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谁推动了死亡谷上的石块

未解之谜|2014-9-12 11:27

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美国死亡谷里的这片湖床以会走路的石头而著称

 

  美国死亡谷里的这片湖床以会走路的石头而著称。利用气象站数据、延时照片和石块上安装的GPS设备读数,现在研究者已经搞清楚了石头移动的原因。

 

  我没有想到会是这个样子。习习轻风,一声爆裂,然后就这么发生了。经过了7年的上下求索,我探求已久的谜团就在我眼前揭开了神秘的面纱。我兴致昂扬地冲到了湖床的边上,以求看得更加真切一点——缓慢但确凿无疑,石头在移动,而且现在我知道了原因。

 

  美国的死亡谷国家公园是个激动人心的绝妙所在,其中的赛马场干盐湖也不例外。一条40千米长的石头路在约书亚树国家公园里慢慢爬升,路的尽头便坐落着这片海拔1100米的干枯湖床。那条路能够承受车辆的重压。在到那里去的10来次旅程中,我爆过5次胎,压坏过两次减震器。

 

  干盐湖本身平坦得令人难以置信——在它4千米长的整个范围内,高度变化不超过几厘米。事实上,它平得能让一汪水被风从这头吹到那头。平坦的湖床在沙漠中算不上异乎寻常,只不过赛马场比大多数湖床都高一些,而且一侧被白云石峭壁所阻,滚落到干盐湖边缘的石块便来自于那片峭壁。

 

  让赛马场不一般的是,那些石块中有一些——哪怕是重达几十甚至几百千克的,不肯老实待在掉落之处。在龟裂的泥地上,人们发现了有时长达几百米的划痕,而它们便位于划痕的尽头。


在赛马场湖床,这样会移动的石块相当常见

 

在赛马场湖床,这样会移动的石块相当常见。图片来源:新科学

 

  尽管死亡谷有着地球上最热最干燥地点之一的名声,那里偶尔还是有着降雨和洪水的。显而易见,石块的移动肯定发生在干盐湖潮湿柔软的时候。但是它们是怎么动起来的?没人曾在这个偏远严酷的地方记录下它们的移动。这个谜题已经令科学家和游客困惑了接近一个世纪。

 

  一些比较愚蠢的想法提到了地震、潮湿时膨胀的粘土,甚至外星人的牵引光束。严肃一些的探讨则着眼于风,但是只靠风能否推动那些石块,或者说是否还需要冰的作用,形成了历时久远而且时而尖锐的争辩。

 

  冰有可能以多种方式帮助石块动起来——被风吹动的大片浮冰可能会推动石头前进;或者石块周围融化的冰会像救生圈一样让石块浮起来。一如科学界的惯常现象,这些基本的想法得到了好多的添油加醋,比如非常平坦的干盐湖会在靠近地表之处形成格外强烈的风,或者泥土中的藻类把它变得特别滑腻,或者被风吹起的尘土或水给了石头额外的推动,等等。

 

  这样的地质学争论终归都不能令人满意,最终还要落实为计算:在给定的场景中,多快的风才能够推动给定的石块。而计算出来的风速,却被断定为不大可能出现。人们需要的是坚实而量化的数据。

 

赛马场干盐湖有洪水现象

 

  赛马场干盐湖有洪水现象(左);吉姆·诺里斯在石头上装GPS传感器(中);干燥的泥土记录下了经年累月的痕迹(右)。图片来源:新科学家

 

  智能石头和长眼睛的风筝

 

  这正是我打算着手解决的问题。2006年到干盐湖进行过一次地质学实地考察之后,我产生了兴趣。当时我正效力于美国国家航空航天局(NASA)一个研究尘卷风的项目。这种沙漠里的旋风在地球上时常引起事故,在火星上则是气候的重要推动者。

 

  那个项目要在夏天的沙漠中开发天气传感器并使用延时摄影机。但是冬天我的设备派不上用场,所以我就能把它们挪到赛马场。干盐湖位于自然保护区内,采集石头以及安装重型设备之类的侵扰行为都是受到禁止的。另外我还需要得到国家公园管理局的许可。与当时在美国亚利桑那大学的布莱恩·杰克逊(Brian Jackson)一道,我在2007年开始监测干盐湖的环境,了解它发洪水或者结冰的频率。

 

  我们拿附近气象站的数据做了首次统计分析,结果表明强风发生得太少,仅此一项因素解释不了石头的移动。

 

