新型熔岩粘度测量工具为火山监测带来革命性变革

新型熔岩粘度测量工具为火山监测带来革命性变革 熔岩粘度测量的进展布法罗大学的研究人员开发了一种测量熔岩粘度的工具,它可以增加我们对熔岩的了解,更好地改进熔岩运动的模型,为有关部门保障人们的安全提供重要指导。他们的研究成果详见 AIP 出版社出版的《科学仪器评论》。对于熔岩等流体来说,粘度是衡量其流动速度的标准。粘度低的流体像水一样快速流动,而粘度高的流体则更像糖浆。当火山在靠近人类建筑物的地方喷发时,粘度测量可以告诉急救人员他们有多少时间做出反应,而目前的方法往往不够充分。水牛城大学的研究人员在对仪器进行实地测试时,收集了冰岛利特利-赫鲁图尔火山喷发熔岩流的粘度数据。资料来源:马丁-哈里斯粘度测量面临的挑战作者马丁-哈里斯(Martin Harris)说:"在冰岛或夏威夷等熔岩喷发相当频繁的地方,道路和社区等基础设施都会受到影响,对熔岩可能流向何处以及流向何处的速度的估计存在不确定性。"哈里斯认为,问题在于粘度测量几乎总是在实验室中进行。这让实验变得更简单、更安全,但却总是缺少一个关键环节。当熔岩从火山中喷发出来时,许多不同的气体会以气泡的形式被困在熔岩中。在实验室进行测量时,无法把气体放回去。因此,测量到的是没有所有不同成分的熔岩,错过了一些影响熔岩流动的东西。唯一的解决办法就是实地测量。然而,这也带来了一系列挑战。对熔岩进行实地粘度测量可以追溯到近一个世纪以前,但并没有取得多大成功。过去的许多尝试都是将金属棒插入熔岩,用手或弹簧活塞推动,甚至像长矛一样射入熔岩,以估算熔岩流的粘度。布法罗大学团队保留了传统的金属棒,并将其连接到测力计上以进行精确测量。他们将其与第二根杆配合起来测量位移,并设计了整个仪器,使其既轻便到可以手持,又耐用到可以在火山环境中使用。实地测试和未来目标完成设备后,团队在冰岛的一座活火山上对其进行了测试。哈里斯说:"我们花了将近两周的时间进入利特里-赫鲁图尔火山爆发周围的不同地点。我们在相当紧张的环境中工作了很长时间,但我认为最终我们都对所做的工作留下了深刻印象并感到满意。"在实地试验中,研究人员在不同地点和不同时间对熔岩进行了数十次测量。他们说,这类数据非常重要,因为它不仅能显示熔岩在某一时刻的情况,还能显示熔岩在扩散和冷却过程中的变化情况。哈里斯说:"这是人们第一次对熔岩的这些不同横断面进行测量。这个仪器真正令人兴奋的地方在于,我们能够显示熔岩的物理特性随时间和空间发生的变化。"研究小组希望进一步完善他们的仪器,并将其提供给世界各地的研究小组和火山监测站。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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费尔南迪纳岛火山熔岩的光芒照亮了夜空

费尔南迪纳岛火山熔岩的光芒照亮了夜空 2024 年 3 月 5 日由 NOAA-NASA Suomi NPP 卫星上的可见红外成像辐射计套件的昼夜波段拍摄的拉昆布雷火山爆发的卫星图像。最近一次喷发始于 2024 年 3 月 2 日,当时熔岩开始从火山东南侧的圆形裂缝中喷出。NOAA-NASA Suomi NPP 卫星上的VIIRS(可见光红外成像辐射计套件)昼夜波段拍摄到了 2024 年 3 月 5 日早些时候火山喷发时的光辉图像(上图)。费尔南迪纳岛是加拉帕戈斯群岛的第三大岛,距离厄瓜多尔西海岸大约 1100 公里(700 英里)。卫星监控和红外洞察3 月 7 日,陆地卫星 8 号上的陆地成像仪(OLI)拍摄到了一张熔岩从 1476 米(4843 英尺)高的山峰喷涌而下的图像(下图)。该图像由短波红外光、近红外光和绿光(OLI 波段 6-5-3)合成。短波红外光(SWIR)肉眼看不见,但强烈的SWIR 信号表明温度很高。红外热点突出显示了一个活跃的熔岩流,它向东南方向延伸了大约 6 公里(4 英里)。