De ce plutește piatra ponce?

Rocile plutitoare sună mai degrabă a univers paralel sau a Pandora, însă nicidecum a Pământ, dar acestea sunt, de fept, un fenomen real, care apare atunci când vulcanii produc pietre mai puțin dense decât apa. Cu toate acestea, geologii au fost nedumeriți la cum reușesc, adesea, aceste pietre ponce să continue să plutească ani de zile, mai înainte de a se scufunda de tot, în cele din urmă. Acum, razele X de mare putere de la sincrotronul Berkeley Advanced Light Source au oferit un răspuns.

Așa cum plutesc și bărcile, deoarece aerul din interior face ca densitatea lor medie să fie mai mică decât apa, la fel se va întâmpla și cu o rețea de găuri umplute cu gaz, întru-cât, astfel, pietrele ponce se vor ridica la suprafață. Vulcanii subacvatici pot elimina atât de multe astfel de roci, încât vasele navighează, uneori, prin pontoane ponce, formate din milioane de pietre. În 2012, savanții au descoperit o eruptie subacvatică din Noua Zeelandă, doar mulțumită raportărilor primite de la bărcile din zonă, conform cărora apa era împânzită de plute din ponce.

Fenomenul este mai mult decât o curiozitate; pietrele ponce pot transporta nutrienți peste oceane, spre locuri unde aceștia sunt rari, stimulând astfel viața marină, însă cenușa reprezintă o amenințare pentru motoarele navelor.

Deși starea de plutire inițială a pietrelor este înțeleasă, apa reușește să pătrundă în cele din urmă, îngreunând pietrele, până când acestea se scufundă. Partea curioasă este de ce durează atât de mult întreg procesul. „Problema pietrei ponce plutitoare a fost prezentă în jurul literaturii de foarte mult timp și nu și-a găsit încă rezolvarea”, a declarat Kristen Fauria, studentă UC Berkeley. „Inițial s-a crezut că porozitatea rocii este în principiu sigilată”.

Ei bine, examinările ulterioare au arătat că micuțele găuri din interiorul pietrei ponce sunt destul de deschise și adesea conectate la nivel intern. Fauria a comparat-o cu o sticlă destupată, spunând: „Dacă scoatem dopul și sticla încă pluteste... ce se întâmplă?” Ba chiar mai ciudat, unele pietre au fost observate la suprafață pe timpul zilei, după scufundarea pe timp de noapte.

Fauria a colectat piatră ponce din vulcanul Medicine Lake, din California de Nord și din vulcanul Santa María, Guatemala și a acoperit-o cu ceară, înainte de a o expune la radiația sincrotronică. Deși unele găuri erau suficient de mari pentru a permite pătrunderea apei, ea a descoperit că altele erau de dimensiunea firului de păr uman și răsucite.

În jurnalul Earth and Planetary Science Letters, Fauria raportează că tensiunea superficială din interiorul acestor pori mici este suficient de mare încât să rețină gazul în interiorul rocii, formând bule care îi permit să plutească. Fauria și coautorii ei au stabilit o formulă care leagă timpul de plutire al unei pietre ponce, cu dimensiunea acesteia, rata la care difuzează gazul cu apa și măsura în care piatra este saturată cu apă, îmbunătățind estimările timpului anterior cu un factor de peste 100.

Condițiile mai calde cauzează extinderea gazului, împingând o parte din apă și provocând ridicarea la suprafață a pietrelor scufundate.