Тайна ползающих камней приоткрыта десантом молодёжи

Недавно 17 студентов и аспирантов из различных университетов и институтов США прошли 10-недельный курс по программе "Академия Луны и планетарных наук" (LPSA) при центре Годдарда (Goddard Space Flight Center). Пожалуй, самым интересным моментом для них стало обучение самостоятельной работе "в поле". Учёные отправили студенческий десант прямиком на озеро Рейстрэк-Плайя (Racetrack Playa) — одно из самых таинственных мест на Земле.

О загадке ползающих камней мы подробно рассказывали. Несмотря на почти семьдесят лет исследований, полной ясности с механизмом скольжения "живущих" в Долине Смерти валунов так и нет. Молодым естествоиспытателям выпал шанс добавить к имеющейся картине что-то новое и, быть может, ответить наконец на вопрос — почему эти камни движутся.

Вес этих своенравных каменюк колеблется от сотен граммов до трёх с лишним центнеров. Но большинство ползающих возмутителей спокойствия тянут на 10-13 кило (фотографии NASA/GSFC/Cynthia Cheung, Maggie McAdam).

В задачу экспедиции LPSA Death Valley Excursion входила не только выработка новых гипотез, но и проверка уже ранее высказанных. Студенты охотно приняли на себя роль геологов-детективов и развернули настоящую охоту за скальными обломками, оставляющими после себя характерные следы.

Для множества самодвижущихся представителей "доломитового племени" исследователи скрупулёзно измерили длину, ширину и глубину следа, записали при помощи GPS точные координаты валунов и, конечно, отсняли десятки детальных фотопортретов.

Для раскрытия тайны озера студенты применяли множество подручных средств, от данных спутниковых съёмок до строительных уровней, компасов, рулеток и даже цветных канцелярских кнопок, помогавших визуализировать дорожки, прочерченные камнями (фотографии NASA/GSFC/Maggie McAdam, Leva McIntire/LPSA).

По результатам описанных выше и других измерений были окончательно отброшены несколько привлекательных версий. Магнитные аномалии отпали, поскольку никаких отклонений по этой части замечено не было. Та же история с радиацией: опять-таки ничего странного в показаниях счётчика не нашлось.

Что касается уклона, то он крайне мал. Перепад высот достигает от силы двух сантиметров на дистанции более семи километров, стало быть, влиять на перемещение камней, даже при скользкой поверхности, этот перепад не способен. К тому же, как выяснили студенты, камни движутся преимущественно в гору.

Основной версией осталось объяснение, гласящее, что секрет камней – в периодическом снижении силы трения их о грунт. Пересохшее дно озера не всегда является таковым. Хотя большую часть года оно сухое, эпизодически здесь идут сильные дожди, превращающие глинистую поверхность в каток. Остаётся добавить сюда сильные порывы ветра, и вот уже готов механизм скольжения валунов.

Многие из крупных камней ухитряются перемещаться куда дальше, чем мелкие, говорят исследователи (фотографии NASA/GSFC/Maggie McAdam, Mindy Krzykowski/LPSA).

Увы, гипотезу эту давно преследуют разнообразные нестыковки. Сами студенты провели опыт с намоканием глины и установили, что хотя она и становится скользкой, но недостаточно для того, чтобы начали перемещаться самые крупные из камней. Точнее, для этого нужен ветер, дующий со скоростью более 240 км/ч, а он тут не настолько быстр – до 150 км/ч, не больше.

Ранее для объяснения повышенного скольжения учёные пробовали привлечь лёд. Мол, зимой камни вмораживаются в небольшое ледяное поле (а по ночам температуры тут могут падать ниже ноля), движимое всё тем же ветром. Об этом говорили некоторые дорожки, идущие строго параллельными курсами.

Но потом оказалось, что многие камни двигались одновременно, но совсем не синхронно. Расходящиеся и сходящиеся курсы ставили крест на "ледяном" объяснении. Тем не менее лёд оказался слишком привлекательной идеей, чтобы отбросить её совсем.

Помимо всего прочего ребята из программы LPSA выкопали на месте несколько датчиков, закопанных в глину озера несколькими месяцами ранее. Сенсоры Hygrochron всё это время записывали в память температуру и влажность.

Датчики Hygrochron закапывали на разных глубинах, чтобы получить максимум подробностей о состоянии местного грунта (фотографии NASA/GSFC/Maggie McAdam).

Датчики, лежавшие на глубине около восьми сантиметров, показали, что грунт тут бывает влажным в марте и апреле почти непрерывно. Сенсоры, закопанные чуть выше, на глубине двух сантиметров, принесли другую ценную информацию — в марте температура дна озера и правда падает ниже нуля по Цельсию.

Итак, студенты сообщают, что основным источником воды, необходимой для феномена ползущих камней, являются снега на окружающих горах. В конце зимы – начале весны снег тает, а талые воды образуют на дне озера лужи, которые эпизодически замерзают.