较老的熔岩流呈现黑色。由于最近的熔岩流,费尔南迪纳大部分地区都是岩石,不适合植被生长,但在火山的上坡生长着一圈植被。加拉帕戈斯其他岛屿的植被覆盖率更高,因为这些岛屿的火山喷发次数较少。2024 年 3 月 7 日熔岩从拉昆布雷山顶喷涌而下的卫星图像,由大地遥感卫星 8 号上的陆地成像仪拍摄。监测岩浆:火山学的技术进步卫星在监测费尔南迪纳火山最近一次喷发中发挥了关键作用。自 2020 年上一次喷发结束以来,欧洲航天局的哨兵-1 号卫星测量到火山口的地表逐渐膨胀,这表明岩浆正在进入火山并填满岩浆室。2024 年 3 月 2 日晚些时候和3 月 3日早些时候,地球静止轨道的GOES-16卫星和极轨道的 NOAA-NASASuomi NPP和NOAA-20卫星探测到大量热异常现象,这表明熔岩流正在移动。大约在同一时间,Suomi NPP 和 NOAA-20 上的OMPS(臭氧测绘和剖面仪套件)开始观测到来自费尔南迪纳的气态污染物二氧化硫(SO2)激增。密歇根理工学院的火山学家西蒙-卡恩(Simon Carn)说:"二氧化硫排放仍在继续,但自 3 月 3 日至 4 日以来已大幅减少。这是典型的熔岩喷发现象,通常在喷发初期会出现排放高峰,随后在喷发末期会稳步下降。"生态系统影响与未来观测加拉帕戈斯火山的火山排放物通常富含二氧化硫,火山灰很少。卡恩解释说:"费尔南迪纳火山实际上是所有加拉帕戈斯火山喷发的玄武岩浆粘度低,火山气体很容易从岩浆中分离出来,从而避免了'爆炸性'碎裂和火山灰的产生。"1968 年,当来自火山口湖泊的水与岩浆发生作用时,火山产生了一次爆炸性更强的喷发。但这次没有发生这种情况的迹象,因为喷发口位于火山口边缘,离湖很远。不过,2024 年 3 月的喷发似乎比最近的其他事件持续时间更长。2020 年的喷发只持续了两天,2017 年和 2018 年的喷发各持续了三天。费尔南迪纳无人居住,没有基础设施受到威胁,但熔岩流已被证明是过往船只的一大奇观。岛上栖息着大量稀有的陆地鬣蜥,它们在火山口边缘和火山口深处筑巢。这些黄色的大型爬行动物体长可达 1 米(3 英尺)以上,体重超过 14 公斤(30 磅),主要吃刺梨仙人掌的果实和叶子。岛上的其他动物包括海鬣蜥、稻鼠、不会飞的鸬鹚和企鹅。美国国家航空航天局(NASA)荣誉科学家吉恩-费尔德曼(Gene Feldman)在2009 年对加拉帕戈斯群岛进行考察时,在费尔南迪纳东部的圣克鲁斯岛拍摄到了上图中的海鬣蜥。火山学的技术进步除了从高空跟踪火山爆发的进程外,地质学家还将利用地面上的传感器对火山爆发进行监测。厄瓜多尔国立理工学院的地质学家本杰明-伯纳德(Benjamin Bernard)说:"我们第一次在岛上建立了相对密集的地震仪和声学传感器网络。遥感技术是对这样的地面网络的补充,在偏远地区维护这样的网络非常困难。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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GlycoSHIELD:新软件为药物开发带来革命性变革

GlycoSHIELD:新软件为药物开发带来革命性变革 GlycoSHIELD 改变了蛋白质上糖链的建模方式,以其快速、用户友好和高能效的算法促进了药物开发,标志着绿色计算和医学研究取得了重大进展。由 GlycoSHIELD 生成的 GABAA 受体(灰色)在膜(红色)上的糖屏蔽(绿色)模型。资料来源:Cyril Hanus,Inserm,巴黎西特大学细胞表面超过 75% 的蛋白质都被糖类覆盖。这些糖类分子在蛋白质周围形成了非常动态的保护罩。然而,由于糖的流动性和可变性,我们很难确定这些保护罩的行为方式,或它们如何影响药物分子的结合。