個來自聖安德魯斯大學的研究團隊，終於破解了這一謎題。研究的主要負責人為William Hutchison博士。

William Hutchison博士

圖源：School of Earth and Environmental Sciences

(University of St Andrews)

與其他大型火山噴發一樣，1831年的噴發也在格陵蘭島和南極洲的冰芯層中留下了“硫痕跡”，也就是火山灰的細微碎片。由於極地環境的特殊，這些痕跡按年代沉積下來，研究人員得以找出1831年的火山灰碎片。然後，他們將這些碎片從冰芯中提取分析，再與火山口的樣本進行比對，就可以找到1831年爆發的“幕後元兇”。

原理雖然簡單，但做起來並不容易。南極洲冰芯中儲存的火山灰碎片極其微小，要提取並分析它們極為困難。Hutchison博士介紹道：“直到最近幾年，我們才開發出裝置，將從極地冰芯中的微小火山灰碎片提取出來並對其進行詳細化學分析。這些碎片實在非常微小，尺寸大約只有人類頭髮直徑的十分之一。”

Hutchison的團隊使用的是來自美國沙漠研究所 (DRI) 痕量化學實驗室的冰芯分析系統。他們以極高的時間解析度分析了冰芯樣本，將1831年火山爆發的時間精確到當年春夏。接下來，是要尋找合適的火山口樣本進行資料比對。

于格陵蘭島獲取的冰芯樣本

圖源：Michael Sigl

但是北半球的火山何其之多，找起來談何容易。尋找火山口花費了研究人員很多的時間。後來，研究人員注意到，1831年爆發產生的火山灰碎片的鉀含量非常低，與其他火山噴發的火山灰有著顯著區別，“一點兒不像冰島或阿拉斯加的”。

就這樣，千島群島進入了研究人員的視線。2023年5月，Hutchison獲得了一份來自日俄科學家提供的火山灰樣本，採集自一座名為扎瓦利茨基的火山。這些樣本是20世紀90年代初，日俄美三國的聯合考察團在千島群島進行科學考察時採集的。Hutchison與同事們將這些樣本與冰芯樣本進行對比，發現其化學特徵完全一致。1831年爆發的神秘火山正是位於千島群島的扎瓦利茨基火山！

扎瓦里茨基火山又名綠湖火山臼，位於千島群島中的新知島。它最後一次噴發在1957年，如今形成了三重火山臼的獨特外觀。這片區域人跡罕至，也正因如此，扎瓦里茨基火山在1831年的爆發並無明確的文獻記載，所以沉寂多年。