Giải mã điều bí ẩn về “những hòn đảo nổi” kỳ lạ trên mặt nước

Tạp chí hàng hải của kỷ nguyên "Những khám phá địa lý vĩ đại" và giai đoạn lịch sử muộn hơn thường chứa lượng kỷ lục các ghi chép về "hòn đảo nổi" bí ẩn — những mô đất và đá mà các thủy thủ bắt gặp trong hành trình của họ trên khắp Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương. Ban đầu, nhiều nhà khoa học và nhà sử học cho rằng đấy là câu chuyện hoang đường không có thật, nhưng ngày nay, nhiều nhà nghiên cứu đã thấy cần tiếp cận những thông điệp này một cách nghiêm túc.

Tất cả những nghi ngờ về sự tồn tại của "đảo nổi" đã bị gạt đi vào tháng 7/2012, khi xảy ra đợt phun trào của núi lửa dưới đại dương Kermadec thuộc bờ biển Samoa dẫn đến hình thành một "hòn đảo nổi" khổng lồ có diện tích 550.000 cây số vuông và bề dày đến vài mét. Đảo mới hiện hữu trong một vài tháng trước khi những con sóng và bão tố phá hủy nó thành nhiều "bè mảng" đá bọt không lớn lắm.

Những hòn đảo lạ lùng này khởi nguyên từ đâu — đó là mối bận tâm suốt thời gian dài của các nhà địa chất và chuyên gia tiến hóa sinh học. Và mới đây, các nhà khoa học đã tìm hiểu được nguyên nhân cũng như điều gì sẽ khiến cho chúng cuối cùng cũng bị chìm xuống.

Các nghiên cứu tia X ở Phòng thí nghiệm quốc gia Berkeley của Bộ Năng lượng (Mỹ) đã giúp các nhà khoa học giải quyết vấn đề bí ẩn này nhờ vào việc chụp quét bên trong các mẫu đá núi lửa nhẹ, có đặc tính giống như thủy tinh và xốp – hay còn được gọi là đá bọt.

Những hòn đá này có thể tạo thành những đám trôi nổi dài đến hàng kilomet trên đại dương và di chuyển tới hàng nghìn kilomet trong khoảng thời gian dài đáng kinh ngạc, và có thể giúp các nhà khoa học khám phá về những vụ phun trào núi lửa dưới đáy biển.

Hơn thế nữa, tìm hiểu về sự trôi nổi của chúng có thể giúp hiểu rõ về cách thức lan truyền các loài trên khắp hành tinh. Đá bọt rất giàu dinh dưỡng và có thể đóng vai trò như người vận chuyển đường biển cho thực vật và các loại sinh vật khác. Tuy nhiên, chúng có thể gây nguy hiểm cho tàu thuyền vì làm động cơ bị kẹt.

Mặc dù các nhà khoa học đã biết đá bọt có thể nổi được nhờ những lỗ khí bên trong, nhưng lại không rõ tại sao chúng có thể giữ lại những đám khí này trong thời gian dài đến vậy, vì chẳng hạn như, nếu bạn ngâm một miếng bọt biển đủ nước thì nó sẽ bị chìm.

Các nhà nghiên cứu thấy rằng, quá trình giữ lại khí trong đá bọt có liên quan đến sức căng bề mặt – sự tương tác hóa học giữa bề mặt nước và không khí khi nó đóng vai trò như một lớp da mỏng – điều này cũng cho phép một số sinh vật như các loài côn trùng và thằn lằn có thể thực sự đi lại trên mặt nước.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện rằng, lý thuyết thấm giúp giải thích về cách chất lỏng xâm nhập vào vật liệu xốp vừa khít với quá trình bẫy khí trong đá bọt. Và sự khuếch tán khí – các phân tử khí tìm đến những khu vực có mật độ thấp hơn – đã giải thích về việc cuối cùng những khí này sẽ biến mất khiến cho hòn đá bị chìm xuống.

Nhà khoa học Michael Manga cho biết “có hai quy trình khác biệt: một cái cho phép hòn đá nổi lên, và một cái thì làm hòn đá chìm xuống. Các nghiên cứu tia X đã lần đầu tiên định lượng hai quá trình này”.

Các nhà khoa học đã phát triển được một công thức để có thể dựa vào kích thước của hòn đá mà dự đoán nó sẽ trôi nổi trong bao lâu.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thực hiện các thí nghiệm tia X với các mẫu vật đá bọt “khổng lồ” có chiều dài tới hơn 1m.

Anh Thư (Tổng hợp)