漂浮的“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。

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岀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。

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，美国科學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。

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体积膨胀，浮力增大，而在夜晚温度低时体积收缩，浮力减小。

（摘自《天下奇闻》 2020年5月刊）