公元79年維蘇威火山的突（tū）然噴發使龐貝和赫爾庫拉勒姆兩座城市陷於滅頂之災，數（shù）千來（lái）不及（jí）撤離的居民死於非（fēi）命。今天的那（nà）不勒斯市位於仍在活動的維蘇威火山（shān）以西僅6英裏處，而西西裏島上那座吉（jí）凶難測的（de）埃特納山附近也有若幹城鎮。為了避免它們遭受類似的浩劫，人們或許很快就可以用一種新穎的（de）激光裝置來提前數月預測火山（shān）的噴發。 現今用（yòng）來預測火山（shān）爆發的方法（fǎ）存在一（yī）些缺陷。測震表可以監測預示著火山正（zhèng）在蠢蠢（chǔn）欲動的地麵震（zhèn）動和其他地麵活（huó）動，但人們有時會發現這類儀器的讀數並不精確，或者是過於複雜（zá）因而無（wú）法判釋。對火（huǒ）山逸出的氣體進行掃描測量，可以發現熔岩是否在火山內移動，但用於分析此類噴發氣體的儀器往（wǎng）往（wǎng）過於脆弱，而且相當笨重，不適於在實驗室外的（de）環境中使用。萊斯大學的應用物理學家Frank Tittel解釋說，"你（nǐ）得（dé）先收集火山氣體（tǐ）的樣品，把它（tā）們（men）送到實（shí）驗室，然後一等就是（shì）幾周甚至幾個（gè）月，待實驗室積壓的任務都處理完後，才輪到你的氣體進行化驗。 早期探測（cè）火山動靜還有（yǒu）一種更令人看好的方（fāng）法，那就是觀察二（èr）氧化碳中碳同位素比例的變化（huà）。大氣中碳12對碳13的比例大致是90比1，但在火山氣體中這一比例（lì）可能（néng）顯著不同。此比例即使隻改變0.lppm(百萬分之一（yī）)，也可能意（yì）味著在火山下積聚或沿著火山上升的熔岩所（suǒ）釋放出的二氧化碳湧入了大氣。 激光器有助於探（tàn）測這一變（biàn）化，因為碳12和碳13所吸收的中紅外光其波長（zhǎng）略有差異。用於（yú）此目的的激光器必須具有在中紅（hóng）外波段上（shàng）連續調（diào）諧的（de）性能。先前研究人（rén）員使用的是鉛鹽激光器，此種激光器需要液氮冷卻，因而難以在現場使用。此外，鉛鹽激光器屬低功率型器件（jiàn），其功率不過百萬分之幾（jǐ）瓦，而且（qiě）所發出（chū）的頻率往往不穩定（dìng）。其（qí）他碳同位素掃描方法也與此相仿（fǎng），都隻限於在實驗室內使用。 Tittel以及美國和英國的（de）其他一些科學家與意大利政府（fǔ）合作，設計出（chū）一種以量子級聯（lián）激（jī）光器為核心的火山監測係統。這樣一種半導（dǎo）體激光器可以在（zài）很（hěn）寬的頻率上發出高功率的（de）激光（guāng），而且結（jié）構堅（jiān）牢，也不（bú）需要（yào）液氮冷卻，因此小得（dé）可以放（fàng）進皮鞋盒子裏。 上述研究人員（yuán）對尼加拉瓜若幹火山口噴（pēn）出（chū）的氣體（tǐ）首次試用（yòng）他們的（de）激光器進（jìn）行了測量。新的現場試驗將選擇一些條件惡劣的火山現場來檢查該係統的性能和精（jīng）度。美國科羅拉多州博爾德國家大氣研究（jiū）中心的（de）研究工（gōng）程師Dirk Richter說，設計一套“在堪稱地球上最惡劣、最（zuì）考驗（yàn）人的（de）環（huán）境中（zhōng）運行”的係統可謂困難重重（chóng）。” 如果這種儀（yí）器果（guǒ）然奏效，有關方麵將打算（suàn）在火山口周（zhōu）圍設置激光預警係統，每台裝置（zhì）將實時發（fā）送（sòng）測量數據。虛警事件應當不會出現（xiàn），因為熔岩中（zhōng）的碳同（tóng）位素比例與地（dì）殼中的碳同（tóng）位素比例有（yǒu）顯著差異。此外，激光器探測到的變動是（shì）在數周乃至數月的期間內發生的，這樣就有時間比較其（qí）它儀器所獲得的數據，並從容地通知居民疏散。英（yīng）國牛津郡盧瑟福-艾普爾頓實（shí）驗室的物理學家、Tittel小組的成員Damien Weidmann說，“我們這個係統的目標是避免（miǎn）一場維蘇（sū）威火山爆發式的浩（hào）劫。”係統樣機的現場測試定於2005年春在羅馬東南有火山活動的阿爾班丘陵地區（qū）進行（háng），距教皇約翰•保羅二世的避暑山莊不遠。同時，在美（měi）國新墨西（xī）哥州洛（luò）斯阿拉莫斯附近的火山地區也進行同樣的測試（shì）。