翻译:【日本东京方舟农场】山豆根后

奥罗拉·埃尔莫尔(Aurora Elmore)正在接近位于尼泊尔的珠峰南大本营。但是,她并没有走传统的12天徒步路线,而是在冰封的山峰之间翱翔,她的直升机的旋翼桨叶在稀薄的空气中划过,发出“嗒,嗒,嗒”的声音。

(图片来源:Alamy|www.bbc.com)

那是2019年4月,她正在为在世界最高山坡上工作的一队科学家运送物资。她的回报是壮观的景色:天空清澈见底,露出整个喜马拉雅山脉。

在接下来的两个月里,她协助组织的国家地理和劳力士探险队的研究人员们,将研究喜马拉雅山这一地区的气候变化效应。埃尔莫尔是一位地质学家,时任美国国家地理学会的高级项目经理,她帮助该团队在珠穆朗玛峰侧翼安装世界上最高的气象站。在他们的探险过程中,她的同事们在靠近山顶的雪地和溪流中发现了世界上最高的微塑料污染的证据。

飞翔至珠穆朗玛峰的标志性山峰附近时,埃尔莫有了一个可以鸟瞰群峰的视野。在海拔超过5公里(3英里)的珠峰大本营形成了一个由绿色和黄色帐篷组成的微型城市,每个帐篷都为前往山顶的登山者提供着庇护。每年春天,成千上万的人涌向珠穆朗玛峰,试图登上世界之巅。

然而很少有登山者会注意到,在他们登山期间珠穆朗玛峰长大了一点点。

珠穆朗玛峰和喜马拉雅山的其他山峰每年都会向天空延伸几英寸。它带来了一个有趣的问题——如果有足够的时间,珠穆朗玛峰能长到多高?我们太阳系中另一些行星上的山脉能使我们星球的山脉像是小矮人,那么一座山在地球上能有多大会有限制吗?

(以超过 8,848 米(29,032 英尺)的身躯,珠穆朗玛峰高耸于喜马拉雅山脉的其他巨人之上图片来源:Getty Images|www.bbc.com)

根据中国和尼泊尔最近的官方联合调查,珠穆朗玛峰海拔8,848.86米(29,032英尺),处于两国的边界线上。但它并不是这片土地上唯一的巨人——世界上 14座海拔高于8,000米(26,247英尺)的山峰中有10座位于喜马拉雅山脉。埃尔莫尔形容说,珠穆朗玛峰四面朋友环绕。“如果你曾经飞过格陵兰或加拿大洛基山脉,你可以看到大山,但 [喜马拉雅群山] 更上一层楼,”她说。

被如此众多的巨峰环绕,能分辨得出珠穆朗玛峰到底是哪只巨兽吗?埃尔莫尔在回答之前犹豫了一下。“这有点像在试图辨别篮球队中最高的人,”她最后说。“他们都很高,但哪一个细微胜出[更高一点]?”

测量世界最高山峰的历史可以追溯到1852年。那时的欧洲,查尔斯·狄更斯(Charles Dickens)正在连载出版他的小说《荒凉山庄》(Bleak House)。北美已经开始测试其第一台蒸汽动力消防车。而在亚洲,珠穆朗玛峰的高度还是个谜。它仅被称为“第十五号峰”。印度数学家拉达纳特·锡克达尔(Radhanath Sikdar )受雇于英国人从事他们的大三角测量。他们希望收集所占领土的更准确的地理图景,以便他们可以更有效地控制其领土,无论是出于贸易还是军事目的。

锡克达尔使用三角学。他从其它已知位置和高度的山顶测量了珠穆朗玛峰顶峰的水平和垂直角度。如此行为让他有了一个重大发现:有史以来最高的山峰。根据他的计算,这座山高8,839.8米(29,002 英尺)。

尽管自19世纪50年代以来,测量山脉的技术已经有了很大的进步,但他的数字却惊人地准确,仅比最新的官方高度低9米。尽管有锡克达尔的发现,这座山最终还是以他的前任老板、英国勘测师乔治·埃佛勒斯特(George Everest)爵士的名字命名,他在锡克达尔这项发现之前几年就退休了。

