Движущиеся камни

Движущиеся камни (также называемые скользящими камнями , шагающими камнями , катящимися камнями и движущимися камнями ) являются частью геологического явления , при котором камни перемещаются и оставляют длинные следы на гладком дне долины без вмешательства животных. Движение камней происходит, когда большие тонкие пласты льда, плавающие на эфемерном зимнем пруду, перемещаются и разрушаются из-за ветра. Следы скользящих камней наблюдались и изучались в разных местах, включая Little Bonnie Claire Playa в Неваде ^[1] и наиболее известный в Racetrack Playa , Death Valley National Park , Калифорния, где количество и длина следов примечательны.

Камни Racetrack усеивают дно playa, в основном в южной части. Исторические отчеты определяют некоторые камни примерно в 100 м (330 футов) от берега, однако большинство камней находятся относительно близко к их соответствующим исходным выходам. Выделяют три литологических типа:

• сиенит , наиболее распространенный на западной стороне пляжа;
• доломит , полуокатанные камни голубовато-серого цвета с белыми полосами;
• Черный доломит, наиболее распространенный тип, почти всегда встречается в виде угловатых блоков или пластин. ^[2]

Этот доломит составляет почти все камни, найденные в южной половине плайи, и берет начало на крутом мысе, высотой 260 м (850 футов), параллельном восточному берегу в южном конце плайи. Интрузивная магматическая порода берет начало на соседних склонах (большинство из них - сиениты, богатые коричневым полевым шпатом ). Следы часто достигают 330 футов (100 м) в длину, около 8-30 см (3-12 дюймов) в ширину и, как правило, намного меньше 2,5 см (1 дюйм) в глубину. Большинство движущихся камней имеют диаметр от 15 до 46 см (6-18 дюймов).

Камни с шероховатым дном оставляют прямые бороздчатые следы, в то время как камни с гладким дном имеют тенденцию блуждать. Иногда камни переворачиваются, обнажая другой край на земле и оставляя другой след на своем пути.

Тропы различаются как по направлению, так и по длине. Камни, которые начинаются рядом друг с другом, могут двигаться параллельно некоторое время, прежде чем один из них резко изменит направление налево, направо или даже обратно к направлению, откуда он пришел. Длина тропы также различается — два камня одинакового размера и формы могут двигаться равномерно, затем один может двигаться вперед или остановиться на своем пути.

Считается, что для перемещения камней необходим баланс определенных условий:

• Затопленная поверхность
• Тонкий слой глины
• Ветер
• Льдины
• Повышение температуры приводит к таянию льда

В Рейстрек-Плайя эти следы изучались с начала 1900-х годов, однако истоки движения камней не были подтверждены ^[3] и оставались предметом исследований, для которых существовало несколько гипотез ^[4] . Однако по состоянию на август 2014 года были опубликованы покадровые видеокадры движущихся камней, показывающие, что камни движутся с высокой скоростью ветра в потоке тонких тающих пластов льда. Таким образом, ученые определили причину движущихся камней как толчок льда . ^{[5] [6]}

Первое задокументированное упоминание о явлении скольжения камней датируется 1915 годом, когда старатель по имени Джозеф Крук из Фэллона, штат Невада, посетил место Racetrack Playa. ^[2] В последующие годы Racetrack вызвал интерес у геологов Джима МакАллистера и Аллена Агню, которые нанесли на карту коренную породу этого района в 1948 году и опубликовали самый ранний отчет о скользящих камнях в бюллетене Геологического общества Америки. В их публикации было дано краткое описание борозд и скребков на плайе, в котором говорилось, что точных измерений не проводилось, и предполагалось, что борозды являются остатками скребков, перемещаемых сильными порывами ветра — такими как переменчивые ветры, которые создают пылевые вихри — по илистому дну плайи. ^{[2] [7]} Споры о происхождении борозд побудили к поиску возникновения подобных явлений в других местах. Такое место было найдено в Little Bonnie Claire Playa в округе Най, штат Невада, и там также изучалось это явление. ^{[1] [8]}

