会蠕动的石头——一场属于石头的跑步竞赛

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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。

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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。

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来源:www.wrcc.dri.edu

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。

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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可以达到两米每秒,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,并且随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。

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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》

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。

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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!

美编:桃之夭

校对:覃华清

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