(攀登珠穆朗玛峰的主路线现在非常受登山者欢迎,以至于可以排起长队。图片来源:Lakpa Sherpa/AFP/Getty Images|www.bbc.com)

从那时起,一些团队就继续进行着了解珠峰高度的工作。1954年,印度的一次勘测确定珠穆朗玛峰高为8,848米(29,029英尺),尼泊尔政府接受了这一数字。但随后,在2005年,中国人测量它的高度为8,844.43米(29,017英尺)——低了近4米(13英尺)。2020 年,来自中国和尼泊尔的团队共同商定了一个新的官方接受的高度,比印度最初计算的调查高出0.86米(2.8英尺)。

虽然测量高度的不同一部分是由于测量员用的测量技术的改进,但也涉及到一些政治因素。中国和尼泊尔历来一直在争论是否应该将山峰上的雪冠包括在测量范围内。

但我们也绝不能忽视珠穆朗玛峰每年都在一点点地增长。

曾几何时,珠穆朗玛峰上空陡峭的石灰岩山峰位于海底。科学家们认为,这一切都是在大概2亿年前——大约在侏罗纪恐龙开始出现的时候——当盘古超级大陆分裂成碎片时开始发生了变化。印度大陆最终挣脱了束缚,向北穿越广袤的特提斯洋长达 1.5 亿年,直到它在大约4500万年前撞上了另一块大陆——我们现在所知的亚洲。

一个大陆撞击另一个大陆的挤压力,导致特提斯洋下方由海洋地壳构成的板块在欧亚板块下滑动。这就形成了所谓的俯冲带。然后海洋板块越来越深地滑入地幔,同时刮掉了褶皱石灰岩,直到印度大陆和欧亚板块开始挤压在一起。印度大陆开始滑入亚洲下方,但因为它是由比海洋板块更坚硬的物质构成的,所以它并没有下降。地表开始弯曲,将地壳和石灰岩的褶皱向上推。

安装在珠穆朗玛峰上的气象站被风吹起的板球大小的岩石损坏

就这样,喜马拉雅山脉开始高耸入云。大约1500-1700万年前,珠穆朗玛峰的最高点已经达到了5000米(16404英尺),并且还在继续增长。两个大陆板块之间的碰撞今天仍在发生。印度大陆继续以每年5厘米(2英寸)的速度向北缓慢前行,导致珠穆朗玛峰以每年约4毫米(0.16英寸)的速度增长(尽管喜马拉雅山的其他地区以每年约10毫米(0.4英寸)的速度增长)。

但要了解珠穆朗玛峰高度变化的方式和原因远不止于此。当板块构造将山顶推向更高的天空时,侵蚀作用给了它狠狠一击。

为了更好地了解这一过程,科学家们研究了位于阿拉斯加的,距离珠穆朗玛峰约8,700公里(5,405英里)的另一座山峰。

威斯康星大学帕克赛德分校地球科学副教授雷切尔·海德利 (Rachel Headley) ,在2005年至2008年期间参加了前往阿拉斯加和加拿大边境的圣埃利亚斯山的科学考察。此次任务旨在了解构造和侵蚀在山脉生长和收缩过程中的复杂作用。作为加拿大和美国的第二大山峰,圣埃利亚斯面临着与珠穆朗玛峰相同的从构造活动到侵蚀效应的影响,但所跨越的区域要小得多,更易于完成考察。“在阿拉斯加那个地区,有非常特殊的天气模式帮助这些大型冰川生长,”海德利说。“然后,冰川和河流、山体滑坡以及雪崩联手又将它们拆毁。”

海德利在团队中的角色是了解贯穿圣埃利亚斯山脉的苏厄德冰川的厚度,以及它移动的速度。两者都会影响侵蚀的速度,从而影响山的高度被磨损的速度。“如果我们有一个更薄的冰川,而且它移动得非常快……我们知道那必定会有一些滑动,在我们看来这对侵蚀非常重要,”她说。“滑动”会导致冰川磨损,即冰川在移动时将岩石碎片拖过表面,从而产生砂纸效应。

