編譯 夏冰

巖石下的冰融化得比周圍的冰慢時(shí)，就會(huì)形成這樣的冰川桌

冰川桌——狹窄冰基座上的一塊大石頭，看上去搖搖欲墜的樣子——是低海拔冰川地區(qū)的常見(jiàn)現(xiàn)象。最近，一項(xiàng)研究揭示了這類地貌特征的成因。研究人員以各種形狀和材質(zhì)的石頭為對(duì)象，做了大量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，石頭的表面積和導(dǎo)熱性是決定冰川桌能否成形的兩大重要屬性。這支研究團(tuán)隊(duì)把這兩種屬性整合到了一個(gè)模型里，并據(jù)此估算了能夠形成冰川桌的最小石塊尺寸。其結(jié)果符合實(shí)際。此外，這個(gè)模型還可以在沒(méi)有傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備可用的情況下根據(jù)冰川桌的相關(guān)情況粗略估算冰川融化量。

一般來(lái)說(shuō)，冰川桌往往出現(xiàn)在海拔低于10 000英尺（約3 000米）的地區(qū)。那里，夏季的溫度足以融化冰。如果冰川頂部壓著一塊巨石或大圓石，那么石頭正下方冰塊的融化速度就會(huì)變慢。這些受到保護(hù)的冰就形成了基座——通常高度能夠達(dá)到1~2米——在周圍冰融化的時(shí)候支撐著石塊。一般來(lái)說(shuō)，冰川桌只能維持幾個(gè)月，等到冰基座直徑融化到過(guò)小時(shí)，石塊就會(huì)傾覆。

登山愛(ài)好者尼古拉斯?塔伯雷特（Nicolas Taberlet）就看到過(guò)冰川桌。塔伯雷特也是法國(guó)里昂大學(xué)物理學(xué)家，他很好奇為什么大石塊常常能形成冰川桌，而小石塊往往就只能沉到冰里面。于是，他就和同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做起了實(shí)驗(yàn)。他們找來(lái)了一只3厘米厚的透明冰盤，以各種角度傾斜以模擬微型冰川。

首先，這些研究人員通過(guò)跟蹤記錄冰盤的厚度變化測(cè)定冰在實(shí)驗(yàn)室里的融化速度。他們證明，冰接收的熱量主要來(lái)自實(shí)驗(yàn)室墻壁的輻射以及周圍對(duì)流的空氣。其次，冰融化后的水在流動(dòng)時(shí)也會(huì)帶來(lái)一些熱量。這些結(jié)果都符合研究團(tuán)隊(duì)早先在真實(shí)冰川中觀察到的實(shí)際情況。

接著，研究團(tuán)隊(duì)使用了各種材質(zhì)的圓柱形“石頭”，把它們放在冰盤頂部，并跟蹤記錄數(shù)個(gè)小時(shí)?？偣灿?種材質(zhì)的“石頭”，每種材質(zhì)的導(dǎo)熱性不同，導(dǎo)熱能力最弱的是聚苯乙烯，最強(qiáng)的則是花崗巖。這些石頭大小也不盡相同，直徑在4~14厘米，高度則在0.5~7厘米。

實(shí)驗(yàn)中，有些石頭形成了冰川桌，其他的則沉到了冰塊表面之下。聚苯乙烯石頭的下面可以形成冰基座，而花崗巖石頭下面則不行，這證明導(dǎo)熱性就是決定冰川桌能否形成的因素之一。聚苯乙烯是效果更好的“保溫毯”，能更有效地在溫暖環(huán)境中保留下冰。

另一個(gè)因素則是形狀，石頭越薄越容易形成冰川桌。研究人員把這個(gè)現(xiàn)象描述為幾何形狀誘發(fā)的強(qiáng)化融冰效應(yīng)：石頭越厚，與周圍環(huán)境接觸的表面積就越大，吸收的熱量就越多，這就導(dǎo)致下方的冰融化得更快。

塔伯雷特解釋說(shuō)，這也是為什么大表面積散熱片能夠加快釋放發(fā)動(dòng)機(jī)和電子元件產(chǎn)生的熱量，只不過(guò)，在這個(gè)例子中，熱量的流向與冰川桌的形成過(guò)程相反。

最后，這支團(tuán)隊(duì)將導(dǎo)熱性和幾何強(qiáng)化效應(yīng)整合到一個(gè)通用公式中，并據(jù)此計(jì)算覆蓋著石頭的冰究竟會(huì)比未覆蓋石頭的冰融化得快還是慢。此外，他們還根據(jù)這個(gè)公式估算出，要想形成冰川桌，冰川上方的石塊寬度至少要達(dá)到10~20厘米，這也與實(shí)際情況相符——我們看到的大部分冰川桌上的石塊寬度都要在1米以上。

科學(xué)家或許可以把更深入的冰川桌研究當(dāng)作考察冰川的基準(zhǔn)程序。對(duì)冰川桌的深入研究將來(lái)或許還能在探測(cè)木星衛(wèi)星歐羅巴時(shí)派上用場(chǎng)——在未來(lái)考察這個(gè)冰凍世界的任務(wù)中，登陸器長(zhǎng)時(shí)間位于冰層上的場(chǎng)景就類似于冰川上的石塊，必然會(huì)改變下方冰層的融化速度，這對(duì)登陸器造成的影響很有可能會(huì)令我們擔(dān)心。

印度瓦迪亞喜馬拉雅地質(zhì)研究所冰川學(xué)家巴努?普拉塔普（Bhanu Pratap）說(shuō)，針對(duì)冰川桌的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察很好地解釋了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的環(huán)境條件。不過(guò)，他認(rèn)為，還需要進(jìn)一步研究才能認(rèn)識(shí)各類“碎片”（比如巖石、塵埃和各種污染物）對(duì)冰川演化的影響。

資料來(lái)源physics.aps.org