Долина Смерті: загадка каменів, що рухаються самі по собі

У Долині Смерті у штаті Каліфорнія є озеро Рейстрек-Плайя (Racetrack Playa). Його назва походить від двох, здавалося б, непоєднуваних слів: англійського racetrack — «гоночна траса» та іспанського playa — «берег».

З «берегом» більш-менш зрозуміло. Словом playa в Америці називають низовини, які після дощів наповнюються водою, перетворюючись таким чином на озеро. Коли вода починає поступово сходити, площа озера зменшується, і навколо нього утворюється берег. А через деякий час, коли вода висихає, залишається власне тільки берег.

А ось із «гоночною трасою» все набагато складніше. Глинисте дно Рейстрек-Плайя майже весь час сухе і нічого на ньому не росте. Воно покрите майже рівномірним візерунком із тріщин, що утворюють неправильні шестикутні осередки. Але там є ще щось, набагато цікавіше.

На дні валяються камені – важкі брили масою до тридцяти кілограмів. Але насправді вони там не лежать нерухомо: часом самі рухаються, залишаючи за собою на землі неглибокі (не більше кількох сантиметрів), але дуже довгі (до декількох десятків метрів) борозни.

Поки щоправда, рух цього каміння ще ніхто не бачив і не зняв на відео. Але в тому, що каміння переміщується, сумнівів немає – борозни тягнуться майже від кожного з них.

Це не справа рук людей чи якихось тварин. Нікого за такою дивною розвагою не заставали (принаймні досі), бо нікому ці уламки не потрібні — ні людям, ні тим більше звірам.

Деякий час існувало єдине логічне припущення, що повзати каміння змушують надприродні сили. Однак на початку ХХ століття тут з’явилися вчені і сказали, що причина таємничого руху – у магнітних полях. Ця версія не мала нічого спільного з дійсністю, та й до пуття нічого не пояснила, проте в ній немає нічого несподіваного: електромагнітна картина світу на той час все ще царювала в науці.

Перші наукові роботи з описом траєкторій каміння з’явилися у 1940-х — 1950-х роках. Однак це не допомогло дізнатися про природу руху: все, що змогли зробити дослідники — це вигадати багато нових гіпотез, і деякі з них були дуже складними.

У будь-якому разі, вчені практично одноголосно стверджували, що цей дивний феномен пов’язаний з бурхливими дощами, які зрідка бувають у Долині Смерті, а також наступними повенями і всім іншим, що з цим пов’язано.

Більшість концепцій про пересування цього каміння (як їх тільки не називали: їдучі, повзучі, що пливуть, рухаються, ковзаючі, танцюючі) сходилося на деяких загальних моментах. Так дослідники змогли виділити низку факторів, які явно сприяють переміщенням брил.

Перший фактор – це досить слизька основа під каменем, простіше – глинисте болото. На користь цього аргументу свідчить як мінімум форма сліду. Доріжки, які залишають за собою камені, мають чітку форму з рівними краями, а значить, спочатку ґрунт був м’яким і лише потім застиг.

Але слизька основа – це лише умова рухливості. А головний фактор, за рахунок якого починається рух – це вітер, який підштовхує каміння, що лежить на слизькій глині.

Втім, думку щодо вітру підтримували тоді далеко не всі. Скажімо, геолог Джордж Стенлі з університету Мічигана в неї нітрохи не вірив, обґрунтовуючи свою думку тим, що каміння надто важке, щоб його могли рухати повітряні маси.

Висувалася ідея про те, що вітер штовхав не самі камені, а ще й шматки льоду, що наростали на валунах, і відігравали роль свого роду вітрил, що збільшують площу контакту з повітрям. Водночас передбачалося, що лід полегшує ковзання по болоті. Як побачимо далі, саме ця версія виявилася найближчою до правди.

Крім цього, були ще міркування, що на переміщення каменів могли впливати землетруси. Однак цей здогад досить швидко відкинули, тому що сейсмічна активність посилюється в тому районі вкрай рідко, до того ж вона дуже слабка для того, щоб демонструвати таку дію.

У 1972 році Роберт Шарп, вчений з Каліфорнійського технологічного інституту, який прославився, до речі, як експерт у галузі геології поверхонь Землі та Марса, разом з Дуайтом Кері, тоді ще студентом університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі, здійснив прорив у вивченні цієї аномалії. Протягом шести років вони відслідковували переміщення каміння та дізналися про це явище чимало цікавого. І найголовніше, вони з’ясували, що лід не має жодного стосунку до руху.

Ці ж дослідники впровадили милу практику — вони стали давати каменям імена, природно — жіночі.

Шарп і Кері, проаналізувавши отримані дані, створили приблизну модель. Згідно з нею, у дощовий сезон у поглибленні озера накопичується вода, а також величезні її обсяги зливаються в нього зі схилів навколишніх гір.

Це стає причиною повені, через яку твердий глинистий ґрунт розмокає так сильно, що коефіцієнт тертя різко знижується. В результаті цього під дією вітру може зрушити з місця і проїхати деяку відстань навіть Карен (Karen) – один з найбільших каменів, що важить близько 350 кілограмів.

Згідно з їхньою концепцією, рух каміння починався не під час зливи, а після неї — адже для того, щоб розмочити досить тверду і абсолютно суху поверхню, потрібен був якийсь час.

Минуло ще майже двадцять років, коли після прогулянки Долиною Смерті Пола Мессіна (теперішній професор з університету Сан-Хосе) в 1993 році зацікавилася камінням, яке вона назвала танцями. Так зацікавилася, що стала посилено вивчати всі атмосферно-геологічні процеси на дні Рейстрек-Плайя. І, зрештою, зробила зі своїх розвідок цілу дисертацію.

