陳衍佐教授（ 左二）及其博士生去年到東太平洋的軸火山設置海底地震儀，今年九月將再出發收集更多數據
探索深海火龍
中大團隊赴美西岸監測火山 望助東南亞預警
地球有七成火山活動都在海底發生，是人們看不見的計時炸彈。去年1月，位於南太平洋島國湯加的洪阿湯加-洪阿哈阿帕伊海底火山（Hunga Tonga-Hunga Ha’apai）爆發時，在空中噴出高達 58 公里的熔岩湧流，為人類有記錄以來最高。災難帶來慘重的人命經濟損失，也令人重新關注預測噴發的重要。
「環觀世界各地的火山，大多數都沒有被監測。」中大地球與環境科學課程助理教授陳衍佐教授說。「這些火山沒有設置監測站，我們根本無法知道那裡的情況。」
全球有超過1,000座潛在的活火山，如科學家沒有配備地震儀的監測站輔助，只能透過觀察火山地形和氣體排放的異常變化，以預測火山何時噴發。
海底火山鮮有監測
陳教授續說﹕「地球上約70%的火山活動在海底發生，其中99.9%因位置太遠，成本太高而沒有被監測或研究。有被監測或研究過的，屈指可數。」
陳教授的家鄉在馬來西亞，毗鄰火山眾多的印尼和菲律賓。他坦言，這些地區的火山監測工作不完善。「在大多數發展中國家，大部分火山是沒有被監測，只會在遊客喜歡參觀的火山，設置幾個地震儀。」
「我們想看看，能否捕捉到火山噴發前一年內的變化，和火山噴發時的情況，這樣我們便能獲得更完整數據來進行預測。」陳教授說。
向軸海山出發
為此，陳教授的團隊聯同來自美國三所大學合作，去年前往美國西岸附近的海底火山「軸海山」（Axial Seamount）設置 15 部海底地震儀。此山以發生過多次地震聞名，亦比其他海底火山容易接近。軸海山曾在2015 年和 2011 年噴發，陳教授預計，它會在未來幾年再次噴發。「自2015年起，軸海山的地面隨着下方岩漿堆積而不斷膨脹，一旦膨脹到達某個水平，就有可能爆發。」
在軸海山設置海底監測儀，對參與人員來說是一場驚險之旅，皆因他們需要在波濤洶湧的大海進行為期兩天半的巡航才能到達軸海山。「我帶了三個學生去，之前問過他們會否暈船浪，都說沒有。結果巡航半天後，他們已開始頭暈不適。」
此巡航前，團隊早於2015年已在軸海山設置了一批地震儀。該批地震儀透過海底光纖電纜連接岸上的數據收集系統，但地震儀設於火山頂部，地震台網不能覆蓋火山所有位置，例如岩漿庫底下的情況。
為擴大監測範圍，在今次巡航中，團隊便在光纖網絡覆蓋範圍外，額外設置15部地震儀。不過，這批地震儀需要團隊親身前往軸海山才能收集數據，所以今年9月，他們會重返軸海山收回這批地震儀和數據，同時在其他區域新設置15 個地震儀。
「海底不時會發生輕微地震或其他地震活動，這些資訊有助我們更好地追踪火山的岩漿活動，並了解各種物質如何推動火山的爆發。」他說﹕「將於今年9月新設置的地震儀，會有助我們更深入了解淺層火山岩漿庫下10、15、20 甚或 30 公里位置的情況。」
陳教授在美國拉法葉學院讀本科時，已被火山這門學問吸引。他說﹕「東南亞有很多火山，所以我希望研究對社會有所貢獻的課題，善用自身專業知識，提出解決方法。」陳教授在 2019 年完成哥倫比亞大學地球物理學博士學位，後於史丹福大學擔任博士後研究員，2020年加入中大繼續火山研究之路。
陳教授為「裘槎麥德華前瞻科研大獎2022」得主，其軸海山研究獲裘槎基金會資助開展。如日後獲得更多資助，他希望在更多海底火山，例如東南亞附近的火山地震帶，設置海底地震儀。
原文刊於CUHK in Touch
