阴影
阴影 阴影
第C08版:密码 上一版3
死亡谷里的“活石”之谜
      
返回主页 | 郑州晚报 | 版面导航 |      
     【打印】  
死亡谷里的“活石”之谜
生命,助一臂之力!
“死亡谷”中移动的岩石

在美国加利福尼亚州的“死亡谷”里存在着一种奇特现象——岩石竟可以在寂静的沙漠上悄然“漂移”。这一现象的成因至今仍是个未解之谜……不过,我们的记者对此重新进行了一番调研,并提出了一种新的假说!

在美国加利福尼亚州东南部的“死亡谷”里,有一个十分古老、业已干涸的湖床,它被称做“跑道盆地”(Racetrack Playa)。1948年,两位地质学家在那里发现了一种奇怪的现象:在荒芜寂静的茫茫戈壁上,岩石竟能直线“漂移”,并在“跑道”上留下长长的滑行痕迹。此后的60年里,尽管“活石”的“漂移”尚无人亲睹,但它却真实地发生着——由于定期测定石头所在方位,科学家们对此确信无疑——且有动辄在地面上留下长达300米的痕迹。殊不知这些岩石分量并不轻,其中一些甚至超过成年人的体重。那么,它们究竟缘何能在平滑的沙漠上兀自行走呢?

这一神秘奇特的地质现象自发现之日起便受到各方瞩目。科学家们为每颗“活石”都赋予了名字,甚至还对从周围山坡上滚落的小石头一一命名。与此同时,各种旨在解释这一现象的奇谈怪论层出不穷,诸如外星人说、幽灵说、奇异的磁力线说,更有甚者揣测这是美国中央情报局的阴谋。

“浮冰说”

1955年,一位名叫乔治·史坦立(George M.Stanley)的先生酝酿出了一个奇思妙想:

“跑道盆地”是一座季节性干湖,在降雨稀少的炎夏,湖里的水会蒸发掉;但在冬季,由于雨量充沛,湖里会有积水,这些积水有时会结冰,形成大的浮冰层。乔治·史坦立认为,“活石”正是在浮冰层上缓缓地随风移动。“浮冰说”一直很盛行,因其优点显著:首先,依据这一理论,浮冰使石头与地面之间不紧密黏合,一阵微风足以使其移动;其次,自科学家们对此着手研究以来,记录到的所有“漂移”现象均发生在冬季:这难道只是巧合吗?

尽管“浮冰说”看似合理,我们的记者们仍大胆质疑。每每联想到某些衣冠楚楚的神秘人士在烂泥中行走,推动石头前行的画面,我们就感到无比新奇和兴奋。当然,这只是一方面……我们再看看这个人间地狱的气候状况吧。在冬季,气温很容易降至-10℃。而在夏季,即使在阴凉处,气温也能轻松飙升至48℃……但此乃荒漠之地,又何来阴凉之处?因此,为了免受炙烤和冰冻,睿智的地质学家们选择在初春时节对石头的方位进行测量。结论:被测得的“活石”移动现象理应发生在测量前的数月,也即冬季。当然,这并不说明“活石”在夏季就乖乖地待在原地不动,但至少显示出由于浮冰的存在,“活石”在冬季的移动幅度更大。接着,让我们探讨风力的问题。按照史坦立的假设,只需微风便可推动石头移动。根据其参照的气候资料,死亡谷里的风只能在高出地面1~2米处达到高速。但这些“活石”的高度不超过数十厘米,凛冽的狂风大概只能从它们头顶上方刮过。现在,这一论据已不成立。因为史坦立所参照的气候资料其实是在距离死亡谷南侧十几公里、海拔比死亡谷低500米的帕纳明特(Panamint)湖处获得的,而那里的气候条件与“跑道盆地”并不相同。现在人们已知的事实是:“跑道盆地”的准气旋的风速可达每小时145公里,且在距地面仅几厘米处刮过!

最后,再补充一下史坦立的理论所需的条件——紧随在滂沱大雨后的冰冻——很少发生,然而“活石”的移动却很频繁(至少1年1次)。而且,最近,人们注意到,依据石头滚动时留在戈壁上的轨迹,一些石头曾经相撞又弹回,恰如打弹子游戏。但是,“浮冰说”意味着石头的轨迹必须全都平行。

记者主张的“滑行说”

糟了!研究工作又重回原点……好吧,不如把问题想得简单点呢?下雨——1年中有好几回——使“跑道盆地”的黏土变得极其光滑。风吹动了石头。并不需要等到结冰:薄薄的一层水已足够。就这么简单,似乎一切合情合理,无懈可击……只需满足1个条件:石头本身已处于活动状态。只是它们是如何启动的呢?对于这一点的解释就不那么容易了……但也并非完全不可能。为此,我们借助查尔斯·奥古斯丁·库仑(Charles de Coulomb,1736~1806,法国物理学家。)早在18世纪便已想出的简单模型。当你推动一块大的混凝土砖在地面上滑行时,其实在不自觉地与砖块本身所受的重力作斗争。你或许会说,这怎么可能?重力的方向是垂直的,而推力却是横向的。殊不知在显微镜下,混凝土砖和地面都呈锯齿状。它们的表面其实都由一个微型下坡道和一个微型上坡道交替构成。混凝土砖表面的凸起恰好嵌进地面的凹陷部分,这使得混凝土砖的附着力很强,不打滑。因此,假如你的推力不够大,不能使混凝土砖攀上微型斜坡,那么土砖仍将纹丝不动。因此,使土砖前进的必要水平推力确实是土砖本身承受的部分重力。且上坡路越陡,这部分重力也越大。这部分重力被称为黏附力,它的大小必须有赖相对的两个表面的性质。例如,当混凝土砖位于水泥地上时,黏附力约为80%。也即在此情形下,推动混凝土砖前行的推力至少必须相当于土砖所受重力的80%。然而,一旦该土砖启动了,摩擦力也大大降低了。正常情况下,土砖会在地面的锯齿上弹跳着前行,而不会重新完全嵌入地面的凹陷中。

还是言归正传,说说死亡谷的“活石”吧。根据科学家的估算,任何岩石一旦启动,一阵风速约每小时50公里的信风便足以使之保持运动状态。问题是:风速高达每小时145公里的狂风是否足以使静止的岩石动起来?这还得看具体情况!

