早期理论认为水下滑坡导致了岩浆和海水的灾难性混合。最近的证据揭示了一次不同于以往任何时候研究的爆炸。
汤加火山一月份的喷发到底有多大？四个月的密集科学研究只是提升了这个规模。你可以指着6000英里外的阿拉斯加发出可闻的轰鸣声，打断了夜晚。或者，你可以指出加勒比海的海啸，它是由一种罕见的声波造成的，这种声波跳过大陆，搅动了海洋。在太空中，天气也发生了变化，美国宇航局的科学家本月早些时候说，来自爆炸的风在离开大气层的最外层时加速到每小时450英里。这短暂地改变了地球赤道周围的电子流，这种现象以前曾在太阳风引起的地磁暴中被观察到。
这就是为什么当研究人员开始搜索紧挨着火山的海底时，他们预计会发现一个粗糙的景观。当然，它将被爆炸重塑，并且到处都是碎片。科学家们认为，这次爆炸是一个燃烧配方的结果：热的、气态的岩浆遇到冷的、咸的海水。但是，这两种成分究竟是如何以这样的力量结合在一起的呢？一些主要的理论集中在山体滑坡或火山斜坡的其他塌陷，帮助水侵入岩浆室。这也将有助于解释在附近的汤加岛屿上造成三人死亡的海啸。海底岩石的大规模转移也意味着取代了大量的水。
新西兰国家水与大气研究所（NIWA）的一个科学家团队最近观察到了一些不同的情况。使用船上的声学仪器绘制海底地图，他们发现地形确实发生了变化–现在覆盖的火山灰至少足以填满300万个奥林匹克游泳池。但除此之外，它并没有什么不同。水下火山的坡度在很大程度上仍然是喷发前的样子；同样的特征仍然勾勒出周围海底的轮廓。在距离火山15公里的范围内，其中一些特征甚至仍然充满了生命力，海星和珊瑚依附在岩石海隆上。”我们做的第一件事是绕着火山转了一圈，我在想，’这到底是什么？'”带领探险队的NIWA的海洋地质学家凯文-麦凯回忆说。”它只是违背了预期。”
他们没有涉足的一个区域就在火山口的正上方，即火山喷发时留下的洼地。麦凯的大型研究船满载着科学家和船员，不敢在那里航行–不是因为大型爆炸的风险，而是因为可能从喷发点升起的较小的气体喷发。”他说：”这些气泡可以击落船只，他们以前也做过。但他们怀疑是彻底的破坏。喷发前从海中升起的岛屿已被爆炸撕碎，这表明在海面下有一个火山口。
在NIWA团队发布他们的发现后的第二天，汤加地质局和奥克兰大学的第二组研究人员帮助填补了地图。该小组使用一艘受气泡影响较小的船，带着一套类似的声学仪器到火山口上空。是的，那是一个洞。这个缺口有4公里宽，850米深，而且令人惊讶地受到限制，被火山的原始斜坡包围着。”奥克兰大学的火山学家Shane Cronin在汤加的一个新闻发布会上解释说：”我们现在在这里看到的是一个非常大、非常深的地洞。”它帮助我们理解为什么爆炸是非常非常大的”。
这两组观察结果正在帮助科学家们重建一个不同于他们之前所能研究的任何大规模水下爆炸。成像显示，Hunga似乎是直接向上炸开的。由于火山口在喷发的早期阶段破裂，这可能引入了大量的海水，与岩浆的深层区域相遇，引发了连锁反应。更多的海水，更多的岩浆，更多的爆炸。
这可能有助于解释致命的海啸。爆炸将数百万吨的岩石送入空中，这些岩石很快就坠落到周围的海底，形成火碎流–岩石、气体和灰烬的热混合物–向外飞奔，并可能沿着波浪推送。研究人员希望从火山口内收集的岩石和水的化学数据将有助于更好地了解是什么导致了爆炸的极端力量。
