Donnerstag, 28. August 2014

Bewegungen erstmals auf Film gebannt: Forscher lösen das Geheimnis der wandernden Steine im Death Valley


Archiv: Gewanderter Stein im Death Valley | Copyright: Lgcharlot (WikiCommons), CC-BY-SA 3.0

La Jolla (USA) - Schon seit Jahrzehnten stellt das Phänomen der wandernden Steine auf der Racetrack Playa, einem Trockensee im in der Mojave-Wüste gelegenen Death Valley Wissenschaftler vor ein Rätsel - zeigen doch die von den Steinen in den Boden gegrabenen Spuren doch eindeutig, dass sich die teilweise bis zu 300 Kilogramm schweren Felsen tatsächlich wie von Geisterhand und über lange Strecken fortbewegen. Viele unterschiedliche Theorien haben bislang versucht, das Geheimnis der wandernden Stein zu lösen. Bislang ohne Erfolg. Ein Langzeitprojekt liefert nun anhand von erstmals gelungenen Filmaufnahmen von Steinen in der Bewegung die finale Erklärung, warum und wie die Steine wandern.

Wie das Team um Richard D. Norris von der Scripps Institution of Oceanography an der University of Califonia San Diego, James M. Norris von Interwoof und Ralph D. Lorenz vom Applied Physics Laboratory and der Johns Hopkins University aktuell im Fachjournal "PLoS One" (DOI: 10.1371/journal.pone.0105948) berichtet, gelang ihnen die Beobachtung und Dokumentation der Bewegung der Steine im Rahmen des "Slithering Stones Research Initiative".


Erstmals dokumentiert wurden die wandernden Steine des Death Valley in den 1940er Jahren und sind seither Inhalt zahlreicher Theorien. Neben gänzlich mysteriösen Kräften, galten bislang starke Hurrikan-artige Winde als wahrscheinlichste Erklärung für die wandernden Felsen.


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Frühere Studien hatten jedoch errechnet, dass derartige Winde mit Geschwindigkeiten von bis zu 250 Stundenkilometern über die Ebene fegen müssten, um auch die größeren der Steine zu bewegen. Da die Winde über der Racetrack Playa zwar stark sein können, jedoch nicht die notwendige Kraft erreichen, konzentrierten sich spätere Untersuchungen auf die Frage, was möglicherweise die Reibung zwischen den Felsen und dem trockenen Lehmboden derart verringert, sodass auch schwächere Winde die Steine in Bewegung versetzen können (...wir berichteten).

Schon in den 1970er Jahren und später vermuteten Wissenschaftler, dass Eiskeile unter den Steinen ein Auslöser der Bewegung der Felsen sein könnte. Ein Test anhand zweier unmittelbar nebeneinander liegender Steine schien dieser Erklärung jedoch zu widersprechen, da sich nur einer der Steine fortbewegte hatte. Für alle wandernden Steine schien diese Erklärung also nicht anwendbar.



Ein Experiment im Jahre 1976 zeigte, dass sich zwei direkt nebeneinander liegende Steine gänzlich unabhängig voneinander bewegen können. Lange Jahre galt dieses Experiment als Beweis dafür, dass Eiskeile unterhalb der Steine nicht alle Bewegungen erklären konnten. | Copyright/Quelle: Dwight Carrey / Scripps Oceanography

Das Team um Norris griff die Eis-Theorie nun wieder auf, installierte eine Wetterstation am Trockensee und platzierte in zahlreichen Steinen GPS-Einheiten, um deren Bewegungen und Eigenschaften zwei Jahre lang dokumentieren zu können.


Dieses Experiment beschrieben einige Teilnehmer zunächst als das "wahrscheinlich langweiligste Experiment aller Zeiten". Bis die Steine im Herbst 2013 erstmals erneut zu wandern begannen.


"Im November 2013 erzeugten Regen und Schnee im südlichen Teil der Playa einen flachen Teich", berichten die Forscher. "In den frühen Morgenstunden war dieses Wasser mit Eis bedeckt. Kurze Zeit später entstanden durch die Einwirkung des Sonnenlichts erste Taulöcher und Schmelzwasserpools zwischen großen Flächen immer noch zugefrorenen Wassers. Das Eis in der Mitte des Teiches begann zuerst zu schmelzen und Winde bewegte dieses Schmelzwasser in Richtung Ufer, wodurch auch Teile des Eises in Bewegung versetzt wurden. Kurz vor Mittag brach dann die ganze Eisschicht in große, sich langsam bewegende Eisflächen auf. In den tiefen Teilen des Teiches begann das Eis auf- und auseinanderzubrechen und hinterließ kleine Abflüsse und Eisbruch hinter einigen der Steine. An anderen Stellen stießen und drückten große Eisplatten gegen die Steine und setzten diese so in Bewegung. (...) Am späteren Nachmittag, war das Wasser dann großflächig verweht worden - und im Boden fanden sich hinter zahlreichen Steinen die teilweise nahezu identischen Spuren ihrer Bewegungen. (...)"



Das schwindende Wasser gibt die Sicht auf die sich zuvor bewegenden Steine frei. | Copyright: Scripps Oceanography

Am 4., 20 und 21. Dezember 2013 und ein weiteres Mal am 9. Januar 2014 gelang es den Forschern dann Steine in Bewegung zu beobachten und diese auch auf Film zu dokumentieren (s. Abb. u. Video unten).



Standbilder aus dem Video. | Copyright/Quelle: Richard D. Norris et al. / PLoS One

Die Aufnahmen zeigen deutlich, dass die obig beschriebenen Umstände dazu führen, dass selbst Steine, die sich in direkter Nähe zueinander befinden, entweder bewegt werden können oder aber weiterhin stationär an Ort und Stelle verharren. Anhand der GPS-Daten zeigte sich, dass sich einige Steine im Schleichtempo (etwa 2 Meter pro Minute) mehre hundert Meter fortbewegt hatten.


Im Februar 2014 war das Wasser dann wieder gänzlich verschwunden und hinterließ erneut den charakteristischen Trockensee. Innerhalb von zweieinhalb Monaten hatten sich die GPS-markierten Steine mindestens vier mal bewegt - jedoch nur während jener Periode, in der der flache Teich vorhanden war.


"Für mich ist die beeindruckendste Erkenntnis, dass sich die Steine zunächst wirklich nur sehr langsam bewegen (...) und dass dies mitten am Tag passiert, wenn die Sonne scheint und wundervolles Wetter herrscht", bemerkt Richard Norris abschließend. "Vor unseren Untersuchungen hatten wir angenommen, dass diese Bewegung nur während starker Winde und unter miserablen Wetterbedingungen stattfindet und dass es solche Bedingungen wären, die bislang verhindert hatten, dass die Bewegung der Steine jemals zuvor beobachtet worden war, weil zu diesen Zeiten niemand hier draußen sein wollte."


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Zudem, so die Forscher, werden die Steine schon von erstaunlich dünnem Eis vorangetrieben, dessen Dicke teilweise kaum mehr als die von gewöhnlichem Fensterglas erreicht. "Die Steine bewegen sich aufgrund eine Kombination eines seichen Teichs mit Eis, leichten Brisen und Sonne."

Da Wasserflächen wie der im Winter 2013/2014 dokumentierte Teich im Death Valley eher selten auftreten, könne es sein, dass sich die Steine viele Jahre oder gar Jahrzehnte lang nicht bewegen.



Klicken Sie auf die Bildmitte, um das Video zu starten

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Quellen: plosone.org, scripps.ucsd.edu
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