天气也会对一座山造成严重侵蚀。埃尔莫尔将她在2019年珠穆朗玛峰探险期间帮助安装的一个气象站描述为“被风吹起并抛向它的板球大小的岩石损坏”。被风吹起的碎片和冰块的冲击一会儿就会造成山体损耗。

(无论它的官方高度是多少,珠穆朗玛峰都会让大多数站在它影子下的人敬畏。图片来源:Prakash Mathema/AFP/Getty Images|www.bbc.com)

世界上许多最高峰,包括珠穆朗玛峰,都有永久性的雪帽,可以保护它们免受风卷土石的炮火轰击。海德利说,覆盖在柔软的雪毯中的岩石比裸露的岩石遭受的风化和侵蚀更少。它还可以保护岩石免受与空气的化学反应的影响,这些反应会逐渐使石灰岩中的矿物质变质,石灰岩是构成珠穆朗玛峰最上端最主要的组成部分。但是仍然有一些地方,岩石暴露在恶劣天气中。

“对于一座高大的山脉,岩石基本上可以达到如此陡峭的角度,然而它实际上无法支撑冰和雪,于是就会开始出现雪崩,然后变成裸露的岩石,”埃尔莫尔说。岩石崩落和滑坡——珠峰和周边地区一直有这样的危险——都会发挥着削去珠穆朗玛峰高度的作用,河流也一样。据估计,它们以每年4-8毫米(0.2-0.3英寸)的速度在岩石中切出峡谷。

但侵蚀作用对一座山高度的确切影响仍有待了解。一些科学家认为,减轻一座山的重量(通过移除构成它的雪、冰和岩石)实际上可能允许构造板块将变得更轻的山推向天空。

海德利的同事特里·帕夫利斯(Terry Pavlis)是圣埃利亚斯侵蚀构造项目(陡坡)的首席研究员,他解释说,从大范围来看,“侵蚀一个地貌会使其上升”。

在世界的一些地方,自从上一个冰河时代之后,整个大陆仍在上升——这就是所谓的均衡反弹。北美和北欧的部分地区,包括苏格兰,那里的岩石地壳被更新世期间起起伏伏的巨型大陆冰盖压扁后正在反弹。根据德国波斯塔姆大学(University of Postdam)研究人员的一项研究,欧洲阿尔卑斯山高达90%的隆起可以用冰河时代结束时这种令人惊讶的反弹来解释。专家们认为,随着冰河时代冰川的消退,青藏高原和喜马拉雅山可能也发生了类似的冰川均衡反弹——每年抬升的幅度在 1-4 毫米(0.04-0.16 英寸)之间。

“但在地貌侵蚀的速度和山峰的高度之间存在某种平衡,”帕夫利斯补充道。 这种平衡的确切细节仍在探索中。海德利说,在北美东北部的阿巴拉契亚山脉或苏格兰高地这样的地区,河流和山体滑坡等侵蚀力量正在将山脉切割得越来越低。“但在有构造活动的地区,构造力可能会使山脉上升得更慢、更快,或者与侵蚀减少的速度大致相同。我们并不完全了解这些系统中的所有驱动因素。 “

(珠穆朗玛峰最近的官方高度是在中国和尼泊尔对珠穆朗玛峰测量考察之后商定的。图片来源:VCG/Getty Images|www.bbc.com)

那么现在的山脉实际上是如何测量的呢?最常用的仪器之一是全球导航卫星系统(GNSS),它使用卫星网络记录山峰的精确位置。据帕夫利斯称,GNSS可以“测量到毫米的高度”。对于像珠穆朗玛峰这样的山峰来说,设备的重量才是日常的挑战。“爬到顶峰已经够难了——试想下再增加一个30磅(13公斤)的仪器,”他说。

载着沉重的行李搭直升飞机便车到山顶是不可能的——珠穆朗玛峰山顶周围稀薄的空气意味着发动机无法产生足够的动力,并且旋翼叶片的阻力太大无法安全运行。强风和锯齿状的小溪也使得在山顶附近的任何地方着陆都很危险。2005年,一名直升机飞行员在珠穆朗玛峰顶上短暂着陆,创造了一项世界纪录,但那是在制造商拆除了所有非必要部件,使其变得轻巧之后完成的。

