誰推動了死亡谷上的石塊 | 科學人 | 果殼網 科技有意思

美國死亡谷里的這片湖床以會走路的石頭而著稱。利用氣象站數據、延時照片和石塊上安裝的GPS設備讀數，現在研究者已經搞清楚了石頭移動的原因。圖片來源：mikereyfman.com

（秦鵬/譯）我沒有想到會是這個樣子。習習輕風，一聲爆裂，然後就這麼發生了。經過了7年的上下求索，我探求已久的謎團就在我眼前揭開了神秘的面紗。我興緻昂揚地衝到了湖床的邊上，以求看得更加真切一點——緩慢但確鑿無疑，石頭在移動，而且現在我知道了原因。

美國的死亡谷國家公園是個激動人心的絕妙所在，其中的賽馬場干鹽湖也不例外。一條40千米長的石頭路在約書亞樹國家公園裡慢慢爬升，路的盡頭便坐落著這片海拔1100米的乾枯湖床。那條路能夠承受車輛的重壓。在到那裡去的10來次旅程中，我爆過5次胎，壓壞過兩次減震器。

干鹽湖本身平坦得令人難以置信——在它4千米長的整個範圍內，高度變化不超過幾厘米。事實上，它平得能讓一汪水被風從這頭吹到那頭。平坦的湖床在沙漠中算不上異乎尋常，只不過賽馬場比大多數湖床都高一些，而且一側被白雲石峭壁所阻，滾落到干鹽湖邊緣的石塊便來自於那片峭壁。

讓賽馬場不一般的是，那些石塊中有一些——哪怕是重達幾十甚至幾百千克的，不肯老實待在掉落之處。在龜裂的泥地上，人們發現了有時長達幾百米的劃痕，而它們便位於劃痕的盡頭。

在賽馬場湖床，這樣會移動的石塊相當常見。圖片來源：《新科學家》

儘管死亡谷有著地球上最熱最乾燥地點之一的名聲，那裡偶爾還是有著降雨和洪水的。顯而易見，石塊的移動肯定發生在干鹽湖潮濕柔軟的時候。但是它們是怎麼動起來的？沒人曾在這個偏遠嚴酷的地方記錄下它們的移動。這個謎題已經令科學家和遊客困惑了接近一個世紀。

一些比較愚蠢的想法提到了地震、潮濕時膨脹的粘土，甚至外星人的牽引光束。嚴肅一些的探討則著眼於風，但是只靠風能否推動那些石塊，或者說是否還需要冰的作用，形成了歷時久遠而且時而尖銳的爭辯。

冰有可能以多種方式幫助石塊動起來——被風吹動的大片浮冰可能會推動石頭前進；或者石塊周圍融化的冰會像救生圈一樣讓石塊浮起來。一如科學界的慣常現象，這些基本的想法得到了好多的添油加醋，比如非常平坦的干鹽湖會在靠近地表之處形成格外強烈的風，或者泥土中的藻類把它變得特別滑膩，或者被風吹起的塵土或水給了石頭額外的推動，等等。

這樣的地質學爭論終歸都不能令人滿意，最終還要落實為計算：在給定的場景中，多快的風才能夠推動給定的石塊。而計算出來的風速，卻被斷定為不大可能出現。人們需要的是堅實而量化的數據。

賽馬場干鹽湖有洪水現象（左）；吉姆·諾里斯在石頭上裝GPS感測器（中）；乾燥的泥土記錄下了經年累月的痕迹（右）。圖片來源：《新科學家》智能石頭和長眼睛的風箏

這正是我打算著手解決的問題。2006年到干鹽湖進行過一次地質學實地考察之後，我產生了興趣。當時我正效力於美國國家航空航天局（NASA）一個研究塵捲風的項目。這種沙漠里的旋風在地球上時常引起事故，在火星上則是氣候的重要推動者。

那個項目要在夏天的沙漠中開發天氣感測器並使用延時攝影機。但是冬天我的設備派不上用場，所以我就能把它們挪到賽馬場。干鹽湖位於自然保護區內，採集石頭以及安裝重型設備之類的侵擾行為都是受到禁止的。另外我還需要得到國家公園管理局的許可。與當時在美國亞利桑那大學的布萊恩·傑克遜（Brian Jackson）一道，我在2007年開始監測干鹽湖的環境，了解它發洪水或者結冰的頻率。