项目负责人、Dioscuri 翻译后修饰建模中心主任马特乌斯-西科拉(Mateusz Sikora)和他在克拉科夫的团队,以及德国美因河畔法兰克福马克斯-普朗克生物物理研究所(Max Planck Institute of Biophysics)的合作伙伴,与巴黎医学研究院(Inserm)、塔佩中央研究院(Academia Sinica)和不来梅大学(University of Bremen)的科学家合作,利用计算机解决了这一难题。他们的新算法 GlycoSHIELD 功能强大,可以快速而逼真地模拟蛋白质表面的糖链。与传统的仿真工具相比,GlycoSHIELD 可以减少几个数量级的计算时间和功耗,为绿色计算铺平了道路。从数千小时到几分钟糖保护层对蛋白质与其他分子(如治疗药物)的相互作用有很大影响。例如,冠状病毒尖峰蛋白上的糖层使天然抗体或疫苗诱导的抗体难以识别病毒,从而将病毒从免疫系统中隐藏起来。因此,糖屏蔽在药物和疫苗研发中发挥着重要作用。对其形态和动态进行常规预测可使药物研究受益匪浅。然而,到目前为止,利用计算机模拟来预测糖层结构只能在特殊的超级计算机上通过专家知识来实现。在许多情况下,需要数千甚至数百万小时的计算时间。通过 GlycoSHIELD,Sikora 的团队提供了一种快速、环保的开源替代方案。"我们的方法减少了资源、计算时间和所需的专业技术知识,"Sikora 说。"现在,任何人都可以在几分钟内通过个人电脑计算蛋白质上糖分子的排列和动力学,而无需专业知识和高性能计算机。此外,这种新的计算方式非常节能。该软件不仅可用于研究,还有助于药物或疫苗的开发,例如癌症免疫疗法。"糖做的拼图研究小组是如何实现如此高的效率提升的呢?作者们创建并分析了一个包含数千种最可能的三维姿态的资料库,这些姿态都是人类和微生物蛋白质上最常见的糖链形式。通过长时间的模拟和实验,他们发现,要可靠地预测糖屏蔽,附着的糖不与膜或蛋白质的一部分发生碰撞就足够了。该算法正是基于这些发现。"GlyoSHIELD 用户只需指定蛋白质和糖的连接位置。然后,我们的软件就会在蛋白质表面以最可能的排列方式拼出它们,"Sikora 解释说。"我们可以准确地再现尖峰蛋白的糖屏蔽:它们看起来与我们在实验中看到的一模一样!有了 GlycoSHIELD,现在就可以用糖信息来补充新的和现有的蛋白质结构。"科学家们还利用 GlycoSHIELD 揭示了 GABAA 受体上的糖模式,这是镇静剂和麻醉剂的一个重要目标。由马克斯-普朗克协会发起的 Dioscuri 中心旨在帮助加强和扩大中欧和东欧的优秀研究成果。马特乌斯-西科拉(Mateusz Sikora)曾是马克斯-普朗克生物物理研究所的博士后研究员,自2023年5月起,他作为波兰克拉科夫雅盖隆大学(Jagiellonian University)翻译后修饰建模中心(Dioscuri Centre for Modelling of Posttranslational Modifications)的负责人,开始接受双边资助项目的资助。马克斯-普朗克生物物理研究所理论生物物理系主任格哈德-胡默(Gerhard Hummer)作为他在德国的合作伙伴为他提供了支持,并为这项工作做出了贡献。在不到一年的时间里,西科拉已经凭借他的绿色算法取得了巨大成功,并帮助波兰成为一个具有吸引力和竞争力的研究基地。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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地球科学家在基劳埃阿火山发现一种新的喷发类型

