地下藏冰龙
放暑假了,小马可在山西的小驴友郝奇发来微信,邀请他参加他们地质小组的“冰洞行动”。这种机会,小马可当然不能错过了。他立马就乘高铁列车来到太原,和郝奇他们会合,一起前往忻州市宁武县,来到离城西50千米的春景畦乡。
两位叔叔已经在那里等着他们了。郝奇介绍说,那位戴眼镜的中年叔叔,是中国科学院地质研究所的洞穴专家邹教授;那位年轻一些的,是宁武县旅游局的闫叔叔,他们是特意来帮助地质小组探索冰洞之谜的。
洞中的冰挂
万年冰洞
这时,正是炎热的三伏天,他们爬上海拔2300米的山峰,爬得满头大汗,浑身燥热。可当他们走近洞口,一股凉爽的空气扑面而来。在邹教授和闫叔叔的带领下,孩子们一头钻进洞去——哇!真是里外两重天——洞外像蒸笼一样热,洞里却冻得人直打哆嗦——也难怪,整个山洞里都结满了厚厚的冰喔!
他们穿上事先准备好的厚外套,沿着一条冰栈道往下走,钻冰洞、过冰梯,一路欣赏着洞中的美景:只见洞壁上,满是各式各样的冰瀑、冰柱、冰佛和冰钟;地面上,耸立着栩栩如生的冰笋、冰床、冰人与冰兽;洞顶上,悬垂着晶莹剔透,千姿百态的冰挂、冰锥、冰帘和冰花,在五彩灯光的照射下,真像走进一个梦幻般的童话王国。
冰洞很大,现在开发出100多米供游人参观,分上中下三层,每一层都是冰雕玉砌,别有洞天。
邹教授告诉孩子们,根据地质考察,这个冰洞是在新生代第四纪冰川期形成的,距今已有三百万年历史了,所以叫做万年冰洞。2005年,在第四批国家地质公园评审中,宁武万年冰洞被评为国家地质公园。它是全国迄今发现的最大的冰洞,也是世界上在永久冻土层以外迄今发现的罕见大冰洞。
意外的发现
“它是怎么被人发现的呢?”小马可问。
“这就要问你闫叔叔了,他就是那个最早发现冰洞的人!”邹教授笑着说。
原来,闫叔叔毕业后来到宁武县旅游局工作,无意中听当地老乡说,山中有个冰洞,藏着一条巨大的冰龙。喜欢探险的他,就在工作之余,四处寻找这个神奇的洞穴。日子一天天过去,他爬遍了附近的许多山头,一直没有找到。正当他心灰意冷想放弃的时候,却意外地在一个山的阴面,发现了一个黑黝黝的洞口。
闫叔叔说:“走近洞口,就感到从那深不见底的洞里嗖嗖地往外冒凉气,周围背阴的崖壁上还挂满了冰花,这可是在天气还很热的初秋时节啊!我想,难道这就是传说中的那个藏着冰龙的洞吗?”
洞中一景
他忘记了危险和恐惧,决心下到洞里一探究竟。他和伙伴找来绳子,顺着洞口溜了下去。冰洞下边黑咕隆咚的,滑得蹬不住脚。他们沿着冰壁溜到一个稍微开阔的地方,站稳脚后,拿着火把向四周一看,所有人一下子都惊呆了--他们发觉自己置身于一座洁白如玉、美不胜收的宫殿里,四处都是冰的世界:冰柱、冰锥、冰瀑、冰笋、冰花……比从小看的童话世界还要神奇和美丽。虽然没有找到什么“冰龙”,但他们已经是目不暇接了。
他们在冰洞里看啊看啊,不知不觉两个多小时过去,双脚都被冻僵了。这时闫叔叔才发现,温度计显示洞中的温度为零下4摄氏度,与洞外整整相差了20多摄氏度。
山中的湖,可见冰洞下面有水的猜测是有根据的
成因的假想
郝奇问:“洞外的世界有一年四季、寒冬酷暑,冰洞的冰为什么不化呢?”