Натуралисты из Службы национальных парков позже написали более подробные описания, а журнал Life опубликовал ряд фотографий с ипподрома. В 1952 году рейнджер Службы национальных парков по имени Луис Г. Кирк записал подробные наблюдения длины, ширины и общего направления борозды. Он просто стремился исследовать и зафиксировать доказательства феномена движущихся камней, а не выдвигать гипотезы или создавать обширный научный отчет. В это время начались размышления о том, как движутся камни. За эти годы были выдвинуты различные и иногда идиосинкразические возможные объяснения, которые варьировались от сверхъестественных до сложных. Большинство гипотез, одобренных заинтересованными геологами, утверждают, что сильные ветры, когда грязь мокрая, по крайней мере частично ответственны за это. Некоторые камни весят столько же, сколько человек, что некоторые исследователи, такие как геолог Джордж М. Стэнли, опубликовавший статью на эту тему в 1955 году, считают слишком тяжелым для ветров этого района. После тщательного картирования следов и исследования вращения следов в связи с вращением льдин Стэнли пришел к выводу, что ледяные покровы вокруг камней либо помогают улавливать ветер, либо льдины инициируют движение горных пород.

Боб Шарп и Дуайт Кэри начали программу мониторинга движения камней Racetrack в мае 1968 года. ^[9] В конце концов, 30 камней со свежими следами были помечены, и для обозначения их местоположений использовались колышки. Каждому камню было дано имя, и изменения в положении камней регистрировались в течение семилетнего периода. Шарп и Кэри также проверили гипотезу льдины, загоняя выбранные камни. Загон диаметром 1,7 м (5,5 фута) был сделан вокруг камня шириной 8 см (3 дюйма) и весом 0,45 кг (1 фунт) для создания следов с семью сегментами арматуры , размещенными на расстоянии 64–76 см (25–30 дюймов) друг от друга. Если слой льда вокруг камней либо увеличивал площадь поверхности, захватывающей ветер, либо помогал перемещать камни, увлекая их за собой в льдинах, то арматура должна была по крайней мере замедлять и отклонять движение. Ни того, ни другого, похоже, не произошло; камень едва не задел арматуру, когда он переместился на 8,5 м (28 футов) на северо-запад от загона в первую зиму. Два более тяжелых камня были помещены в загон одновременно; один переместился пять лет спустя в том же направлении, что и первый, но его напарник не сдвинулся в течение периода исследования. Это указывало на то, что если лед играл роль в перемещении камней, то ледяные воротники вокруг камней должны быть небольшими.

Десять из первых 30 камней сдвинулись в первую зиму, причем Мэри Энн (камень A) преодолел самое большое расстояние в 65 м (212 футов). В две из следующих шести контролируемых зим также было несколько перемещений камней. Летом не было подтверждено, что камни сдвинулись, а в некоторые зимы ни один или только несколько камней сдвинулись. В конце концов, все, кроме двух контролируемых камней, сдвинулись в течение семилетнего исследования. Нэнси (камень H) диаметром 6,4 см (2,5 дюйма) была самым маленьким контролируемым камнем. Он также сдвинулся на самое большое совокупное расстояние, 260 м (860 футов), и самое большое перемещение за одну зиму, 201 м (659 футов). Самый большой перемещенный камень весил 36 кг (80 фунтов).

Карен (камень J) представляет собой блок доломита размером 74 на 48 на 51 сантиметр (29 на 19 на 20 дюймов) и весит примерно 320 кг (700 фунтов). Карен не двигался в течение периода наблюдения. Камень мог создать свой 170-метровый (570 футов) длинный, прямой и старый след из-за импульса, полученного при его первоначальном падении на мокрую плайю. Однако Карен исчез где-то до мая 1994 года, возможно, во время необычно влажной зимы 1992-1993 годов. Удаление искусственным путем считается маловероятным из-за отсутствия сопутствующего ущерба плайе, который мог бы нанести грузовик и лебедка. Возможное наблюдение Карен было сделано в 1994 году в 800 м ( 1 ⁄ 2  мили) от плайи. Карен была заново обнаружена геологом из Сан-Хосе Паулой Мессиной в 1996 году. ^[10]

Профессор Джон Рид руководил шестью студентами-исследователями из Хэмпширского колледжа и Массачусетского университета в Амхерсте в последующем исследовании в 1995 году. Они обнаружили высококонгруэнтные следы от камней, которые перемещались в конце 1980-х и зимой 1992–93 годов. По крайней мере, некоторые камни были доказаны вне разумных сомнений как перемещенные на льдинах, которые могут быть шириной до 800 м ( 1 ⁄ 2  мили). Физические доказательства включали полосы линейных областей, которые могли быть созданы только путем перемещения тонких пластов льда. Следовательно, как ветер сам по себе, так и ветер в сочетании с льдинами считаются движущими силами.