地球科学家在基劳埃阿火山发现一种新的喷发类型 基拉韦厄火山东侧的熔岩流,由从水下水库排出的岩浆供给。资料来源:美国地质调查局俄勒冈大学、美国地质调查局和中国四川大学的研究人员在今天(5 月 27 日)发表于《自然-地球科学》的一篇论文中报告了他们的发现。基劳埃阿火山山顶发生的一连串喷发是一系列事件的一部分,其中包括从火山侧面较低位置喷发的熔岩流。这些熔岩流摧毁了夏威夷岛上成千上万的房屋,使居民流离失所长达数月之久。了解过去火山爆发的确切情况(俗称"后报")可以让火山学家对未来的火山爆发做出更好的预测,并向火山爆发路径上的人们发出更准确的警告。乔希-克罗泽(Josh Crozier)说,在大多数情况下,喷发性火山喷发主要是由上升的岩浆、蒸发的地下水或两者的某种结合驱动的。但这些火山爆发并不完全符合这一模式。克罗泽说:"这些喷发过程非常有趣,因为它们似乎并不涉及这两种物质。喷发物质中很少有看起来像被喷出的新鲜岩浆,但也没有证据表明涉及大量地下水"。隶属于美国地质调查局的夏威夷火山观测站一直密切关注着基劳埃阿火山。火山上布满了科学仪器,从测量地球震动的地面传感器到分析火山释放气体的工具应有尽有。奥斯陆大学的火山学家莱夫-卡尔斯特罗姆说:"这些火山爆发的一个特点是它们依次发生,非常相似,这是相对不寻常的。通常情况下,火山喷发不会如此有规律地发生。"2018年5月24日晚些时候,从火山之家附近的火山口边缘看到的来自基劳埃阿山顶火山口哈雷马乌马火山灰羽流上升的景象。这是本研究分析的喷发之一。资料来源:美国地质调查局因此,研究小组可以利用比平时更多的数据,更深入地研究火山爆发的具体动态。科学家们将所有数据输入各种大气和地下模型,拼凑出了一个新的故事,讲述了 2018 年在基劳埃阿发生的一连串事件。在山顶的每次喷发之前,岩浆都会从一个地下水库中缓慢流出。(这些岩浆为 40 公里外火山东侧的熔岩流提供能量)。随着岩浆库的枯竭,岩浆库上方的地面火山山顶破火山口内的火山口突然坍塌。这迅速增加了储层的压力。由于储层顶部有一个积聚岩浆气体的口袋,压力的增加将岩浆气体和碎石块挤压过一个导管,并将它们从基拉韦厄火山口的一个喷口喷出。跺脚火箭装置研究人员将喷发动态比作跺脚火箭,即踩踏连接到软管上的气囊,将弹丸发射到空中。克罗齐尔说:"'跺脚'过程是一整块一公里厚的岩石掉下来,给口袋加压,然后迫使物质直接上升。当然,'火箭'就是火山喷发出的气体和岩石。"火山口坍塌是相当常见的现象。因此,虽然这是科学家们第一次具体阐明这种特殊的跺脚火箭机制,但它可能不是唯一一次发生。这项研究能够将地球物理观测结果与大气中火山羽流的特性联系起来。"这种联系非常罕见,"奥斯陆大学的火山学家乔-杜菲克(Joe Dufek)说。"它为我们观测火山爆发以及将传感器测量与计算机模拟相结合以更好地评估火山爆发造成的危害指明了新的途径"。这是一系列较小规模的喷发,可能使我们更容易看到潜在的机制。其他复杂的过程并没有掩盖跺脚火箭的作用。然而,这并不是说基劳埃火山很简单。典型的教科书上的火山图显示,岩浆通过不同深度的腔室向上移动。但事情很少这么简单,像基劳埃阿这样的火山,在科学仪器的帮助下,提供了一个挖掘细节的机会。卡尔斯特罗姆说:"这是一个例子,而且这样的例子越来越多,岩浆上升的路径在几何上相当复杂。这让我们对火山管道系统有了更细致的了解。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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菲律宾 坎拉翁 #火山 剧烈 喷发

菲律宾 坎拉翁 #火山 剧烈 喷发 菲律宾火山地震研究所通报,火山在凌晨5时51分开始喷发,6时47分才停止。此次喷发形成高达约4000米的巨型火山灰柱,并向西南方向飘散。 目前,研究所维持坎拉翁火山(Kanlaon volcano)相关警戒级别为三级(共五级)。这意味着,火山存在岩浆活动迹象,岩浆正向地表移动,存在爆发性喷发、熔岩流及火山碎屑流等灾害风险。 坎拉翁火山位于菲律宾内格罗斯岛,是菲律宾最活跃的火山之一,最近一次剧烈喷发是在2024年12月,当地政府当时紧急疏散火山周边数万名居民。

