據估計，地球上大約有5到10座火山的超級噴發，能夠對全球的氣候造成災難性影響，噴射到大氣層的火山灰将遮擋陽光，很大一片區域将迎來漫長的黑暗或嚴寒。其中一座火山隐藏在蘇門答臘島托巴湖的水下，在過去的一百萬年裡，已經發生過兩次超級噴發。但是下一次爆發會是什麼時候？在它爆發之前會有預兆嗎？
此前的一系列不尋常的地質迹象，讓一些科學家認為那是托巴超級火山即将爆發的征兆。而最近，來自瑞士日内瓦大學（UNIGE）和中國北京大學的國際地質學家小組對托巴火山的锆石中的鈾和鉛含量進行了分析。锆石是一種通常在火山爆發時發現的礦物，用于确定火山為超級噴發準備了多長時間。
分析的結果發表在《美國國家科學院院刊》上，駁斥了之前一些科學家預言超級火山即将爆發的觀點。相反，托巴火山正在靜靜地積聚岩漿，積蓄能量，直到大規模爆發發生。對于火山下一次爆發的時間，日内瓦大學和北京大學的科學家們也有進一步的見解。
在已知的曆史中，蘇門答臘島的托巴火山出現過兩次最大的噴發：第一次是84萬年前，第二次是7.5萬年前，每次都會噴射出大約2800立方千米的岩漿，這些岩漿足以覆寫整個蘇門答臘島，厚度達7厘米，如果覆寫到我們的廣東省，厚度可達1.6厘米，其規模相當于日前西班牙的拉帕爾馬火山的7萬倍。此外，托巴火山還發生過兩次小規模的噴發，一次是140萬年前，另一次是50萬年前。
來自日内瓦大學和北京大學的地質學家對托巴火山感興趣，因為沒有曆史記錄表明人類對過去所産生的那種規模的超級噴發的反應。這一事件将影響全球氣候，并造成許多問題，特别是在糧食供應方面，更不用說人口遷移了。
“托巴火山形成了一個火山口，這意味着以前的火山噴發已經形成了一個巨大的窪地，如今被大氣降水所占據，”日内瓦大學理工學院地球科學系教授盧卡·卡裡奇（Luca Caricchi）解釋道。在湖的中心是一個島嶼，由于注入次火山岩儲層的岩漿的推動而從水中升起。
北京大學地球與空間科學學院教授劉平平表示：“我們可以看到，這個島嶼的高度正在逐漸升高，這表明火山是活火山，岩漿正在下方積聚。”但是我們離下一次超級火山爆發很近了嗎？
锆石是一種在火山爆發的産物中發現的礦物。劉平平解釋說：“它的一個特點是結構中含有鈾。随着時間的推移，鈾會衰變為鉛。是以，通過用質譜儀測量锆石中鈾和鉛的含量，我們可以确定它的年齡。”
科學家們确定了從不同噴發産物中提取的大量锆石的年齡：最年輕的锆石提供了有關噴發日期的資訊，較老的锆石揭示了超級噴發之前岩漿堆積的曆史。
“在長達140萬年的岩漿聚積後，第一次超級噴發發生在大約84萬年前，而在7.5萬年前引發第二次超級噴發的岩漿僅在60萬年内積累，”盧卡·卡裡奇指出。
但為什麼即使兩次超級噴發的規模相同，岩漿聚集的時間也會減少一半？劉平平解釋說：“這與托巴岩漿庫所在大陸地殼溫度的逐漸升高有關。岩漿的輸入逐漸加熱了周圍的大陸地殼，使岩漿冷卻變慢。這是一個噴發的‘惡性循環’：岩漿越加熱地殼，岩漿冷卻越慢，岩漿積聚的速度就越快，結果是超級噴發會在時間上變得更加頻繁。”
這項基于锆石年代學的技術也可用于估算岩漿儲層中岩漿輸入的速率。“今天，我們估計下一次噴發會有大約320 立方千米的岩漿，可能會在托巴火山的儲層内噴發，”盧卡·卡裡奇說。如果現在發生這樣的火山噴發，這将是一個非常災難性的事件，不僅嚴重影響人口稠密的蘇門答臘島，而且嚴重影響全球環境。
地質學家估計，目前每千年托巴岩漿庫中約有4立方千米的岩漿積聚，并且在其整個噴發曆史中，這一速度相對穩定。“是以，下一次超級噴發将在大約60萬年後發生，這并不排除在此期間可能發生較小規模的噴發。”
這種創新的方法可以應用于全球任何其他火山，并有助于确定哪座火山下一次發生超級噴發的時間。劉平平解釋說：“這是一個巨大的進步，因為在過去200萬年中，超級噴發很少，我們不可能獲得全球範圍内這些災難性事件發生頻率的統計顯著值。”
這項研究還表明，超級噴發之前不會有特别明顯的預兆。這表明，在超級噴發發生之前，不會出現災難電影中所描述的那樣，或地震顯著增加，或地面快速隆起。在托巴火山，一切都在地下悄無聲息地發生，直到最後一刻岩漿和灰塵直沖雲霄。