Физики Бэкон и др., изучавшие это явление в 1996 году, опираясь на исследования в Оуэнс Драй Лейк Плайя, обнаружили, что ветры, дующие на поверхности плайи, могут сжиматься и усиливаться из-за гладких, плоских поверхностей плайи. Они также обнаружили, что пограничные слои (область прямо над землей, где ветры медленнее из-за сопротивления земли) на этих поверхностях могут быть всего 5 см (2 дюйма). В результате камни высотой всего в несколько сантиметров ощущают полную силу окружающих ветров и их порывов, которые могут достигать 140 км/ч (90 миль/ч) во время зимних штормов. Такие порывы считаются инициирующей силой, в то время как импульс и устойчивый ветер заставляют камни двигаться, возможно, со скоростью умеренного бега.

Ветер и лед являются предпочтительными гипотезами для этих скользящих камней. В "Surface Processes and Landforms" Дон Дж. Истербрук упоминает, что из-за отсутствия параллельных путей между некоторыми скальными тропами это может быть вызвано дегенерацией ледяных полей, приводящих к альтернативным маршрутам. Хотя лед распадается на более мелкие блоки, он все равно необходим для скольжения камней.

Дальнейшее понимание геологических процессов, происходящих в Рейстрек-Плайя, идет рука об руку с технологическим развитием. В 2009 году разработка недорогих цифровых камер с покадровой съемкой позволила запечатлеть кратковременные метеорологические явления, включая пылевые вихри и затопление плайи. ^[11] Эти камеры были нацелены на съемку различных стадий ранее упомянутых явлений, хотя затем последовало обсуждение скользящих камней. Разработчики фотографической технологии описывают сложность съемки скрытных камней Рейстрека, поскольку движения происходят только раз в три года и, как они считали, длятся около 10 секунд. Их следующим выявленным достижением стала съемка, вызванная ветром, что значительно сократило десять миллионов секунд нетранзитного времени, которое им приходилось просеивать.

Было высказано предположение, что вокруг камней образуются небольшие плоты льда, и камни плавуче уплывают с мягкого ложа, тем самым уменьшая силы реакции и трения на ложе. Поскольку этот эффект зависит от уменьшения трения, а не от увеличения сопротивления ветра, эти ледяные лепешки не должны иметь особенно большую площадь поверхности, если лед достаточно толстый, поскольку минимальное трение позволяет камням перемещаться произвольно слабым ветром. ^{[8] [12]}

Подкрепляя теорию «ледяного плота», исследование указало на сужающиеся тропы, прерывистые источники и концы троп без камней. Исследование выявило, что вода стекала с более высокой области в Playa, в то время как лед покрывал прерывистое озеро. Это говорит о том, что эта вода плавучестью поднимает льдины с вкрапленными камнями до тех пор, пока трение о ложе Playa не уменьшится достаточно для того, чтобы ветер мог сдвинуть их и вызвать наблюдаемые следы. Исследование также анализирует искусственный ров, предназначенный для того, чтобы помешать посетителям ездить по Playa, и приходит к выводу, что он может помешать скольжению камней. ^{[13] [14]}

В 2020 году НАСА исключило потенциальные причины перемещения камней, основываясь на результатах исследования окаменелых следов динозавров, из-за наличия микробных матов и ветровых волн на воде. ^[15]

В новостных статьях сообщалось, что загадка была решена, когда исследователи наблюдали за перемещениями горных пород с помощью GPS и покадровой съемки. Самое большое перемещение горных пород, которое засвидетельствовала и задокументировала исследовательская группа, произошло 20 декабря 2013 года и включало более 60 камней, причем некоторые камни перемещались на расстояние до 224 метров (245 ярдов) в период с декабря 2013 года по январь 2014 года в ходе множественных перемещений. Эти наблюдения противоречили более ранним гипотезам о сильных ветрах или толстых льдах, плавающих на поверхности камней. Вместо этого камни перемещаются, когда большие ледяные щиты толщиной в несколько миллиметров, плавающие в эфемерном зимнем пруду, начинают ломаться солнечным утром. Эти тонкие плавающие ледяные панели, ^[17] замороженные холодными зимними ночами, приводятся в движение слабым ветром и толкают камни со скоростью до 5 м/мин (0,3 км/ч; 0,2 мили/ч). Некоторые перемещения, измеренные с помощью GPS, длились до 16 минут, и ряд камней перемещался более пяти раз за время существования пруда-пляжа зимой 2013–14 годов. ^{[16] [18]}

Поскольку движение горных пород зависит от редкого набора обстоятельств, обычно сухой плайи, затопленной и замерзающей воды, более сухих зим и более теплых зимних ночей, такие обстоятельства будут происходить реже. Статистическое исследование Ральфа Лоренца и Брайана Джексона ^[19], изучающих опубликованные отчеты о движении горных пород, предполагает (с вероятностью 4:1) очевидный спад между 1960-ми–1990-ми годами и 21-м веком.