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美国国家航空航天局麦哲伦号数据揭示金星最新的火山活动

美国国家航空航天局麦哲伦号数据揭示金星最新的火山活动 这个由计算机生成的金星表面三维模型显示了西夫蒙斯火山,该火山有持续活动的迹象。意大利研究人员利用美国宇航局麦哲伦任务提供的数据,在 20 世纪 90 年代初航天器绕金星运行时探测到了火山爆发的证据。图片来源:NASA/JPL-Caltech这是第二次观测到金星近期火山活动的直接地质证据。意大利的科学家分析了美国国家航空航天局麦哲伦任务的档案数据,揭示了金星表面的变化,这些变化显示了新岩石的形成,而这些新岩石是由熔岩流形成的,熔岩流与金星轨道上的火山喷发有关。麦哲伦号"由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室(JPL)管理,它在 1990 年至 1992 年期间绘制了金星表面 98% 的地图,其生成的图像是迄今为止金星上最详细的图像。"以这些地图为指导,我们的研究结果表明,金星上的火山活动可能远比以前想象的要活跃,"领导这项研究的意大利佩斯卡拉达农齐奥大学的达维德-苏尔卡内塞说。"通过分析我们在金星上两个地点观测到的熔岩流,我们发现金星上的火山活动可能与地球上的火山活动相当"。在这个由计算机生成的金星表面三维透视图中,显示的是马特蒙斯(Maat Mons)。视角位于马特蒙斯以北 634 公里(393 英里)处,高出地形 3 公里(2 英里)。熔岩流在前景所示的断裂平原上绵延数百公里,一直延伸到Maat Mons的底部。美国宇航局麦哲伦任务合成孔径雷达数据与雷达测高相结合,绘制出了地表的三维地图。该视角中的垂直比例尺夸大了 10 倍。资料来源:NASA/JPL麦哲伦号合成孔径雷达的图像显示,金星赤道附近与马特蒙斯火山相关的一个喷口发生了变化。这些雷达图像被证明是金星近期火山爆发的首个直接证据。通过比较麦哲伦雷达图像的时间变化,2023 年研究报告的作者发现了金星地表下熔岩外流造成的变化,这些熔岩填满了喷口的火山口,并顺着喷口的斜坡溢出。科学家通过研究活火山来了解行星内部如何塑造其地壳、推动其进化并影响其宜居性。最近在金星上发现的火山活动为了解金星的历史以及金星为什么会走上与地球不同的进化道路提供了宝贵的资料。雷达背向散射在这项发表在《自然-天文学》杂志上的新研究中,研究人员同样关注了麦哲伦合成孔径雷达的档案数据。雷达发出的无线电波穿过金星厚厚的云层,然后从金星表面弹回航天器。这些反射的雷达信号被称为"反向散射",携带着它们遇到的岩石表面物质的信息。研究的两个地点分别是 Eistla Regio 的 Sif Mons 火山和 Niobe Planitia 的西部,那里有许多火山地貌。通过分析 1990 年和 1992 年从这两个地点接收到的反向散射数据,研究人员发现,在后来的轨道上,雷达信号强度沿某些路径有所增加。这些变化表明有新的岩石形成,很可能是这两年期间火山活动产生的凝固熔岩。但他们也考虑了其他可能性,如存在微沙丘(由风吹沙形成)和可能干扰雷达信号的大气效应。这张麦哲伦全分辨率马赛克照片以北纬 12.3 度、东经 8.3 度为中心,显示了金星埃斯特拉地区 160 公里(96 英里)乘 250 公里(150 英里)的区域。突出的圆形特征是火山圆顶,直径 65 公里(39 英里),顶部宽阔平坦,高度不到 1 公里(0.6 英里)。它们有时被称为"薄饼"穹顶,是金星上由粘性熔岩形成的一类独特的火山喷出物。这些地貌中常见的裂缝和凹坑是熔岩冷却和流出的结果。粘性较低的熔岩流从东北方向的穹顶喷向图像西南角的另一个大穹顶。图片来源:NASA/JPL为了帮助确认新岩石,研究人员分析了麦哲伦号的测高(地表高度)数据,以确定地形的坡度和熔岩流过的障碍物位置。研究报告的合著者、罗马萨皮恩扎大学的马尔科-马斯特罗吉塞佩(Marco Mastrogiuseppe)说:"我们将这些信号解释为沿着斜坡或火山平原流动的熔岩流,它们可以像流体一样绕过盾状火山等障碍物。"