几千年前的喜马拉雅山脉,一条河流吞并了一条更小的河流,意外地推动了珠穆朗玛峰的高度,科学家们发现了这一现象。珠穆朗玛峰,或称“珠穆朗玛”(藏语中意为“世界之母的女神”),是地球上最高的山峰之一,海拔29,031.69英尺(8,848.86米)。
珠峰的起源故事始于大约4000万到5000万年前,当印度板块与欧亚板块在地壳的两个板块上的陆块缓慢碰撞并使地形皱褶,抬升出岩石山峰,这在数百万年间逐渐形成了喜马拉雅山脉。珠峰是这些山峰中最高的一座,高出约820英尺(250米)。那古老的碰撞仍在抬升喜马拉雅山脉。然而,最近的GPS测量显示,珠峰正以每年约0.08英寸(2毫米)的速度增长,而不是预期的0.04英寸(1毫米);
根据新的研究,这额外的增长源于最近的一次地质事件——一场“盗劫”。大约8.9万年前,喜马拉雅山脉的科西河捕获了阿伦河的一部分支流。这一过程被称为河流盗劫,开启了一连串的地质事件,重塑了景观,科学家们周一在《自然地球科学》杂志上报告了这一发现。盗劫增强了下游流量,科西河系统开始侵蚀珠峰下方的更多岩石。随着岩石质量的崩解,喜马拉雅山脉的其他部分开始上升以补偿损失。
这种平衡作用被称为弹性反弹,研究人员利用计算机模型估计,这种反弹至少使珠峰和附近的两座山峰——洛子峰和马卡鲁峰的高度增加了49英尺(15米),甚至可能增加了164英尺(50米)。“我们的研究显示,河流系统的突然变化可以对景观产生深远的影响,”合著者、北京中国地质大学的地质学教授戴金根说。“珠峰高度的主要驱动力仍然是板块碰撞,但我们的发现为这一复杂的拼图增添了新的部分。”
景观变迁
戴在电子邮件中表示,这一拼图部分突显出一种长期被忽视的山地形成机制。当河流系统侵蚀岩石时,“周围的山峰实际上因地壳的弹性反弹而上升,”他补充道。“这就像景观在做蜈蚣舞——有些地方下降,有些地方上升。”戴表示,河流侵蚀与山峰上升之间的联系在阿尔卑斯山、南极洲和科罗拉多高原等地得到了充分记录和研究。“通常,河流和山脉会达到一种平衡状态,侵蚀和上升相互平衡,”戴说。
但当河流突然改变路线时,“它会极大地搅动局势。这一突变可以启动快速侵蚀,进而通过弹性反弹触发山峰上升。”研究结果解答了喜马拉雅山脉中的两个异常现象:珠峰、洛子峰和马卡鲁峰相对于邻近山峰的异常高度,“以及阿伦河从西藏南部往尼泊尔科西河方向流走的独特路径,”蒙大拿州立大学地球科学系副教授德文·A. 奥姆博士说,她未参与这项研究。
“这篇论文令人信服地突显了地表和深层构造过程在塑造地球高原地貌中的相互作用,”奥姆在电子邮件中表示。她补充道,一些河流捕获和景观重塑的实例始于数百万年前,而另一些则发生在今天。大量古老的例证依然存在于喜马拉雅山脉的边缘,那里古老的河流捕获侵蚀了深深的峡谷。这导致了两个地区——东部的南迦帕尔巴特和西部的南坡——每年大约上升0.2到0.4英寸(5到10毫米),历时数百万年。
今天,在亚马逊流域,“正在进行的河流捕获被记录下来,”并被认为在塑造该地区陡峭地貌中扮演了一个角色。尽管新研究的计算机模型为河流盗劫导致珠峰额外升高构建了一个有力的论据,“未来在该流域内进行实地考察测试河流捕获的时间将对检验所提出的观点至关重要,”奥姆说。“开关”翻转
对研究人员来说,揭开珠穆朗玛峰增长突增的谜底始于关于阿伦奇特的异常路线的疑问。
它目前沿着北部喜马拉雅山脉自东向西流动,排干珠峰北部的大面积区域,但随后急剧向南转。科学家们在对该区域的考察中还发现了阿伦河流域的古老湖泊沉积物,暗示了数百万年前水分布的变化。“这些特征表明,河流的上游和下游部分可能并非一直是同一系统的一部分,”戴说。“这提示了过去的河流捕获事件。”突破出现在首席研究作者、北京中国地质大学地球科学与资源学院的博士后研究人员韩旭模拟景观变化时。
韩的模拟表明,河流捕获会显著增加科西河下游段的水流量。在模型中,“超强”河流在岩石景观中切割得更深,随后的反弹效应使珠峰和附近的山峰上升。“珠穆朗玛峰及其邻居们没有受到河流直接侵蚀,却乘上了这趟免费上升的快车,”戴说。河流捕获,或盗劫,在地质学上可以非常迅速地发生,“就像翻转开关,”戴补充道。这一现象可以在短短几年或几十年内发生。2017年,另一组科学家报告了加拿大育空地区的一例河流盗劫;
卡斯卡乌尔什冰川脚下的峡谷形成重新引导了先前供给Slims河的融水,转而流入阿尔塞克河。当研究人员2013年首次拜访冰川时,Slims河似乎未受影响。四年后,它几乎消失了。相比河流盗劫,侵蚀和上升的展开时间要长得多——并且仍在珠穆朗玛峰、洛子峰和马卡鲁峰继续发生。“计算这种反弹持续时间的确切时长具有挑战性,”戴说。“这些计算中还存在许多不确定性,特别是关于弹性反弹将持续多久。”
然而,增长只是珠穆朗玛峰故事的一部分。即使板块碰撞和随后的反弹效应继续推动珠峰上升,极端天气和冰川运动也正在侵蚀这座山峰。研究人员预计,珠穆朗玛峰的上升势头将继续。但这座山峰在象征意义上也巍然屹立——作为全球标志和塑造我们星球力量的见证,戴说。“理解它的形成有助于我们把握地球动态演化的全局,”他补充道。“面对气候变化和天气模式变化的未来,了解这些过程可能有助于我们预测地球标志性景观的未来演变。”
Mindy Weisberger是一名科学作家和媒体制作人,其作品曾发表在Live Science、Scientific American和How It Works杂志上。