2021年09月13日 11:00
【科學快訊】
撰文 | Mirror
來源 | 把科學帶回家（ID： steamforkids）
1986年夏季，非洲喀麥隆尼奧斯湖（Lake Nyos）附近的一位村民昏昏沉沉地醒來，卻發現家人、鄰居全都醒不過來了——整個村莊一片死寂，家畜成群死亡，連鳥獸爬蟲都不見蹤影。
不只是離湖最近的村莊，尼奧斯湖方圓25千米內的多個村落裏，超過1700人、3500只牲畜都在短時間內離奇身亡。據目擊者稱，原本清澈的藍色湖水，一度變成了可怖的深紅色。
尼奧斯湖災難中死去的牲畜
而這場駭人「大屠殺」的凶手正是村民們賴以為生的尼奧斯湖。當時的村民們還在自己的日常軌道上，湖水並沒有泛濫成災，更沒有「水怪」作妖，卻在一夜之間「殺人」於無形。
其實對尼奧斯湖而言，它只不過是在8月21日那天打了個曠世「飽嗝」，釋放出了大量氣體，這個現象被地質學家稱為「湖底噴發」（limnic eruption）。
你可能以為有如此大殺傷力的氣體一定是某種毒氣，實際上，它正在你的一呼一吸之間——尼奧斯湖這個「嗝」的主要成分是二氧化碳。
有部分幸存者稱自己聞到了火藥味或臭雞蛋味，並且出現了眼鼻灼痛、咳嗽等症狀，他們可能吸入了硫化氫等含硫、氫的刺激性氣體。但從湖水成分的分析結果看，這場湖底噴發的主角是無味的二氧化碳，只是人的嗅覺對少量硫化物的氣味也非常敏感。
那麼，二氧化碳明明無毒，又是如何致人死亡的？
答案很簡單——二氧化碳比空氣密度大。據估計，尼奧斯湖底釋放的氣體量達到了1.2立方千米，它們形成的巨大雲團向周邊擴散、沉降，排擠掉了大範圍的空氣。二氧化碳濃度只要達到30%就會引發昏迷，何況是淹沒在幾乎都是二氧化碳的氣團中。氣團長時間滯留，人和動物被剝奪了氧氣，都難逃窒息。
可原本平靜的尼奧斯湖為什麼會突然噴發氣體？
其實尼奧斯湖的平靜只不過是表象，它的真實身份是喀麥隆火山線上一座年輕的火山口湖（crater lake），由低平的火山口積水形成。而湖底深處一直有大量岩漿在暗暗湧動著。
對湖底二氧化碳的碳14分析結果顯示，它們幾乎都來自地殼深處的岩漿。岩漿在升向地表的過程中，隨著壓強減小，會釋放出二氧化碳和揮發性氣體。
二氧化碳日複一日地從地底輸入尼奧斯湖，讓湖水下層的二氧化碳濃度處於過飽和狀態，就像在源源不斷地制造汽水，只是這「汽水」溶解的氣體量高達9000萬噸。
正常情況下，湖水中過多的氣體會隨著四季氣溫變化自然循環，慢慢釋放到周圍空氣裏，而不會一直「潛伏」其中。然而尼奧斯湖所在的地區常年氣溫較高，上層湖水溫度高、密度低；下層溫度低，剛好能溶解更多二氧化碳。
這就埋下了一顆不定時炸彈，一旦分層的湖水受到大幅擾動引發內波，下層湖水就會像被使勁搖晃的汽水翻騰上去，發生泡騰現象，進而噴發出大量氣體。
據估計，尼奧斯湖噴發的二氧化碳量高達10萬到30萬噸。災難發生當晚有人聽到一連串「隆隆」的響聲。根據湖泊周圍傾倒的樹木等痕跡，調查人員推測湖面上曾噴射起百米高的水柱和泡沫，掀起25米高的波浪。大量氣體釋放後，湖面下降了近1米。富含鐵的深層湖水升到湖面被氧化成鏽紅色，愈發顯得腥風血雨。
然而，究竟是什麼驚動了尼奧斯湖至今依舊是個謎團。
一種推測是火山噴發。但湖水樣本中並沒有富集硫、氯或氟化物，這些火山氣體的標志性成分。而且湖水溫度也沒有明顯增加。還有推測認為是地震，但多數事件親曆者並沒有震感。
目前最有可能的推測是連日降雨帶來的山體滑坡，湖泊周圍的確也有滑坡跡象，不過還沒有找到它引發湖底噴發的直接證據。
其實在尼奧斯湖災難發生之前，類似的事件就已經在兩年前發生過。
1984年8月15日，同樣位於喀麥隆的莫瑙恩湖（Lake Monoun）發生湖底噴發，導致37人死亡。
救援人員在事故發生地點附近發現了一團雲霧，它在3~4小時後才消散。後來的湖水樣本分析結果依然指向了二氧化碳。可惜的是，沒有人預料到後來這場更慘重的災難。
經過多年調查研究，當地政府先後在兩個湖底安裝了排氣管，將湖底的水往上抽，慢慢排出二氧化碳，以免它們再次「氣炸」。
非洲盧旺達和剛果交界處的基伍湖（Lake Kivu）也存在同樣的風險，甚至更大，它的面積是尼奧斯湖的2000倍，周圍居住了超過兩百萬人。
在火山作用下，那裏不僅富集了二氧化碳，還有易燃易爆的甲烷，當地政府將後者抽出作為能源。基伍湖大約每1000年周期性噴發一次，曾對周圍生物帶來毀滅性災難。然而，由於基伍湖實在太大，要安裝足夠多的排氣裝置目前還不太現實。
尼奧斯湖災難過後，人們才開始重視起這件事。全世界僅發現了這3座二氧化碳過飽和、存在湖底噴發風險的湖泊。如果不是科學家讓真相水落石出，那裏恐怕也會誕生「尼奧斯湖水怪」的傳說。不過，大自然的一次「情緒波動」可比怪物的破壞力大多了。
無論是湖「生氣」，還是人「生氣」，最怕忍無可忍後一觸即發，還是要平日多疏壓。
