图片来源：1980年5月18日华盛顿州圣海伦斯火山喷发后的场景（UPI/Bettmann Archive/Getty Images）
火山喷发的基本机制
火山是否发生爆发性喷发，主要取决于上升岩浆中水蒸气和二氧化碳气泡的形成方式和时间。这一过程与香槟酒的开瓶过程类似：当香槟瓶密封时（类似岩浆房中的熔融岩石），二氧化碳保持溶解状态；一旦开瓶，压力骤降导致二氧化碳形成气泡，带动液体向上涌动，形成泡沫并爆发式喷出。
研究突破与新发现
传统观点认为，驱动火山喷发的气泡主要源于岩浆上升过程中环境压力的下降。然而，这种解释无法完全解释某些火山的喷发方式。来自苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）等机构的国际研究团队通过模拟实验，发现了新的火山喷发机制。
创新实验方法
研究团队使用了物理性质类似于熔融岩石的粘性聚合物进行实验，将其充分饱和二氧化碳气体后观察其运动特征。实验结果显示，气泡主要在通道边缘形成，这里的摩擦产生剪切运动，促使粘性物质变形并形成气泡。
重要研究发现
苏黎世联邦理工学院火山学教授奥利维尔·巴赫曼解释说："实验证明，岩浆中的剪切运动足以形成气泡，即使在没有压力下降的情况下也是如此。"这一发现表明，即使是气体含量较低的岩浆，也可能因剪切力作用而产生大量气泡，导致强烈爆发。
图示：研究发现的岩浆流动过程中剪切力控制气泡形成的机制（来源：Roche等，2025/Science/ETH Zürich）
实际案例验证
1980年圣海伦斯火山喷发为这一理论提供了实证。该火山虽含有大量气体，但初期仅表现为缓慢的岩浆侵入，导致山体逐渐变形。强剪切力产生的额外气泡允许气体缓慢释放，直到山体滑坡打开火山通道、压力骤降时才发生剧烈爆发。
巴赫曼教授强调："为提高火山危险性预测的准确度，我们需要在火山模型中考虑通道中的剪切力作用。"
该研究已发表在《科学》（Science）期刊上，题为《岩浆中剪切诱导气泡形成》（Shear-induced bubble nucleation in magmas）。