在冬日的貝加爾湖上，人們可以看到一種有趣的稀有景色：在凍結的湖面上，一些扁平的鵝卵石穩穩地立在細小的冰柱之上，仿佛是用了什麼懸浮之術。
（圖片來源：Olga Zima）
這種現象常被稱為「禪石」（Zen stone），因為它讓人聯想到了日式庭院中擺放的裝飾石塊。它在自然界並不常見，主要的觀察記錄都來自俄羅斯的貝加爾湖。「禪石」需要長時間寒冷與乾燥的環境來形成，而且要求凍結的冰面上沒有積雪覆蓋。
最近才發現，去年有一篇論文已經詳細地解釋了這種神秘現象出現的原因。在過去，人們曾有猜測，說可能是石頭被陽光照射後造成了周圍冰面的融化，但這項研究確定了事實並非如此。這其實是一個純粹由冰的升華造成的現象，石頭的存在影響了冰面升華的速率。
（圖片來源：A. Yantarev）
在適宜的條件下，冰可以直接從固態升華變成水蒸氣，這個過程需要從外界吸收熱量。讓冰面升華的主要能量來源是陽光，而冰面上存在的石頭會像傘一樣遮擋太陽的輻射，使石頭下方的冰升華變慢。周圍的冰面隨著升華降低，石頭正下方升華受阻的部分就會凸顯出來，變成一條冰柱。
研究者用凍干機進行實驗，再現了這個過程。和湖面的情況相似，凍干機中的冰塊在低溫、低壓的環境下，吸收熱輻射逐漸升華。為讓實驗條件更可控，他們用金屬圓片替代了鵝卵石。
下面的動圖是28小時延時拍攝的實驗結果，圓片的下方形成了與禪石相似的冰柱。冰柱越來越細，最終會變得無法支撐上方的金屬片。
除了纖細的冰柱之外，「禪石」還有一個特性，就是石頭正下方的冰面最終會變得比周圍更低一點，形成一個大小與石頭相似的凹陷。
（圖片來源：Stas Tolstnev）
論文作者指出，這是因為被太陽曬熱的石頭也會釋放熱輻射，這部分輻射雖然比陽光的能量少很多，但依然會在局部影響冰升華的速率。
確定一種自然現象的原因真讓人很開心~
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來源：酷炫科學
編輯：小范