邹教授说:“这个问题问得好!宁武冰洞有许多未解之谜。一般来说,只有一年365天都结冰的洞穴才能称之为冰洞。而世界上,以前只有在西伯利亚和南北极这样的高纬度、异常寒冷的地方才发现过冰洞,但数量少、规模也小。所以,这个冰洞令大家百思不得其解,它既不是在异常寒冷的南北极,也不是在终年积雪的雪山,而是在四季都很分明的山西省宁武县,就形成了这样一个常年不化的冰洞。它到底是怎样形成的呢?”
邹教授自问自答:“这个问题至今没有圆满的解释。地质学家和洞穴专家们通过研究,倒是产生了这么几种设想:
一个是‘冰川说’——早在几亿年前,地球出现过大规模的冰川运动。冰川运动释放出巨大的能量,形成了许多地质奇观。于是有人认为,正是因为冰川运动,使大量的冰涌进了一个冲刷成形的洞中,也就形成了今天我们看到的这神奇的冰洞。
但是冰川说并不太有说服力,因为我们发现洞中的冰有着不同的年龄:核心部分的冰比较老,而外面的、靠近洞口的冰比较新。这是因为,夏天雨水常常会流进洞中并且消融掉不少冰,但是经过一段时间,在原来冰融化的地方,又都自动地恢复了原貌。这说明冰洞具有非常奇特的再生功能,一旦冰量减少,它还会进行自我修复。如果是由冰川形成的,原来的冰就只会减少不会再生,随着时间的推移,这些冰早就化光了。”
“于是,又有人从冰洞的形状上来解释。你们看,这冰洞是一个正口袋形。在夏天,洞外温度高,洞底的温度低,热量不交换,这对保持洞内温度起到了很好的作用;如果洞形倒过来,在夏天,洞外温度高、比重低,洞内温度低、比重高,热量需要交换,这样冰就融化得快。另外洞口所处的位置在山的阴面,对冰的常年不化也起到了一定的保护作用。”
闫叔叔补充说:“是啊,冰洞里是恒温。无论外面是零上30多摄氏度的盛夏还是零下近30摄氏度的寒冬,洞中永远保持在-4℃左右。”
小马可问:“一般越往地层深处气温就越高,而这个洞恰恰相反,越往深处冰越厚,这又是为什么呢?”
“这冰洞应该还有一个下口与外界相通,”邹教授回答:“冬天内部温度高于外部温度,冷空气从下口进入,使洞内温度下降、水汽凝结,冰就越长越厚。夏天冷气下流,使出口空气达到饱和凝结成水,随着外界温度的上升,内外温差增大,下口流出的冷空气增大,出口达到成冰条件,形成‘夏日冰洞’;而且由于温差大,气流昼夜交替、翻转,就形成各种冰的奇观。”
邹教授边说,边画了一张图:
冰洞地形示意图
“现在我们总结一下形成冰洞的必要条件,”他指着图说:“一,必须有两个出口,而且两个出口必须有足够的高差、之间密封保温良好;二,洞内下部必须有一定的水源,而且洞中冷空气不足以使水完全凝结;三,零摄氏度以下的天气足够长;四,上部出口在山的阴面或山坳里;五,冰洞附近山体相对陡峭,但其他部分山势较高且没有大的沟壑。宁武冰洞常年不化,应当是同时具备了这5个条件。”
“教授,我听说最近有人提出一种新的说法,叫做‘地热负异常说’,是怎么回事?”闫叔叔问。
“这也是解释‘越往下冰越厚’这种现象的。‘地热正异常说’指的是越向地心走,温度越高。地心的温度大概是6000多摄氏度,和太阳表面的温度差不多,越往下温度越高是合乎常理的。而‘地热负异常说’恰恰相反:它说越往下走,温度越低,低得能够制冷,能够制造出大容量的冰来。为什么呢?人们猜测,在山的最深处,很可能存在着某种我们目前尚未探明的制冷机制,它不仅能保持洞中的温度,并且仍在日复一日地结冰。”
制冷机制?就像空调或电冰箱一样,这大山能自己制冷?小马可觉得太不可思议了。难道真的有一条巨大的冰龙藏在大山下面吗?
回来的路上,小马可久久回味着教授的话:“当然,‘地热负异常说’只是一种假想,它挑战了我们已知的物理定律,但又不是完全没有可能。孩子们,科学上还有许多未解之谜,在等待着你们去探索哟!”
本文图片提供:阿真