  每年春天我们都尽职尽责地从仪器中获得数据,发现每年冬天干盐湖能保持几星期的湿润,而气温降到冰点之下可有50次之多。干盐湖的高海拔、峭壁的遮蔽和一种叫做“冷空气池”的现象都加剧了干盐湖表面的冷却。因此我的怀疑对象是冰——石头一旦被冰托起来,哪怕轻风也能让它们漂动。事实上,在距离美国西南部沙漠差不多半个世界的北冰洋沿岸,冰和浮在冰面上的石块造成的痕迹是一种广为人知的现象。

 

  6年之后,我们开始好奇为什么没有见到多少石头运动的证据,更别提当场见证了。1970年的一项研究在5个冬季中的3个冬季里都发现了石头的运动。难道我们的实验没碰上好运气?

 

  看着去年的数字,这似乎不大可能。我们的天气记录表明,由于气候变化,冰冻夜晚的次数在过去几十年里一直在系统性地减少。如果冰确实是因素之一,这将能够解释为什么20世纪70年代以来有关石头移动的报道就很少了。

 

  面对着这渺茫的希望,我们在去年11月再次架设了仪器。另一个研究团队甚至建立了一座更加完善的气象站,他们的带头人是美国斯克里普斯海洋学研究所的理查德·诺里斯(Richard Norris),以及他的侄子吉姆·诺里斯(Jim Norris),后者供职于美国加利福尼亚州圣巴巴拉市的电子企业Interwoof。他们还从附近的山谷里取来了几块石头,给它们装上了GPS跟踪器——我觉得若论无聊乏味,这样的实验在科学史上或可执牛耳。

 

  我的想法大错而特错。今年1月一个周日的夜晚,一位公园巡逻员转发了一封电子邮件,报告说一名游客见到了石头的移动。我抛下手里的一切,赶到死亡谷。我在那里遇到了诺里斯的团队,他们也见到了石头运动。我们驱车赶往部分遭遇了洪水和冰冻的干盐湖去取回我们的仪器。有趣的是,延时摄影记录到了气象站没能获取的信息:洪水主要是去年11月一次降雪的结果。装着GPS的石头移动了70米,速度是颇为稳重的每秒5厘米左右。

 

  我们站在峭壁上,看着朝阳融化了薄薄的浮冰层,这时候它发生了。一阵秒速不超过4米的风吹起来。然后我们听到了破裂声,见到冰层缓缓滑动,推动着一些石头远离了其他冰层。


延时摄影表明一片浮冰推动着石头前进

 

延时摄影表明一片浮冰推动着石头前进(红线处)。图片来源:新科学家

 

  我们不能走到干盐湖里面去,那样的话我们丑陋的脚印会在泥巴上保留好多年,但是我可以趁着有风放一只装着照相机的风筝,好从空中拍下这些全新痕迹的照片。我们已经亲眼见到了这种现象的发生,但更重要的是,我们现在还拥有事前和事后的照片、运动速度的测量值,以及准确的当地天气数据。

 

  谜底就这么揭晓了。被风推动的薄冰层就是答案。可能有些人更喜欢神秘现象。但是,了解什么样的独特环境让这样不同寻常的自然现象在漫长岁月里的某一刻悄然发生,只会让我们更加赞叹,这是一件多么神奇的事情!

 

  扩展阅读

 

  不同的世界,相似的风景

 

  2008年,我发现了研究赛马场干盐湖的另一个理由。我白天的工作包括规划用卡西尼探测器上的雷达对土卫六泰坦的观测。寒冷的土卫六拥有液态甲烷构成的海洋和降雨,还有一片黑暗而非常平坦的地貌,被称为“安大略湖”。从形状上看,它像极了赛马场干盐湖——只不过足足有50倍大。安大略湖似乎确实是一片湖,或许由泥浆构成,在当前的气候条件下正在干涸。

 

  赛马场为我们提供了一定的“地面实况资料”,有助于我们解读安大略湖的遥测图像。比如说,它证明了安大略湖1比2000的平缓坡度并不像看起来那样不可思议。赛马场还能帮助我们理解安大略湖中液体和沉积物的运动。

 

  土卫六上会不会有着它自己的走石之谜?在土卫六低重力和浓密大气的环境中,哪怕微风也能推动石头——事实上风确实在土卫六上堆积出了巨大的沙丘。不过有一个关键的区别。和水不同,甲烷冻结时会下沉,因此我们在赛马场干盐湖看到的机制在泰坦上行不通。(编辑:Steed)

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