圖片：龜山島龜首附近海域常會出現的蒂芙尼藍的牛奶海海水水色(20120904 嚴融怡拍攝)
作者：嚴融怡
龜山島龜首附近海域常會有翻攪，底層會不斷有水柱往上湧，這是一種海底湧泉的現象。這樣一波又一波的海底湧泉更常常會與當地的海水混合並且形成蒂芙尼藍（Tiffany Blue）或是漸層性的乳白色、乳黃色的海水分布，有點像是咖啡表層上流動的奶精，也就是當地所稱的『牛奶海』。牛奶海的帶狀大小與海底熱泉的活動強弱有關。這樣的海底熱泉實際上是源自於海底的熱液活動，由於龜山島是活火山，當地存在地底岩漿庫與海床的裂隙，裂隙便是低溫海水往下滲透到火山區域的通道，當海水碰到溫度極高的岩漿庫後，被加熱成攜帶白色及黃色硫磺等物質的高溫海水，受到高壓的同時，此混合海水溫度變高、密度變小、體積變大後再噴出海床，就形成黃泉與白泉這兩種熱泉。其中黃泉噴液水溫為78-116℃，pH值為1.52-6.32；而白泉噴液為30-65℃，pH值為1.84-6.96，兩者的化學物質有一些不一樣，但均含有二氧化硫、二氧化碳與硫化氫等酸性物質，會讓接觸海水的pH大幅下降。然而熱泉本身的離子卻會因為海水混入提高pH與降溫而讓溶解度減少產生大量懸浮顆粒物，並且將海洋渲染成牛奶海。熱泉海域當中還會造成海水高鈣低鎂的海水離子組成轉變。並且在龜山島熱泉附近有較高的鐵、錳等金屬離子。龜山島牛奶海附近其實會有類似臭蛋的味道，但在這當中其實有相當多特殊的微生物分布在其中，可以含硫物質進行化學固碳並支撐熱泉生態系統。
那我們在室內實驗當中有沒有辦法可以塑造一個類似的模擬動態呢？答案是很難，因為那樣的海水環境、化學組成與溫度條件等等都不是室內環境容易塑造的。尤其是中小學的實驗室或是一般親子的家庭中更是條件拮据。不過如果要利用生活中的材料給予孩子們塑造一個類似牛奶海生成的動態視覺效果倒是有機會的。
圖片：室內可樂模擬的牛奶海與龜山島海域的牛奶海示意圖
圖片：可樂牛奶海的懸浮顆粒和沉澱情形(這裡是使用沙士製作的結果，也是相似的)。
將可口可樂當中緩緩加入牛奶，之後再將瓶蓋拴緊。這時可以放在課桌上仔細觀察它漫長的反應，在不同階段，可樂混合液將會出現不一樣的溶液型態與顏色。剛開始，當可樂遭遇牛奶時，由於牛奶當中含有大量乳鈣質，這時會生成大量的碳酸鈣白色懸浮物。接下來，由於可樂當中的碳酸以及少量防腐劑(一些市售可樂常會添加如山梨酸鉀、苯甲酸、己二烯酸及對羥基苯甲酸甲酯等防腐劑，這些常用防腐劑的毒性大小大致上為：去水醋酸鈉>苯甲酸類＞對羥基苯甲酸酯類＞山梨酸類，不過可樂只會添加微量)，這些因素都會導致牛奶當中的蛋白質產生變性，因此會產生大量有如病人嘔吐物狀態的絮狀物質。在這段期間要請小朋友務必要有耐心，不要亂搖晃可樂瓶。再靜置一段時間，可樂中層的顏色會逐漸消失，並且逐漸使得上層變得較為澄清。這是因为過量的碳酸根與水會讓碳酸鈣又轉變為碳酸氫鈣，然後碳酸氫鈣又會再次溶於水，而先前的一些懸浮物質則會逐漸沉澱於瓶底。這一過程會有點類似小學中高年級自然科實驗當中石灰水中通入過量二氧化碳的情形，碳酸根和碳酸钙以及碳酸氫鈣之間的轉換也牽涉到大自然當中非常常見的無機碳轉換以及水域生態體系當中的碳酸鹽平衡情形，甚至也和某些溫泉或水域的顏色變化有關。不過可樂室內實驗的碳酸鹽變化基本上和龜山島牛奶海的關係較小，倒是清水斷崖附近的另一處牛奶海由於是大理石所釋放出的碳酸鈣，因此會和可樂的牛奶海效應有一點點共通之處。至於室內實驗結束後的牛奶加可樂混合物可以喝嗎？幾年前其實流行過這樣的喝法，不過少量或許可以，但並不建議喝很多，因為這樣比較容易破壞牛奶原先有的營養，而且那些絮狀物和氣泡混合物也比較不好消化，甚至容易引起脹氣等問題。
參考引用資料：
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2.好野人休閒事業有限公司(2023年三月15日)。【清水斷崖春日私房好料】牛奶海！。好野人。取自https://www.wilds.com.tw/news/detail/24
3.吳靖穎、劉莉蓮(2014)。縱觀海底熱泉生態系—深淺有異 An overview of the differences between the deep sea and shallow-water hydrothermal vent ecosystem。自然保育季刊 第85期 p.12-19。
4.林玉詩(2020年9月1日)。【海洋科普】夢幻的牛奶海，其實是個酸奶菌缸。中華民國海洋學會。取自https://www.facebook.com/story.php/?story_fbid=781349955740859&id=216590058883521&paipv=0&eav=Afb9JtVHYAaEg3V6Ane_gmZacASpxZMXgdIQTru0ukTqAIowJ9fg6LovBtMYxMzFcX4&_rdr
5.曹晏郡、郭俊麟(2020年9月7日)。湛藍海面乳白色漸層 龜山島「牛奶海」爆紅。公視新聞網。取自https://news.pts.org.tw/article/493086
6.郭富雯、陳鎮東。龜山島海底熱泉初探。交通部中央氣象署網站。取自https://photino.cwa.gov.tw/rdcweb/lib/cd/cd01conf/dissertation/2000-2/15.pdf
7.Lilian Chen (2020年8月2日)。島嶼地質—牛奶跟海水交融在龜山島。女子的海。取自https://msocean.com.tw/archives/35009
8.Mia (2021年8月12日)。誰把牛奶倒進海裡？裏頭還有煮不熟的螃蟹！——龜山島牛奶海的成因。泛科學。取自https://pansci.asia/archives/327776
9.台視新聞TTV NEWS (2022年7月4日)。「可樂+牛奶」產生化學反應！外觀口感都新奇【發現科學】。取自https://www.youtube.com/watch?v=fLx6nQL7rYM
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