幸运的是,GNSS在过去几年中变得越来越小。帕夫利斯说,现在它们的重量大概只有1.2公斤(2.6磅)并且“大约只有午餐盒那么大,可能还更小一点”。但这些设备仍然需要电池,电池在低温下很难工作。夏季季风月份期间珠穆朗玛峰顶峰的平均温度为-19°C。还有其它复杂问题。“有一个天线,你知道么,直径大约为半米。必须以某种方式设置这些天线,以便它们绝对静止,”帕夫利斯解释道。

为了获得毫米级的精确结果,仪器必须记录几个小时。在珠穆朗玛峰“死亡地带”的稀薄空气中,操作这些仪器对测量员来说会是具有危险性的。2019年,尼泊尔一支在珠穆朗玛峰上进行GNSS测量的探险队在03:00抵达珠穆朗玛峰后,在漆黑刺骨的严寒中,花了两个小时登上珠穆朗玛峰——比大多数前往珠穆朗玛峰的人要长得多。

除了GNSS之外,另一种通常用于获得最准确读数的方式是探地雷达 (GPR)。“GPR使用雷达脉冲对地表以下进行成像,因此它可以告诉我们覆盖珠穆朗玛峰顶峰岩石的冰雪的厚度和内部结构,”埃尔莫尔说。“珠穆朗玛峰顶部有4米(13英尺)厚的冰雪,但这可能会随气候而变化。”

从地球中心到山顶的最大距离的山峰是厄瓜多尔的钦博拉索,海拔10920米(35826英尺)

当埃尔莫尔和她的团队在珠穆朗玛峰上进行自己的科学实验时,他们为尼泊尔探险队支援了一个探地雷达设备,以便他们可以从山顶进行测量。埃尔莫尔说:“必须用一种特殊设计的探地雷达,它超级轻,所以[它可以被携带]到珠穆朗玛峰的顶端,但它也有正常的发射器和接收器来测量冰层。”。该设备最近已在美国最高的山峰德纳利山顶上使用,因此他们知道这可以胜任这项工作。

尽管他们面临许多障碍,尼泊尔团队测量珠穆朗玛峰高度的探险还是取得了成功。他们希望回答关于2015年4月尼泊尔发生的7.8级致命地震是否影响了珠穆朗玛峰高度的问题。初步报告显示,这次造成 9,000 人死亡、数十万房屋受损的大地震,使这座山向西南移动了3厘米(1.9英寸),但高度没有改变。

然而,该项目很快就被国际政治搞得一团糟。几个月后,一个由中国测量员组成的团队在从山的另一边进行的一次探险中进行了自己的测量。他们有自己的数据,不包括雪帽。而相反地,尼泊尔的数据则包括了雪帽。2019年10月,两国决定合并他们的数据,并于2020年12月发布了官方高度的新数据——8,848.86m(29,032 英尺),包括顶部的积雪。

正如中国和尼泊尔所发现的那样,准确地确定你要测量什么以及如何测量,对于测定一座山的高度至关重要。例如,要就一座山有多高达成一致,我们必须首先就底部在哪里达成一致。但这并不像听起来那么容易。

几个世纪以来,人们一直以海平面为基准测量山脉的高度。但地球并不是完全圆的:它沿着赤道凸出。海平面不是静止的,而是受地球引力的牵引和改变。此外,珠穆朗玛峰并没有伸出海洋,而是被其它群山环抱之中。必须进行许多复杂的计算才能确定海平面的实际位置,以及珠穆朗玛峰与它的相对高度。当起点改变时,一切都会改变。

(大约4500万年前,随着印度和欧亚大陆板块的碰撞,喜马拉雅山脉开始上升。图片来源:Rik Olde Engberink/Alamy|www.bbc.com)

但假设科学家们是从地球的核心开始测量的。珠穆朗玛峰将不再会被认为是地球上最高的山峰。从地球中心测量到顶峰的最远的山峰是位于厄瓜多尔的钦博拉索山,海拔10,920米( 35,826英尺)。从海底开始量呢?最高山峰的荣誉将属于夏威夷的莫纳克亚火山,它从海底拱起10,000米(32,808英尺)。

