漂浮的“石头岛”

瞬间出现一座石头岛

2012年8月1日,一名新西兰飞行员在距离新西兰海岸线800千米远的南太平洋海域发现一座面积巨大的岛屿。奇怪的是,就在发现该岛的前一天,同一片海域还什么都没有。不仅如此,这座岛屿还在缓慢移动。

该飞行员立刻汇报了自己的发现。美国宇航局科学家得知这一消息后,立刻使用泰拉卫星对该区域进行遥感成像。成像结果证实这块面积巨大的岛屿正向位于其西南方向的澳大利亚移动。为了探究真相,美国宇航局科学家动身前往目击海域进行勘查。

科学家抵达现场后发现,这并不是一座岛屿,而是漂浮在水面上的巨大的浅色浮石群,也被称为“浮石筏”。进一步研究表明这个浮石筏只是一个超大浮石筏的一部分,这个超大浮石筏覆盖的海洋面积超过1.6万平方千米,比加勒比海岛国牙买加的国土总面积还大。实时卫星照片显示,浮石筏产生的原因是汤加附近一座名为勒阿弗尔海山的海底火山喷发。

浮石是一种具有多孔结构的岩石。浮石内部充满孔洞,整体密度很低,因此浮石可以浮于海面上。浮石来自海底火山喷发。海底火山口汩汩喷涌而出的熔岩将周围海水迅速加热至沸腾,并产生大量气泡。熔岩在冷却凝固过程中困住这些气泡,就形成多孔的浮石。一些内部气泡较多的浮石会在浮力作用下上升到海面。在很长一段时间里,浮石会一直随着洋流漂流。

海底火山喷出的熔岩在海水中急速冷却,并形成含有气泡的岩石。

一些内部气泡较多的岩石可以漂浮在海面上。

石头如何浮起来?

浮石为什么能够漂浮在海面上?科学家认为,这是因为其内部的大量细微孔洞中充满空气,所以水无法渗入。但很长一段时间里,科学家并不清楚浮石的孔洞是如何长期困住空气的。2017年,美国科学家终于找到了浮石漂浮的真正原因。科学家使用“同步加速器”(一种环形加速器,可用于成像)对几块浮石样本的内部结构进行成像。成像结果显示,浮石内部的孔洞大部分是开放的,而且孔洞之间彼此相连。这个发现非常不可思议,因为这就好像把一个没有密封的玻璃饮料瓶丢进大海,而它居然还能一直浮在海面上。

更奇怪的是,实验室中的一些浮石明明晚上已沉入水底,可白天却又浮上水面。这是为什么呢?为了弄清浮石内部到底发生了什么,研究人员用蜡涂抹一些泡过水的浮石的部分表面,并将这些浮石分成两组:一组预先加热,另一组保持室温。然后,科学家再次用同步加速器对这些浮石进行内部结构成像。

结果显示,浮石能长期将空气锁在孔洞中靠的是极细微的表面张力。表面张力是一种能让液体表面维持一定形状的作用力,常见于液体和气体交界的表面层。表面张力可以让液体表面收缩,并在很长一段时间里维持表面的形状。浮石和水接触后,水只能进入浮石中的一些孔洞。在一些直径和头发丝直径差不多的微小孔洞中,空气和水的交界表面形状主要受表面张力影响。这些小孔中的液体表面不容易变形,因此可以很好地困住孔洞中的空气。

浮石的孔洞。在水的表面张力作用下,水滴与空气的交界面可以长期保持曲面形状。

那么,为什么实验室里的浮石夜晚下沉,白天浮起?这是因为浮石内部空气在白天温度高时体积膨胀,浮力增大,而在夜晚温度低时体积收缩,浮力减小。

浮石筏在全球各大洋中都较为常见。浮石在漂浮过程中,可以作为微生物、植物甚至动物的“游船”,将这些生物运送到很远的地方。有大约80种生物会长期依靠浮石筏漂流,其中不少生物甚至是浮石筏上的“永久居民”。常见的浮石筏“居民”有珊瑚虫、巨藻和藤壶等等。到勒阿弗尔海底火山喷发后的第七个月,已有超过1/3的浮石从汤加移动到了澳大利亚东北部海岸的大堡礁附近。有了浮石筏这种天然的生物运输装置,即便是大洋孤岛上的生物也不会完全断绝基因交流,这在一定程度上影响了某些生物的進化。不过,浮石上的“乘客”数量也不能太多,因为一旦“超载”,浮石就只能沉入海底。

附生在浮石表面的生物随浮石漂流。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年11月1日 上午12:20。
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