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会活动的石头一场归于石头的跑步比赛

2019-11-14 17:52:05  阅读:8247+ 作者:责任编辑NO。郑子龙0371

美国死亡谷( Death Valley),是莫哈韦沙漠与科罗拉多沙漠生物圈保护区(Mojave and Colorado Deserts Biosphere Reserve)的主要部分。它位于美国加州的沙漠谷地,面积约1408平方公里,是北美洲最低、最干旱的地区,有“死火山口”、“干骨谷”和“葬礼山”等不祥的别称。

死亡谷俯瞰图

死亡谷名称的由来

死亡谷是美国联邦政府确认的提笔沙(Timbisha)美国印第安人的家园,他们在此至少居住了1000年。他们以前被叫做帕纳闽特·休休尼族印第安人(Panamint Shoshone)。提笔沙的名称来自tümpisa,意思是红赭色岩画,这种颜料来自山谷中的赭色黏土。现在仍然有一些家庭居住在炉溪谷地。

死亡谷中的Zabriskie Point

死亡谷为亚热带沙漠气候,有着长又极端酷热的夏季、暖冬以及少许降雨。一般而言,低海拔往往会有较高的温度。当太阳加热地面,热辐射向上。但上升的空气会因为周围海拔,以及其上方的空气的重量(大气压力)而被困住。在较低海拔处,大气压力会高于海平面,这是由于大气层与地面距离更远的原因。尽管有阴影与其他因素,这种气压抑制地面上的热,也足以使热空气产生循环的气流,而把热量扩散至该地全境。

来源:NOAA 1981–2010 US Climate Normals

这样的一个过程在死亡谷特别重要,因为它提供了其特有的气候与地理特征。死亡谷被群山环绕,其地表平坦且缺乏植被,大量的太阳辐射热到达地表,再被土壤与岩石吸收。地表的空气被加热并上升,沿着陡峭的山脉,逐渐冷却,再回落谷底,向山谷聚集。然后,该底层较冷的空气由太阳再次加热温度上升,沿着山向上,使空气呈现向上和向下的周期循环,类似烤箱的原理。

这种过热的空气形成了山谷中沿山脉的热气流,且大多囿于山谷内。这种热气流有利于持久的干旱,并且让云不易停留在死亡谷的上空,而降水往往是由幡状云的形式进行。由众多因素,死亡谷创下了最高气温的纪录。

1849年冬,一个淘金队横穿山谷,由于适应不了这里恶劣的气候,导致大多数人遇难。成功穿越山谷的少数人在离开此地时伤心地时说了句“Goodbye death Valley, Death Valley”由此得名。

1933年2月11日,时任赫伯特·胡佛总统宣布死亡谷为联邦政府保护区。1994年,保护区成为死亡谷国家公园,并扩大范围至包括萨林和尤里卡峡谷。

会蠕动的石头

死亡谷中比较出名的景点是恶水湖(bad water)和本文要介绍的赛马场盐湖(Racetrack Playa)

赛马场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,只是赛马场盐湖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。

让赛马场盐湖闻名于世的是,那些石块中有一些——哪怕是重达几十甚至几百千克的,也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。这些石头身后的行迹由淤泥和土壤沉积物组成,短则10英尺,长者可达100英尺,通常深约2.5厘米,宽约4至12英寸,而且一般会保留三到四年。

这像是一场属于石头的跑步竞赛,成百上千的石头散落在赛马场盐湖上,小者有如鹅卵石,大者堪比巨砾。这里除了由干焦泥土组成的平坦湖床之外一无所有,湖床表面已龟裂成五角形和八角形,经常会出现风帆石移动的痕迹。那些表面凹凸不平的石头身后通常会留下笔直流畅的痕迹,而那些较为平滑的石头的轨迹却呈现蜿蜒曲折的不规则曲线状,有的石头甚至在滑动过程中还会因翻滚而变换轨道。

在石头移动过程中,没有人类和动物牵涉其中,它们貌似是自行移动。在过去长达一个世纪的时间内,巨大石头背后的“神秘”推手一直不为人知,大家给这些石头起名为“迷踪石”、“风帆石”。

到底是谁还是啥东西在移动这些石头?从磁场作用到外星人事件到尘卷风再到恶作剧,人们对此猜测不断。

石头移动的原因

1

风?冰层?