放眼于我们自己的星球之外的话,我们可以找到大山能大到什么程度的例子。奥林匹斯山是火星上的一座火山,高21公里(19.2英里),624公里(388英里)宽。它大至相当于亚利桑那州的大小。因为火星上的重力比地球上的要弱,而且火星没有构造板块在地表下移动和碰撞,所以火星历史岁月里火星上火山流出的岩浆能够增长到惊人的比例。

珠穆朗玛峰会成为类似的巨人吗?在1980年代,英国剑桥卡文迪什实验室的一名研究人员试图估算地球上可能存在的这种极限,同时考虑了重力强度和山下岩石的强度。这些计算“没有对严肃的地球物理学加任何预设”,估算了一座以花岗岩为基底的山脉——正如珠穆朗玛峰基本上那样——的理论最大高度,在地球上为45公里(28英里)。

但根据海德利的说法,除了我们星球无情的天气之外,还有许多障碍可能会阻碍这一点。首先,“你最终会耗尽你的构造力,然后就会停止增长”,她说。科学家们相信,最终地幔将冷却到一种将使地球范围内的板块构造运动结束的程度。在那之前,地震和山体滑坡也会侵蚀这座山。

“在某个时刻,[这座山]会变得非常陡峭,以至于不能保持稳定,大块的山体会开始脱落。”埃尔莫尔说。

随着风、雪和冰的冲击,使岩石开裂和分崩,珠穆朗玛峰不太可能达到火星上能看到的那种大小。“我们有自己的天气系统,天气非常善于创造侵蚀力,”海德利说。“基本上讲,我们有水,无论是以冰或雪的形式,还是仅仅是雨水,这一事实才是真正能够限制山脉生长的原因。”

目前,珠穆朗玛峰持续一点一点地向天空缓缓伸展,而其它力量试图扯住它。埃尔莫尔团队2019年发现全球变暖是其中的又一个原因,近几十年来,导致该山上部分的冰雪大幅变薄,并使更多裸露的岩石暴露出来受到天气侵蚀的影响。

奥林匹斯山是火星上的一座火山,高21公里(19.2英里),宽624公里(388英里)

珠穆朗玛峰也远不是地球上增长最快的山峰。最接近头把交椅的竞争者可能是南迦帕尔巴特峰,它是位于巴基斯坦喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰的邻居,海拔 8,126米(26,660英尺),每年增长7毫米(0.27 英寸)。如果侵蚀速度保持不变,它可能在241,000年内超过珠穆朗玛峰成为地球上最高的山峰。

其他地区,例如瑞士阿尔卑斯山的地区也在迅速增长,这得益于侵蚀量的不平衡。科学家们发现,这里隆起的速度相比侵蚀的所有负面影响要快50倍以上。但瑞士阿尔卑斯山比珠穆朗玛峰要矮得多,大多数研究表明,那里的山脉目前以每年2-2.5毫米(0.08-0.1英寸)的速度增长。

与此同时,珠穆朗玛峰作为一座山峰仍然保持着它的魅力,这是地球上所能找到和经受的极限。它作为地球上最高峰的声誉持续吸引着来自世界各地的登山者,尽管它的高度在不断变化。

在一次视频通话中,我问比莉·比尔林(Billi Bierling),一名登山记者,她自己在2009年徒步登上了珠穆朗玛峰,对于像她这样的人来说,多一毫米、一米或一英里是否重要。她正在位于德国的母亲家的沙发上休息,准备在3月份的夏季回到尼泊尔。

“精确的测量值并不重要,”她说着对我的问题热情地笑了笑。“重要的是它是最高的,你到了最高点。如果你今天过得不好,或者有人对你不太友好,或者他们让你心情不好,你就可以自己想想,你知道么?我是爬过珠穆朗玛峰的。”

对于大多数登上顶峰的人来说,到过那里才是最重要的。

原文链接:
https://www.bbc.com/future/article/20220407-how-tall-will-mount-everest-get-before-it-stops-growing

校对:妙喜小油鍋
发布:文曦