閻升

瞬間出現(xiàn)一座石頭島

2012年8月1日，一名新西蘭飛行員在距離新西蘭海岸線800千米遠(yuǎn)的南太平洋海域發(fā)現(xiàn)一座面積巨大的島嶼。奇怪的是，就在發(fā)現(xiàn)該島的前一天，同一片海域還什么都沒有。不僅如此，這座島嶼還在緩慢移動。

該飛行員立刻匯報(bào)了自己的發(fā)現(xiàn)。美國宇航局科學(xué)家得知這一消息后，立刻使用泰拉衛(wèi)星對該區(qū)域進(jìn)行遙感成像。成像結(jié)果證實(shí)這塊面積巨大的島嶼正向位于其西南方向的澳大利亞移動。為了探究真相，美國宇航局科學(xué)家動身前往目擊海域進(jìn)行勘查。

科學(xué)家抵達(dá)現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，這并不是一座島嶼，而是漂浮在水面上的巨大的淺色浮石群，也被稱為“浮石筏”。進(jìn)一步研究表明這個浮石筏只是一個超大浮石筏的一部分，這個超大浮石筏覆蓋的海洋面積超過1.6萬平方千米，比加勒比海島國牙買加的國土總面積還大。實(shí)時衛(wèi)星照片顯示，浮石筏產(chǎn)生的原因是湯加附近一座名為勒阿弗爾海山的海底火山噴發(fā)。

浮石是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的巖石。浮石內(nèi)部充滿孔洞，整體密度很低，因此浮石可以浮于海面上。浮石來自海底火山噴發(fā)。海底火山口汩汩噴涌而出的熔巖將周圍海水迅速加熱至沸騰，并產(chǎn)生大量氣泡。熔巖在冷卻凝固過程中困住這些氣泡，就形成多孔的浮石。一些內(nèi)部氣泡較多的浮石會在浮力作用下上升到海面。在很長一段時間里，浮石會一直隨著洋流漂流。

海底火山噴出的熔巖在海水中急速冷卻，并形成含有氣泡的巖石。

一些內(nèi)部氣泡較多的巖石可以漂浮在海面上。

石頭如何浮起來？

浮石為什么能夠漂浮在海面上？科學(xué)家認(rèn)為，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部的大量細(xì)微孔洞中充滿空氣，所以水無法滲入。但很長一段時間里，科學(xué)家并不清楚浮石的孔洞是如何長期困住空氣的。2017年，美國科學(xué)家終于找到了浮石漂浮的真正原因。科學(xué)家使用“同步加速器”（一種環(huán)形加速器，可用于成像）對幾塊浮石樣本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。成像結(jié)果顯示，浮石內(nèi)部的孔洞大部分是開放的，而且孔洞之間彼此相連。這個發(fā)現(xiàn)非常不可思議，因?yàn)檫@就好像把一個沒有密封的玻璃飲料瓶丟進(jìn)大海，而它居然還能一直浮在海面上。

更奇怪的是，實(shí)驗(yàn)室中的一些浮石明明晚上已沉入水底，可白天卻又浮上水面。這是為什么呢？為了弄清浮石內(nèi)部到底發(fā)生了什么，研究人員用蠟涂抹一些泡過水的浮石的部分表面，并將這些浮石分成兩組：一組預(yù)先加熱，另一組保持室溫。然后，科學(xué)家再次用同步加速器對這些浮石進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像。

結(jié)果顯示，浮石能長期將空氣鎖在孔洞中靠的是極細(xì)微的表面張力。表面張力是一種能讓液體表面維持一定形狀的作用力，常見于液體和氣體交界的表面層。表面張力可以讓液體表面收縮，并在很長一段時間里維持表面的形狀。浮石和水接觸后，水只能進(jìn)入浮石中的一些孔洞。在一些直徑和頭發(fā)絲直徑差不多的微小孔洞中，空氣和水的交界表面形狀主要受表面張力影響。這些小孔中的液體表面不容易變形，因此可以很好地困住孔洞中的空氣。

浮石的孔洞。

在水的表面張力作用下，水滴與空氣的交界面可以長期保持曲面形狀。

那么，為什么實(shí)驗(yàn)室里的浮石夜晚下沉，白天浮起？這是因?yàn)楦∈瘍?nèi)部空氣在白天溫度高時體積膨脹，浮力增大，而在夜晚溫度低時體積收縮，浮力減小。

浮石筏在全球各大洋中都較為常見。浮石在漂浮過程中，可以作為微生物、植物甚至動物的“游船”，將這些生物運(yùn)送到很遠(yuǎn)的地方。有大約80種生物會長期依靠浮石筏漂流，其中不少生物甚至是浮石筏上的“永久居民”。常見的浮石筏“居民”有珊瑚蟲、巨藻和藤壺等等。到勒阿弗爾海底火山噴發(fā)后的第七個月，已有超過1/3的浮石從湯加移動到了澳大利亞東北部海岸的大堡礁附近。有了浮石筏這種天然的生物運(yùn)輸裝置，即便是大洋孤島上的生物也不會完全斷絕基因交流，這在一定程度上影響了某些生物的進(jìn)化。不過，浮石上的“乘客”數(shù)量也不能太多，因?yàn)橐坏俺d”，浮石就只能沉入海底。

附生在浮石表面的生物隨浮石漂流。