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科學家揭開死亡谷石塊移動之謎:浮冰與輕風

時間:2014-09-01 09:50:32 來源:新浪科技 評論:0 點擊:0
 
  新浪科技訊 北京時間9月1日消息,據國外媒體報道,美國死亡谷布滿塵土和裂縫的地表上發生一些非常奇怪的事情:散布在干涸的“跑道盆地”(RacetrackPlaya)湖床上的數百塊石塊,顯然全都會自己移動。這些石塊有些重達700磅(320公斤),對科學家而言,近一個世紀以來,推動這些巨型石塊向前移動的“神力”一直是個難解之謎。

  但是現在美國圣地亞哥的科學家認為,他們在直接觀察了這一現象后,已經揭開了“風帆石”之謎。由于這些石塊經常會呆在原處10多年一動不動,因此加州大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋學研究所的研究人員最初并未指望能親眼看到這種石塊移動現象。于是他們決定安裝一個高分辨率氣象站,用來每隔1秒鐘測量一次風速,并給15塊石塊安裝定制的運動激活GPS裝置,以便監控這些石塊的“一舉一動”。這項試驗在得到公園管理中心許可后,從2011年冬季開始實施。然后在一項被負責該項目的研究人員拉爾夫-洛倫茲形容是“有史以來最枯燥乏味的試驗”中,他們耐心等待著什么事情發生。

  但是在2013年12月理查德-諾里斯和聯合論文作者,同時也是他的堂兄的吉姆-諾里斯來到死亡谷時,他們發現這個又名“干荒盆地(playa)”的湖被一個7厘米深的小水塘覆蓋。不久后,上面的石塊開始移動。理查德教授說:“科學有時需要靠運氣。我們本以為要等待5到10年它們也不會移動,但是該項目僅進行了2年,我們碰巧在合適的時間到達那里,親眼看到這種奇怪的現象發生。”他們的觀測數據顯示,石塊移動需要多種因素相結合。首先,干荒盆地里必須充滿水,而且它的深度必須足以在寒冷的冬季夜晚形成浮冰,但是還不能太深,要讓石塊露出水面。

  隨著夜間的氣溫下降,水塘會凍結形成一層“窗玻璃”冰,這層冰必須不能太薄,也不能太厚,因為它需要在能滿足自由移動的同時,還得足夠結實。在陽光充足的白天,冰層開始融化,碎裂成大塊浮冰,它們在輕風的吹拂下在“跑道盆地”里向前移動,并推動位于它們前面的石塊一起前進,在水底柔軟的泥濘地面上留下一道道移動痕跡。理查德說:“2013年12月21日,冰層大約在中午破裂成碎片,整個凍結的水塘表面不斷發出爆裂聲。我對吉姆說:‘就是這個了!’”這些觀察資料顛覆了以前的理論,即科學家曾提出是颶風級大風、沙塵暴、光滑的藻膜或者是厚厚的冰層等導致石塊向前移動。

  然而,事實上推動石塊移動的輕風,其風速大約只有每秒3到5米,而且驅使它們移動的冰層也不足3到5毫米厚,根本不足以把巨大的石塊抬離地面,以前曾有幾篇論文提議這是減少摩擦力的機制。這些石塊每秒僅移動幾英寸(每分鐘2到6米),如果從遠處觀察,或者是沒有固定參照點,這種移動速度幾乎覺察不到。圣巴巴拉工程公司Interwoof的吉姆-諾里斯說:“可能旅行者已經親眼看到過這種現象正在發生,只是他們沒有意識到。如果周圍的石塊都在緩慢移動,確實很難判斷一塊石塊是不是正在動。”任何地方的單個石塊都在移動,它們保持移動的時間從幾秒到16分鐘不等。

  有一次,研究人員觀察到相距3個足球場的石塊開始同時移動,并在前進200多英尺(60米)后停了下來。石塊經常需要經過多次移動,才會抵達最終停靠點。研究人員還觀察到由接地冰塊形成的與石塊無關的痕跡,公園管理中心以前曾懷疑這是旅行者偷盜石塊留下的。洛倫茲教授說:“最近的可疑移動事件發生在2006年,那次石塊移動的距離非常小。這種現象必須要有足以結冰的寒冷夜晚,還有證據證明,由于氣候變化,石塊移動的頻率從20世紀70年代至今可能正在不斷下降。”那么有關滑行石塊的謎底是不是已經被揭穿?

  理查德說:“在這個池塘存在的2個半月里,我們記錄了5次石塊移動事件,有些涉及到數百塊石塊。據此我們意識到,即使是在以高溫而著稱的死亡谷,浮冰也是石塊移動的一個強大推動力。但是我們并未看到真正的大家伙移動過,因此不清楚這種方式是不是對它們也有效?”

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