在排除了其他可能性之后,我们确认我们的最佳解释是,这些是新的熔岩流。"以地球上的岩流作为对比,研究人员估计这两个地方喷发出的新岩石平均深度在 10 到 66 英尺(3 到 20 米)之间。他们还估计,Sif Mons 火山喷发产生了大约 12 平方英里(30 平方公里)的岩石,足以填满至少 36000 个奥林匹克大小的游泳池。Niobe Planitia 火山喷发产生了约 17 平方英里(45 平方公里)的岩石,足以填满 54000 个奥林匹克游泳池。相比之下,地球上最大的活火山夏威夷莫纳罗亚火山 2022 年的喷发产生的熔岩流足以填满 10 万个奥林匹克游泳池。"这项令人兴奋的工作提供了金星上新熔岩流火山变化的另一个例子,增强了罗伯特-赫里克博士和我去年报告的喷口变化,"JPL高级研究科学家、2023年研究的共同作者斯科特-亨斯利(Scott Hensley)说。"这一结果,再加上之前发现的当今地质活动,让行星科学界更加期待未来的金星任务。"在开始金星之旅之前,美国宇航局的麦哲伦号航天器在地球轨道上由亚特兰蒂斯号航天飞机的 STS-30 任务释放。1989年5月4日拍摄的这张照片显示,麦哲伦号是第一艘从航天飞机上发射的行星航天器。图片来源:美国国家航空航天局了解火山亨斯利是美国国家航空航天局(NASA)即将进行的VERITAS任务的项目科学家,而马斯特罗吉塞佩则是其科学团队的成员。VERITAS是金星发射率、无线电科学、合成孔径雷达、地形学和光谱学的缩写,计划于下个十年初发射,使用最先进的合成孔径雷达绘制三维全球地图,并使用近红外光谱仪了解金星表面由什么构成,同时跟踪火山活动。此外,该航天器还将测量金星的引力场,以确定其内部结构。JPL 高级科学家兼 VERITAS 首席研究员苏珊娜-斯姆雷卡(Suzanne Smrekar)说:"我们的国际同行对金星近期火山活动的这些新发现,为我们在 VERITAS 到达金星后应该瞄准的区域类型提供了令人信服的证据。我们的航天器将拥有一整套识别表面变化的方法,这些方法比麦哲伦图像更全面、分辨率更高。即使在分辨率较低的麦哲伦数据中也能找到活动的证据,这为彻底改变我们对这个神秘世界的认识提供了巨大的潜力"。参考文献:Davide Sulcanese、Giuseppe Mitri 和 Marco Mastrogiuseppe 所著《麦哲伦雷达揭示金星上持续火山活动的证据》,2024 年 5 月 27 日,《自然-天文学》。DOI: 10.1038/s41550-024-02272-1美国国家航空航天局(NASA)的VERITAS任务是2021年根据NASA的发现计划选定的。任务合作伙伴包括洛克希德-马丁航天公司、意大利航天局、德国航空航天中心和法国国家空间研究中心。发现计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心的行星任务计划办公室负责管理,隶属于位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务局行星科学部。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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当地时间今天早上,冰岛的雷克雅未克半岛火山第三次喷发,释放出大量熔岩流

当地时间今天早上,冰岛的雷克雅未克半岛火山第三次喷发,释放出大量熔岩流 这次喷发的位置比 12 月份喷发的位置更靠北一些,距离格林达维克镇也更远一些,而格林达维克镇距离第二次喷发的位置非常近。官方正在密切关注事态发展。

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