Однако речь не идёт о попадании сразу многих камней в такой лёд. Напротив, как считают молодые исследователи, вокруг каждого валуна индивидуально нарастает нечто вроде воротника изо льда. Возможно, происходит это потому, что сам остывший камень — хороший аккумулятор холода.

Студенты сравнили эту научную экспедицию с поиском сокровищ (фотографии NASA/GSFC/Maggie McAdam, Mindy Krzykowski/LPSA).

Лёд снижает трение о грунт, но не только. Когда его подхватывает поток талой воды, лёд играет и роль плота, хотя бы частично приподнимая камень и уменьшая давление его на глину. Водяные потоки, ударяющие в ледяную корку, могут и разворачивать камни с бока на бок (что наблюдается по следам "ходоков").

Также версия об индивидуальных корочках льда подтверждается дорожками, которые по мере продвижения становятся всё глубже. Просто лёд, сцепленный с камнем, по мере его движения тает, и камень вырезает в грунте всё более глубокую борозду.

Лёд может объяснить и загадку одиноких дорожек без валуна в конце. Раньше учёные думали, что кто-то просто похищает некоторые из ползающих камней на память. Несмотря на то, что знаменитое озеро лежит довольно далеко от населённых пунктов и сюда непросто добраться.

Теперь студенты говорят, что такие дорожки могли оставить крупные глыбы льда с вмороженными мелкими камнями. После того как лёд растает, следов от такого "пахаря" практически не останется.

Помощь льда помогает объяснить "недостачу" в силе воздушных потоков. Авторы студенческого исследования посчитали, что с ледяными наростами даже крупные камни могут сдвигаться с места под действием того ветра, что бывает над Рейстрэк-Плайя.

Кстати, ранее учёные установили, что пограничный слой воздуха над столь гладкой равниной крайне мал, то есть сильный ветер может бежать в считанных сантиметрах от поверхности и потому сдувать даже некрупные камни со скромной парусностью.

Параллельно одна из студенток Лева Макинтайр (Leva McIntire) выдвинула версию, что некоторые льдины с вмороженными валунами может двигать режеляция (regelation). Это оттаивание и замерзание холодной воды с двух сторон объекта при воздействии давления. Такой процесс создаёт силу, способную сдвинуть камень (что наблюдается обычно в ледниках).

Если нечто похожее происходит в холодные весенние ночи на дне Рейстрэк-Плайя, движение камней можно было бы объяснить и без архимедовой силы, помогающей валунам приподняться над грунтом.

Ну кто в таких потрясающих "декорациях" не вспомнил бы, что это всё-таки Дикий Запад! К позору мужской части экспедиции, перестрелку в стиле вестерн устроили две девушки из числа группы – Миндона Кржыковски (Mindona Krzykowski), слева, и Лева Макинтайр (фото NASA/GSFC/Maggie McAdam).

Поскольку исследование озера ещё будет продолжено, студенты решили подготовить дополнительную почву для любителей разгадывать природные шарады. Многое тут могли бы дать любительские снимки камней, сделанные в различных частях Рейстрэк-Плайя в разные месяцы. Но чтобы сопоставлять снимки между собой, необходима точная привязка к географическим координатам. А большинство туристов вряд ли будет записывать такие данные.

Теперь задача упрощается. В рамках нынешней экспедиции студенты отсняли множество кадров панорамы озера — возвышающихся по его берегам гор. Для каждого снимка были зафиксированы спутниковые координаты и направление взгляда. Эти данные ребята скормили цифровой модели, которая помогает по виду пейзажа узнать, где был сделан тот или иной кадр. Для централизованного сбора такой любительской съёмки студенты открыли сайт RacetrackPlaya.org.

Самим участникам поездка в Долину Смерти принесла множество полезных навыков. И, конечно, для будущего юных исследователей важным является умение работать в команде, — так поясняет цель высадки в пустынной местности Синтия Чэун (Cynthia Cheung), один из авторов программы LPSA.

Источниками камней являются склоны окружающих озеро гор и холмов, разрушающихся под действием эрозии. Так что камни эти – самые обычные, и их способность к движению – заслуга самого Рейстрэк-Плайя (оно в центре кадра) (фото с сайта geology.com).

А казалось бы, какая связь между подобным путешествием и планетами Солнечной системы — главной будущей заботой "курсантов" LPSA? Как объясняет в своём пресс-релизе NASA, умение находить аналогии между процессами на Земле и в других мирах очень пригодится при исследовании космических объектов.

Так, один из руководителей экспедиции Брайан Джексон (Brian Jackson) полагает, что похожие на чудеса Рейстрэк-Плайя процессы могут идти в озёрах Титана, спутника Сатурна. Правда, в роли воды там сложные углеводороды, а вместо камней водяной лёд, но сути дела это не меняет.

Что до самого высохшего озера, то оно так и остаётся загадкой сродни инопланетным. Нынешняя работа помогла многое прояснить, но точку ставить рано. Ведь самое удивительное, что непосредственно момент движения камней до сих пор так никто и не отснял. А значит, десант любопытных студентов в гости к ползающим камням – явно не последний.