Деякі камені, що знаходяться поруч, рухаються паралельно, інші роз’їжджаються в різні боки. Цей факт, помічений ще Шарпом і Кері, свідчить про непричетність льоду до процесу. Камені, що рухаються за рахунок нього і знаходяться поблизу, були б незмінно вморожені в одну крижину і рухалися б неодмінно разом.

До тих результатів, до яких вона прийшла у своїй роботі, не могли прийти попередні дослідники, бо Пола використовувала можливості системи GPS, відстежуючи положення каменів з точністю до кількох сантиметрів.

Вона виявила, що загалом каміння не рухалося паралельно. На її думку, це підтверджує те, що лід не має відношення до справи. Крім того, вивчивши зміну координат аж 162 валунів, вона зрозуміла, що на ковзання валунів не впливають ні їх розмір, ні їх форма.

Проте з’ясувалося, що рух багато в чому залежить від того, в якій частині Рейстрек-Плайя вони знаходяться. Відповідно до моделі, створеної дослідницею, вітер над озером поводиться дуже складним чином.

Після бурі він поділяється на два потоки, що пов’язано з особливостями геометрії гір, які оточують Рейстрек-Плайя. Через це каміння, що локалізуються по різних краях озера, переміщуються в різних, практично перпендикулярних напрямках. А в центрі вітри стикаються і закручуються в міні-торнадо, змушуючи також крутитися каміння.

Цікаво те, що в процесі руху каміння суттєво зсуваються, потрапляючи під дію то одного, то іншого вітру, то взагалі – потрапляючи у вихор у центрі.

Однак, незважаючи на те, що майже щороку професор Мессіна вивчає розташування каменів, вона так і не може відповісти на цілу низку непростих питань.

Чому деякі камені пересуваються, а інші стоять на місці? Чи це пов’язано з тим, що після висихання земля в одних місцях сухіша, ніж в інших? Потоки вітру рухаються вузькими чи широкими потоками, і як це впливає на каміння? Чому каміння «розкидане» по всьому дну озера, тоді як у результаті таких регулярних вітрів, спрямованих практично завжди однаково, основна частина брил повинна бути біля одного з країв? Чи пов’язано це з тим, що каміння якось «повертаються» назад, або їх просто забирають люди? Та й у який час каміння частіше рухається: взимку, коли найбільше опадів, чи влітку?

І ще – «доріжки» від валунів залишаються після того, як дно Рейстрек-Плайя повністю висихає. А ось самі валуни залишаються, до речі, не завжди. Відомо, що кілька разів люди бачили лише борозни, отже, валуни хтось навіщось собі привласнив. Але хто й навіщо – невідомо.

В 2010 році в Долину Смерті була споряджена студентська експедиція LPSA Death Valley Excursion в програму якої входило не тільки вироблення нових гіпотез, а й перевірка раніших. Результатом їхньої роботи стала наступна версія руху каміння.

Отже, студенти вважають, що основним джерелом води, необхідної для феномену каміння, що переміщається, є сніг на навколишніх горах. Наприкінці зими – на початку весни сніг тане, а талі води утворюють на дні озера калюжі, які епізодично замерзають.

Проте не йдеться про потрапляння відразу багатьох каменів у такий лід. Навпаки, як вважають молоді дослідники, навколо кожного валуна індивідуально наростає щось на зразок коміра з льоду. Можливо, це відбувається тому, що сам остиглий камінь — добрий акумулятор холоду.

Лід знижує тертя по ґрунту, але не тільки. Коли його підхоплює потік талої води, лід грає роль плоту, хоча б частково піднімаючи камінь і зменшуючи тиск його на глину. Водяні потоки, що вдаряють у крижану кірку, можуть розвертати каміння з боку на бік.

Також версія про індивідуальні скоринки льоду підтверджується доріжками, які в міру просування стають все глибшими. Просто лід, зчеплений з каменем, поступово тане, і камінь вирізує в ґрунті дедалі глибшу борозну.

Лід може пояснити і загадку самотніх доріжок без валуна в кінці. Раніше вчені думали, що хтось просто викрадає деякі з каменів, навіть незважаючи на те, що знамените озеро лежить далеко від населених пунктів і сюди непросто дістатися.

Тепер студенти кажуть, що такі доріжки могли залишити великі брили льоду з вмороженим дрібним камінням. Після того, як лід розтане, слідів від такого «орача» практично не залишиться.

Допомога льоду допомагає пояснити “нестачу” сили повітряних потоків. Автори студентського дослідження вважали, що з крижаними наростами навіть велике каміння може зрушуватися з місця під дією того вітру, що буває над Рейстрек-Плайя.

До речі, раніше вчені встановили, що прикордонний шар повітря над настільки гладкою рівниною вкрай малий, тобто сильний вітер може дути за лічені сантиметри від поверхні і тому здувати навіть невеликі камені зі скромною вітрильністю.

Паралельно одна зі студенток Лева Макінтайр (Leva McIntire) висунула версію, що деякі крижини із вмороженими валунами може рухати режеляція (regelation). Це розморожування та замерзання холодної води з двох сторін об’єкта при впливі тиску. Такий процес створює силу, здатну зрушити камінь (що спостерігається зазвичай у льодовиках).

Якщо щось схоже відбувається в холодні весняні ночі на дні Рейстрек-Плайя, рух каміння можна було б пояснити без архімедової сили, що допомагає валунам піднятися над грунтом.

Незважаючи на “стрункість” теорії студентів, крапку ставити рано. Дослідження будуть продовжуватися і лише час покаже, чи правдивою чи хибною вона виявилася. Адже найдивовижніше, що саме момент руху каміння досі так ніхто й не зняв на відео.