一阵和风以及一些微小的藻类

对于一颗重35公斤的石头而言——死亡谷的“活石”的普遍重量——只要石头与地面间的黏附力不超过20%,每小时145公里的狂风已足够使石头动起来。好消息,这个数值比较合理——几乎与光滑的轮胎在潮湿的道路间的黏附力数值相等。假如倾泻如柱的暴雨浸湿了“跑道盆地”上的黏土,这个推论是可信的。但不幸的是,对于那些重量超过50公斤的石头而言,这样的风力恐怕还不够……你还不知道15年前一颗边长60厘米、重320公斤、名为“Karen”的石头离奇失踪的事吧。因此,为使我们的假设成立,还必须找出使石头与地面间黏附力降低的其他因素。

很凑巧,这在生物学家那里可能有答案。实际上,他们曾发现一些微型藻类。这些藻类附着在岩石的背阴处,在那里生长繁殖。它们一旦受潮,便成了一种极佳的润滑剂,使“活石”身下的“跑道”比溜冰场还光滑!

现在,死亡谷“活石”之谜是否已被破解?有可能。但恐怕只有当人们实地拍摄到它们的移动过程,才最具说服力。为了彻底击败“浮冰说”,拍摄时间还必须选在盛夏的某场暴雨后,且在此地成为一个名副其实的火炉时……现在,你该知道以后的假期里有什么事可干了吧!

空气:流通,压缩过了!

这是一条早在短片《水浇园丁》(世界上最早的影片之一,诞生于1897年)中得到验证的原理。当空气从一个比较广大的空间流向比较狭窄的端口时,产生的吸风作用使空气流动自然加速。这被称为狭管效应。

死亡谷里的情形是这样的:作为主导风的南风因两个原因而加速。首先,从南部向“跑道盆地”所在的高原攀升的两个小山谷把南风集中引向一个方向。接着,在随着山谷一起攀升的过程中,风会受到一个垂直的压缩,这有点类似于飞机机翼上方的气流对机翼产生的压力。最后,风通过两个风道抵达高原:左风道里的风仍朝高原的主要方位吹去,而右风道里的风,窄的这股风,则被引向高原的东北方。这样造成的结果是:在离地面5~6厘米处,“跑道盆地”上刮起了其中某个风向、风速高达每小时145公里的狂风,并由此产生一股水平推力。对于一颗重35公斤的石头而言,推力接近10公斤。这股推力是否足以使这颗石头动起来呢?大概可以。每当一颗新“活石”出现,科学家们都会记录下它的原始轨迹。迄今,被记录下的所有“原始轨迹”都出现在同一片区域——两股气流的交汇区域。在此区域,风力达到最强。这片区域还长着两片神奇的“羽毛”,恰好指向两道主导风的风向。显然,推动石头运动的,不是别的因素,正是风!

水:妙不可言的润滑剂!

经过雨水的冲刷,“跑道盆地”底部几乎完全被一层薄薄的水覆盖。在地面以下数厘米深处,黏土仍保持干燥;但是越接近地面,泥土越稀薄;再往上,地面正是被这层水覆盖。这里简直成了滑水运动的天然场地!为什么?基于这一现象,科学家发现了毛细现象。大体说,就是使水分子具有一些黏性。当水分子数量很大时,它们相互紧密黏合,便于集体行动。正是由于这一原因,假如许多水被一起泼到窗玻璃上,它们能自由地向下流淌。而相反,如果只有少量水的话,它们则会凝结一些水滴,并附着在玻璃上。

这是同一回事:当覆盖在沙漠上的这层水膜足够稀薄,水分子之间会紧密黏合。即便在土地和石头的每个细瑕处也是如此……从而形成一层极其有效、妙不可言的润滑剂。

如何克服摩擦力

只有当水平推力足够大,能使混凝土砖沿地面的微型斜坡爬升时,土砖才能前移。这股推力相当于土砖重力沿着斜坡的分力,且方向相反。一旦推力达到这一力度,土砖便移动了……

与此同时,摩擦力骤减。自然,移动中的土砖不会再完全嵌进土地的凹槽里,而是在其上面弹跳前行。

微型藻类——蓝藻——如微鞘藻属,仍在最干旱的地区顽强生存着。它们聚集在一起,呈拼织纤维状。干燥时,犹如一种暗绿色的绳纸。就这样,蓝藻们静静地等待潮湿季节的回归。在死亡谷“活石”的“漂移”踪迹上,尤其在石头长时间逗留处,我们发现了一些这种活纸的纸片。而且,人们知道,这种“生物薄膜”一旦受潮,便会呈凝胶状且变得十分光滑(有些类似河畔的鹅卵石)。在沙漠里,大雨过后数天,这些微型藻类便与覆盖在地面上的水膜结合在一起,从而大大降低了地面与“活石”间的黏附力。在这种状态下,即使是50公斤以上的石头也能自如地随风滑行!摘自《新发现》

      
版权声明 @ 中原网 网站版权所有