正如“风帆石”这个名字所代表的的含义,多数人认为是风推动这些石头移动。记者维尔德·杰肯曾说:“当我初次看见这些会移动石头的照片时,我立刻告诉自己,这肯定是风吹的结果。但只有当风速足够大时才能推动石头,并且从石头移动的痕迹来看,它是做线形运动,那么究竟是什么原因使石头能够具有自发的推动力呢?”

简单调查可以发现,赛马场盐湖的干涸是有季节性的,当有暴雨来袭时,它就被雨水灌满;在炽热的阳光下,它很快干涸;在冬季和早春季节,湖泊便会结冰。从这个因素来看,那石头的移动有很大的可能性是刚形成的冰层在遭遇洪水后导致的。但在不少专家看来,这一解释显得相当的牵强。

1976年,学者罗伯特·夏普(Robert Sharp)和德怀特·凯瑞(Dwight Carey )对石头移动痕迹进行分析,他们最后得出结论:在所有环境条件满足和冰层过多的时候,每1-3年的时间内,风才会移动石头一次。

20年后的1996年,英国汉普郡学院的地质学家约翰·雷德(John Reid)认为风和冰层都是导致石头移动的因素。

在经过长期的讨论后,科学界达成一致,认为风和冰层都能通过各自的影响机理来导致石头移动。而在1997年,通过GPS全球定位系统,专家们对石头移动的痕迹进行综合并且绘制出来。从显示的结果来看,在赛马场盐湖的东部,石头运动途径更趋于线形,而在西部区域,石头的移动痕迹就比较分散。这一结果又动摇了科学界此前的一致看法,能自己移动的石头变得更神秘。

2

洪水?微生物群?

除了美国加州死亡谷,马德里康普顿斯大学的地理学家还在另一处找到了证实他们的解释的证据。他们在西班牙托莱多的一个干涸的泻湖地表上发现了一个移动的石头,该石头重达7公斤多,移动轨迹长100多米,且轨迹特征与赛马场盐湖发现的非常相似。

研究小组成员玛丽亚·艾瑟·桑兹解释说:“我们大家都认为石头移动的原因来自于冬季强风吹动湖水形成的水流。强风引起的水流流速能够达到两米每秒,足以移动石头。”此外,石头的运动还有另一个重要的意外因素——微生物群。该微生物群由蓝藻、单细胞藻类和其他小型生物组成,它们分泌光滑的物质并脱落形成沉积淤泥,为巨石提供一个光滑的运动平台。

桑兹说他们之所以做出这个解释,有两方面的证据。首先,微生物分泌沉积物分布在石头移动路线上,并且方向与水流方向相同。其次,石头移动路线的走向与该地区冬季风暴的盛行风向完全吻合。他们也反驳了冰块假说,因为在该地区,泻湖的盐度很高以至于湖水很少结冰。

西班牙科学家们认为他们的理论将同样适用于全球其他的有类似气候条件的区域。他们已经联系了北美的研究同行,为该理论提供更多证据。石头的移动轨迹只在冬季形成,并且跟着时间推移会逐渐消失。

坚实而又量化的数据

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。

科学家Ralph Lorenz认为,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,这些基本的想法过于夸张,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,却被断定为不大也许会出现。人们需要的是坚实而量化的数据

Ralph Lorenz与美国亚利桑那大学的布莱恩·杰克逊(Brian Jackson)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。他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。

每年春天他们从仪器中获得数据,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Ralph Lorenz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。

2013年,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)将GPS设备安置在了石头上并进行观察。

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)。

图片来自:《新科学家》

12月,他们观测60块石头的移动轨迹后发现在严寒的冬季里,岩石被薄冰包裹,而在正午的大太阳下,寒冰又开始融化,在风的吹动下,浮在冰水之上的岩石就会缓缓前进,如同自己“行走”一样,这才解开石头自己会走路的秘密。

延时摄影表明一片浮冰推动着石头前进(红线处)。图片来自:《新科学家》

简单点来说就是,融雪时产生的水潮推动力,加上那里特殊的土质,以及可能经过好几次的融雪之水潮冲击产生滑动,在地面干燥后,使石头留下并呈现出各种不规则角度的长长痕迹,所以才会产生石头自己会走动的错觉!

地球存在很多无数未知的事物,可能有些人更喜欢神秘现象。但是,了解是什么样的独特环境,能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!

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