我們拿附近氣象站的數據做了首次統計分析，結果表明強風發生得太少，僅此一項因素解釋不了石頭的移動。

每年春天我們都盡職盡責地從儀器中獲得數據，發現每年冬天干鹽湖能保持幾星期的濕潤，而氣溫降到冰點之下可有50次之多。干鹽湖的高海拔、峭壁的遮蔽和一種叫做「冷空氣池」的現象都加劇了干鹽湖表面的冷卻。因此我的懷疑對象是冰——石頭一旦被冰托起來，哪怕輕風也能讓它們漂動。事實上，在距離美國西南部沙漠差不多半個世界的北冰洋沿岸，冰和浮在冰面上的石塊造成的痕迹是一種廣為人知的現象。

6年之後，我們開始好奇為什麼沒有見到多少石頭運動的證據，更別提當場見證了。1970年的一項研究在5個冬季中的3個冬季里都發現了石頭的運動。難道我們的實驗沒碰上好運氣？

研究者記錄到了石塊移動的詳細數據，並解釋了它們移動的原因。圖片來源：《新科學家》

看著去年的數字，這似乎不大可能。我們的天氣記錄表明，由於氣候變化，冰凍夜晚的次數在過去幾十年里一直在系統性地減少。如果冰確實是因素之一，這將能夠解釋為什麼20世紀70年代以來有關石頭移動的報道就很少了。

面對著這渺茫的希望，我們在去年11月再次架設了儀器。另一個研究團隊甚至建立了一座更加完善的氣象站，他們的帶頭人是美國斯克里普斯海洋學研究所的理查德·諾里斯（Richard Norris），以及他的侄子吉姆·諾里斯（Jim Norris），後者供職於美國加利福尼亞州聖巴巴拉市的電子企業Interwoof。他們還從附近的山谷里取來了幾塊石頭，給它們裝上了GPS跟蹤器——我覺得若論無聊乏味，這樣的實驗在科學史上或可執牛耳。

我的想法大錯而特錯。今年1月一個周日的夜晚，一位公園巡邏員轉發了一封電子郵件，報告說一名遊客見到了石頭的移動。我拋下手裡的一切，趕到死亡谷。我在那裡遇到了諾里斯的團隊，他們也見到了石頭運動。我們驅車趕往部分遭遇了洪水和冰凍的干鹽湖去取回我們的儀器。有趣的是，延時攝影記錄到了氣象站沒能獲取的信息：洪水主要是去年11月一次降雪的結果。裝著GPS的石頭移動了70米，速度是頗為穩重的每秒5厘米左右。

我們站在峭壁上，看著朝陽融化了薄薄的浮冰層，這時候它發生了。一陣秒速不超過4米的風吹起來。然後我們聽到了破裂聲，見到冰層緩緩滑動，推動著一些石頭遠離了其他冰層。

延時攝影表明一片浮冰推動著石頭前進（紅線處）。圖片來源：《新科學家》

我們不能走到干鹽湖裡面去，那樣的話我們醜陋的腳印會在泥巴上保留好多年，但是我可以趁著有風放一隻裝著照相機的風箏，好從空中拍下這些全新痕迹的照片。我們已經親眼見到了這種現象的發生，但更重要的是，我們現在還擁有事前和事後的照片、運動速度的測量值，以及準確的當地天氣數據。

謎底就這麼揭曉了。被風推動的薄冰層就是答案。可能有些人更喜歡神秘現象。但是，了解什麼樣的獨特環境讓這樣不同尋常的自然現象在漫長歲月里的某一刻悄然發生，只會讓我們更加讚歎，這是一件多麼神奇的事情！

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2008年，我發現了研究賽馬場干鹽湖的另一個理由。我白天的工作包括規劃用卡西尼探測器上的雷達對土衛六泰坦的觀測。寒冷的土衛六擁有液態甲烷構成的海洋和降雨，還有一片黑暗而非常平坦的地貌，被稱為「安大略湖」。從形狀上看，它像極了賽馬場干鹽湖——只不過足足有50倍大。安大略湖似乎確實是一片湖，或許由泥漿構成，在當前的氣候條件下正在乾涸。

賽馬場為我們提供了一定的「地面實況資料」，有助於我們解讀安大略湖的遙測圖像。比如說，它證明了安大略湖1比2000的平緩坡度並不像看起來那樣不可思議。賽馬場還能幫助我們理解安大略湖中液體和沉積物的運動。

土衛六上會不會有著它自己的走石之謎？在土衛六低重力和濃密大氣的環境中，哪怕微風也能推動石頭——事實上風確實在土衛六上堆積出了巨大的沙丘。不過有一個關鍵的區別。和水不同，甲烷凍結時會下沉，因此我們在賽馬場干鹽湖看到的機制在泰坦上行不通。（編輯：Steed）

編譯來源 《新科學家》，Rocks of ages