Физики раскрыли тайну существования загадочных плавучих островов

Загадочные плавучие острова периодически появляются в океанах Земли благодаря необычным свойствам вулканической пемзы, способной "парить" на поверхности воды за счет силы поверхностного натяжения и благодаря связанным с ней пузырькам воздуха, говорится в статье, опубликованной в журнале Earth and Planetary Science Letters.

"Загадка того, почему пемза может плавать по поверхности воды и не тонуть долгое время, достаточно давно волнует умы наших коллег. Мы изначально думали, что поры в кусках этих пород изолированы от внешней среды, подобно письму в бутылке, которое моряки выбрасывают в море при бедствии.

Но оказалось, что поры в ней открыты, но при этом пемза не тонет. Возник вопрос, почему это происходит", — рассказывает Кристен Фаурия (Kristen Fauria) из Калифорнийского университета в Беркли (США).

Судовые журналы эпохи Великих географических открытий и более поздних периодов истории часто содержат в себе записи о загадочных плавучих островах — клочках земли и скал, которые моряки встречали во время странствий по Тихому и Индийскому океанам. Изначально ученые и историки считали подобные истории небылицами, однако сегодня многие исследователи всерьез воспринимают подобные утверждения.

Все сомнения в их существовании были отброшены в июле 2012 года, когда извержение подводного вулкана Кермадек у берегов Самоа привело к формированию гигантского плавучего острова площадью в 550 квадратных километров и высотой в несколько метров. Он просуществовал несколько месяцев, прежде чем волны и силы стихии разрушили его на множество небольших "плотов" из пемзы.

То, как возникают эти острова, достаточно давно интересует геологов и биологов-эволюционистов, так как подобные плавучие структуры сегодня считаются одним из вариантов того, как крупные животные могли проникать на изолированные острова и новые континенты, пересекая на них моря и океаны.

Фаурия и ее коллеги раскрыли секрет того, почему эти острова остаются на плаву долгое время, но в конечном итоге постепенно опускаются на дно моря, изучив структуру кусков пемзы, погруженных в воду, при помощи ускорителя частиц и томографа.

Для этого ученые использовали простой, но остроумный прием — они погрузили куски пемзы в воду и покрыли их воском, не давая воде покинуть миниатюрный аналог плавучего острова.

Эти эксперименты дали достаточно тривиальный ответ на давнюю историческую загадку — оказалось, что вода не может полностью заполнить пустоты внутри пемзы благодаря силе поверхностного натяжения, препятствующей заполнению самых мельчайших пор в вулканической породе и способствующей образованию микроскопических пузырьков воздуха в них.

Она, как объясняют ученые, не позволяет воде выгнать воздух из этих каналов или растворить его в себе, благодаря чему поры в пемзе заполнены не водой, а ее смесью с большим количеством воздушных пузырьков. Со временем воздух из пузырьков постепенно растворяется в воде, и в итоге настоящие плавучие острова опускаются на дно океана.

Сейчас ученые пытаются понять, как возникают гигантские плавучие острова, чьи размеры на несколько порядков больше, чем те куски пемзы, которые обычно порождают наземные и подводные вулканы. Раскрытие тайн их рождения и всплытия на поверхность, как считают Фаурия и ее коллеги, помогут нам понять, как часто такие структуры могли появляться в прошлом и влиять на эволюцию жизни на Земле.