科学家解开山谷间距之谜:山水之间道法自然

    土壤蠕动和河流切割共同形成了一种常见的地形特征，图为美国加利福尼亚州Gabilan Mesa地区。(图片提供:Ionut Iordache/UC Berkeley and Taylor Perron/MIT)

    从美国的上空飞过，你会注意到隆起的山丘与被河流冲刷出的山谷均匀地分布在地面上，就像手掌上的5个手指一般。如今，研究人员发现了一种不可思议的简单规则对这种地形的出现起到了支配作用。美国大学公园城宾夕法尼亚州立大学的地球学家Richard Alley认为，他们的论文为山谷间距之谜给出了一个“完美的答案”。

    美国剑桥市麻省理工学院(MIT)的地质学家Taylor Perron和同事潜心钻研多年，旨在解开山谷均匀分布之谜。Perron说：“这是地球表面上分布最为广泛并且最为引人注目的一种现象。并且无论何时，只要在自然界中看到这一景象，你就会想，到底是什么原因形成了这种奇观。”

    研究人员终于找到了问题的答案，即两个景观力之间的张力。水径流切割河床和挖掘山谷的趋势，以及土壤向山下蠕动的趋势，这两者结合起来形成了山顶，同时填充了山谷。例如，如果两条河流的源头离得太近，那么流量大的那条河流将最终胜出，这是因为另一条河流因为缺乏足够的水而无法跟上土潜动。相反地，如果两条河流的源头相距很远，那么水会更加容易地在它们之间开凿一条新的河流。其净效应将能够确保河流间的平均间距——而山丘亦遵循同样的道理。研究小组在最新出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。Perron表示：“这就像拆解一部复杂的机械只为了找到控制它的一个关键零件一样。”

    Perron解释说，这一规则中的一个临界因子便是降雨量，但它却以一种令人惊讶的方式产生作用。他说，研究小组预测，降雨量越多的地区，其河流开凿效应也应该越大，从而使山谷间的距离变得更近。然而研究人员最终却得到了相反的答案。Perron表示：“一个地区的降雨量越大，其山谷的间距越宽。”这或许是因为降雨通过搅动土壤以及促进植被生长，从而加速了土壤的蠕动。Perron指出：“这些雨水实际上是在土壤中穿行，而不是在地表泛滥并导致侵蚀。”