30 мая 2013 года газета Los Angeles Times сообщила, что должностные лица парка расследуют кражу нескольких камней из Национального парка Долина Смерти. ^[20]

В августе 2016 года на плайе было оставлено около 16 км (10 миль) следов шин, оставленных кем-то, кто незаконно ездил по ней. ^[21] Фотограф, посетивший это место в сентябре, также заметил инициалы «D» и «K», недавно вырезанные на одной из скал. ^[22] Хотя в то время сообщалось, что следователи установили личность подозреваемого, вандал не был идентифицирован в марте 2018 года, когда группа волонтеров очистила следы шин с ипподрома, используя садовые инструменты и 2800 л (750 галлонов США) воды. ^[23]

• Качающийся камень

• Мессина, П., 1998, Скользящие камни Рейстрек-Плайя, Национальный парк Долина Смерти, Калифорния: Физические и пространственные влияния на поверхностные процессы. Опубликованная докторская диссертация, Кафедра наук о Земле и окружающей среде, Городской университет Нью-Йорка, Нью-Йорк. University Microfilms, Incorporated, 1998.
• Мессина, П., Стоффер, П. и Кларк, К. С. Картографирование блуждающих скал Долины Смерти. GPS World  ^[d] , апрель 1997 г.: стр. 34–44
• Reid, JB Jr.; Bucklin, EP; Copenagle, L.; Kidder, J.; Pack, SM; Polissar, PJ; Williams, ML (1995). « Скользящие камни на ипподроме, Долина Смерти: что заставляет их двигаться? ». Geology . 23 (9): 819– 822. Bibcode : 1995Geo....23..819R. doi : 10.1130/0091-7613(1995)023<0819:sratrd>2.3.co;2.
• Шарп, Р. П. и А. Ф. Глазнер, 1997, Геология под ногами в Долине Смерти и Долине Оуэнс . Mountain Press Publishing Company, Миссула. ISBN 0-87842-362-1 
• Sharp, RP; Carey, DL; Reid, JB Jr.; Polissar, PJ; Williams (1996). « Скользящие камни на ипподроме, Долина Смерти: что заставляет их двигаться? ; Обсуждение и ответ». Geology . 25 (8): 766– 767. doi :10.1130/0091-7613(1996)024<0766:sratrd>2.3.co;2.
• Стэнли, GM (1955). «Происхождение следов из камня плайя, Рейстрек-Плайя, округ Иньо, Калифорния». Бюллетень Геологического общества Америки . 66 (11): 1329– 1350. Bibcode : 1955GSAB...66.1329S. doi : 10.1130/0016-7606(1955)66[1329:oopstr]2.0.co;2.

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Оползневые камни Рейстрек-Плайя» .

• «Как «парящие камни» Долины Смерти перемещаются по пустыне?» Архивировано 13 июня 2013 г. в Wayback Machine , Smithsonian Magazine , июнь 2013 г.
• National Geographic: «Что движет бродячими камнями Долины Смерти?»
• Racetrackplaya.org: Блог Racetrack Playa – домашняя страница
• SJSU.edu: «Скользящие камни Рейстрек-Плайя» – Паула Мессина .
• Smith.edu: «Тайна камней на ипподроме в Долине Смерти» – Лена Флетчер и Энн Нестер .
• Physics Forums.com: «Феномен скользящей скалы» – онлайн-обсуждение .
• Обсуждения динамики поверхности Земли: «Формирование следов от «парящих камней», перемещаемых льдом, наблюдалось в Рейстрек-Плайя, Национальный парк Долина Смерти»
• YouTube: Движущиеся камни Рейстрек-Плайя в Долине Смерти – видео Брайана Даннинга .
• Fox News.com: Почему камни Долины Смерти движутся сами по себе? – Филип Шеве .
• Plosone.org: «Скользящие камни на Рейстрек-Плайя, Национальный парк Долина Смерти: первое наблюдение движущихся камней»