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2021年9月16日 来源：中科院物理所
撰文 | Mirror
1986年夏季，非洲喀麦隆尼奥斯湖（Lake Nyos）附近的一位村民昏昏沉沉地醒来，却发现家人、邻居全都醒不过来了——整个村庄一片死寂，家畜成群死亡，连鸟兽爬虫都不见踪影。
尼奥斯湖灾难发生后不到一个月 | 图源：Wikipedia
尼奥斯湖灾难中死去的牲畜
而这场骇人“大屠杀”的凶手正是村民们赖以为生的尼奥斯湖。当时的村民们仍旧像往常一样生活着，湖水并没有泛滥成灾，更没有“水怪”作妖，尼斯湖却在一夜之间“杀人”于无形。
尼奥斯湖卫星图像 | 图源：Wikipedia
其实对尼奥斯湖而言，它只不过是在8月21日那天打了个旷世“饱嗝”，释放出了大量气体，这个现象被地质学家称为“湖底喷发”（limnic eruption）。
你可能以为有如此大杀伤力的气体一定是某种毒气，实际上，它正在你的一呼一吸之间——尼奥斯湖这个“嗝”的主要成分是二氧化碳。
有部分幸存者称自己闻到了火药味或臭鸡蛋味，并且出现了眼鼻灼痛、咳嗽等症状，他们可能吸入了硫化氢等含硫、氢的刺激性气体。但从湖水成分的分析结果看，这场湖底喷发的主角是无味的二氧化碳，只是人的嗅觉对少量硫化物的气味也非常敏感。
那么，二氧化碳明明无毒，又是如何致人死亡的？
答案很简单——二氧化碳比空气密度大。据估计，尼奥斯湖底释放的气体量达到了1.2立方千米，它们形成的巨大云团向周边扩散、沉降，排挤掉了大范围的空气。二氧化碳浓度只要达到30%就会引发昏迷，何况是淹没在几乎都是二氧化碳的气团中。气团长时间滞留，人和动物被剥夺了氧气，都难逃窒息。
可原本平静的尼奥斯湖为什么会突然喷发气体？
其实尼奥斯湖的平静只不过是表象，它的真实身份是喀麦隆火山线上一座年轻的火山口湖（crater lake），由低平的火山口积水形成。而湖底深处一直有大量岩浆在暗暗涌动着。
火山湖和底下的岩浆房（magma chamber）| 图源：Wikimedia Commons
对湖底二氧化碳的碳14分析结果显示，它们几乎都来自地壳深处的岩浆。岩浆在升向地表的过程中，随着压强减小，会释放出二氧化碳和挥发性气体。
二氧化碳日复一日地从地底输入尼奥斯湖，让湖水下层的二氧化碳浓度处于过饱和状态，就像在源源不断地制造汽水，只是这“汽水”溶解的气体量高达9000万吨。
正常情况下，湖水中过多的气体会随着四季气温变化自然循环，慢慢释放到周围空气里，而不会一直“潜伏”其中。然而尼奥斯湖所在的地区常年气温较高，上层湖水温度高、密度低；下层温度低，刚好能溶解更多二氧化碳。
这就埋下了一颗不定时炸弹，一旦分层的湖水受到大幅扰动引发内波，下层湖水就会像被使劲摇晃的汽水翻腾上去，发生泡腾现象，进而喷发出大量气体。
湖底喷发原理示意图 | 图源：Wikimedia Commons
据估计，尼奥斯湖喷发的二氧化碳量高达10万到30万吨。灾难发生当晚有人听到一连串“隆隆”的响声。根据湖泊周围倾倒的树木等痕迹，调查人员推测湖面上曾喷射起百米高的水柱和泡沫，掀起25米高的波浪。大量气体释放后，湖面下降了近1米。富含铁的深层湖水升到湖面被氧化成锈红色，愈发显得腥风血雨。
然而，究竟是什么惊动了尼奥斯湖至今依旧是个谜团。
一种推测是火山喷发。但湖水样本中并没有富集硫、氯或氟化物，这些火山气体的标志性成分。而且湖水温度也没有明显增加。
还有推测认为是地震，但多数事件亲历者并没有震感。
图源：Wikipedia
目前最有可能的推测是连日降雨带来的山体滑坡，湖泊周围的确也有滑坡迹象，不过还没有找到它引发湖底喷发的直接证据。
其实在尼奥斯湖灾难发生之前，类似的事件就已经在两年前发生过。
1984年8月15日，同样位于喀麦隆的莫瑙恩湖（Lake Monoun）发生湖底喷发，导致37人死亡。
莫瑙恩湖 | 图源：Wikipedia
救援人员在事故发生地点附近发现了一团云雾，它在3~4小时后才消散。后来的湖水样本分析结果依然指向了二氧化碳。可惜的是，没有人预料到后来这场更惨重的灾难。
尼奥斯湖上的排气管正在抽水排气 | 图源：Wikimedia Commons
经过多年调查研究，当地政府先后在两个湖底安装了排气管，将湖底的水往上抽，慢慢排出二氧化碳，以免它们再次“气炸”。
排气管原理 | 图源：Wikipedia
非洲卢旺达和刚果交界处的基伍湖（Lake Kivu）也存在同样的风险，甚至更大，它的面积是尼奥斯湖的2000倍，周围居住了超过两百万人。
基伍湖 | 图源：Wikipedia
在火山作用下，那里不仅富集了二氧化碳，还有易燃易爆的甲烷，当地政府将后者抽出作为能源。基伍湖大约每1000年周期性喷发一次，曾对周围生物带来毁灭性灾难。然而，由于基伍湖实在太大，要安装足够多的排气装置目前还不太现实。
尼奥斯湖灾难过后，人们才开始重视起这件事。全世界仅发现了这3座二氧化碳过饱和、存在湖底喷发风险的湖泊。如果不是科学家让真相水落石出，那里恐怕也会诞生“尼奥斯湖水怪”的传说。不过，大自然的一次“情绪波动”可比怪物的破坏力大多了。
无论是湖“生气”，还是人“生气”，最怕忍无可忍后一触即发，还是要平日多疏压。
