火山喷发是如何发生的？研究人员：与沙子的流动有关

美国国家科学院杂志上个月发表的一项研究指出，研究人员已经证明了两种类型的沙子和液体具有相似的性能，这有助于更好地理解地质过程，如山体滑坡和火山爆发，并为开发新药打开了大门。

根据EFI，沙子和颗粒物质的流动，如化学反应中使用的催化剂，构成了大量的自然现象，如雪崩和火山爆发，许多工业过程，如制药和碳捕获也与此过程有关。

研究作者指出，尽管在沙丘、雪崩和流沙的运动中，颗粒物质的运动和混合经常表现出与液体“惊人的相似性”，但颗粒物质流的基本物理并不像液体流那样被很好地理解。

根据这份报告，哥伦比亚大学化学工程教授克里斯·博伊斯(Chris Boyce)的最新发现解释了不同密度的颗粒的重力不稳定性的新理论，这是由气体循环机制引起的，这在液体流动过程中并不常见。

博伊斯的团队出人意料地观察到，沙子与瑞利-泰勒不稳定性(RT)相似，后者指的是高密度流体被低密度流体加速时产生的不稳定性。

瑞利-泰勒不稳定性是由两种不同密度的不混溶流体(例如油和水)的相互作用引起的。较轻的液体会出现在较重液体的另一侧。当两种干燥的粒状材料混合时，科学家们没有看到这种现象。

根据这份报告，这项研究首次证明，当两种类型的沙子垂直振动并产生上升气流时，较轻的沙子会形成“气泡”，通过较重的沙子上升。

研究小组发现，就像气泡和油在水中上升是因为它们比水轻并且不想与水混合一样，轻沙的气泡会穿过重沙上升。

“我们相信我们的发现具有变革性。我们发现颗粒不稳定性类似于最新的流体机械不稳定性，”博伊斯说。

研究人员认为，这一发现可以解释沉积的地质结构和过程，并可用于开发能源、建筑和制药行业的粉尘处理技术。