这两个小组还发现了亨加内部持续火山活动的证据。但是，尽管有这些隆隆声，这些发现并不表明该火山对居住在附近的人们仍有迫在眉睫的危险。Cronin表示，根据过去喷发的岩石的年代，火山口被残酷地清空了岩浆，它可能已经被重置到1000年前的状态。这对仍处于火山爆发中的汤加人来说是一种安慰。但是，该地区类似的火山从海里冒出来的情况比比皆是。
NIWA团队于4月在研究船Tangaroa号上启航，进行为期四周的实验。他们交替进行12小时的工作，争分夺秒地在大约22,000平方公里的区域内尽可能地了解情况。他们很幸运有一个海底的比较点；2016年，当一个研究船的团队由于设备损坏而放弃了附近的另一个任务，航行到汤加进行维修，并决定停下来绘制亨加周围地区的地图时，该地区就被绘制出来了–该地区刚刚开始爆发序列，导致了1月的爆炸事件。
Mackay说，比较这两张地图是至关重要的，可以看到周围的地形变化有多小。”他说：”不仅火山完好无损，而且我们可以从2016年的地图上看到，这里是一个山脊，这里是一个山谷，这里是一个山丘。”我看到了同样的山脊，同样的山谷，同样的山丘。” 研究小组统计了价值超过6立方公里的海底灰烬物质，并怀疑还有更多的东西可以找到。(汤加的断裂的海底网线被埋在30米以下）。
在整个航行过程中，研究人员将仪器浸入海中，收集不同深度的沉积物和水的样本。从海底取芯是很困难的；材料在爆炸后几个月仍在沉淀，当他们把样品拉到表面时，它是如此之细，会从管子里飘出来。”我可以想象，如果我在下面，你就会把海底沉下去，”NIWA的生物地球化学家Sarah Seabrook说。”这不是一个稳定的表面，你可以站在上面。”
正如他们所期望的那样，研究人员没有观察到海底本身的通常的生命迹象，如足迹和洞穴。但是他们确实遇到了惊喜–岩石方舟升起在灰烬覆盖的景观之上。珊瑚、海星和贻贝仍然依附在这些被称为海山的地方。Seabrook说，很可能是当火成岩流沿着海底奔流时，它们包围了这些隆起的山峰，使上面的生物得以幸存。目前还不清楚为什么它们没有被后来落下的厚厚的火山灰所掩埋，但有一个想法是，海山周围的独特水流像雨伞一样保护着它们。
Seabrook警告说，现在知道生命将在该地区重新定居的情况还为时过早–这是担心该地区渔业未来的汤加官员的关键问题。该小组计划在未来四年内再出海两次，研究海洋生态系统如何自我修复。
这种恢复的一个因素是持续的火山活动，当NIWA的船经过火山口北部飘来的一缕明显的新火山灰时，首次发现了这一现象。这表明火山内有一个源头，后来汤加团队拍摄的不断增长的火山特征的图像证实了这一点。下个月，NIWA团队计划再次对火山口上方的区域进行测绘，这次将使用一艘自主船，由近万英里外的英国埃塞克斯的工程师指导。这两张地图将使科学家们能够捕捉到随时间变化的情况。
汤加团队和克罗宁还花了10周时间在分散的岛屿上旅行，收集火山灰样本，绘制海啸水线图，并收集目击者的叙述，以拼凑出爆炸的时间线及其对陆地的影响。他们的目标是为政府决策提供信息，以制定更安全的建筑计划和可以保护岛屿的做法，例如种植在海浪袭来时可作为水坝的树木。破坏性活动的风险在亨加很低，那里的火山口底部现在被足够深的水掩埋，可以抑制另一次大爆炸。但据克罗宁说，鉴于该地区的其他火山，保持警惕是很重要的。”相信我，我们在汤加王国也有类似的火山，”Cronin说。”我们会期待他们中的一些人有同样的行为。”
