山西有個(gè)萬年不融冰洞

鹿小安

如果問你哪里有冰洞，你可能會(huì)想到北極，也可能想到哈爾濱的冰雪大世界，其實(shí)找冰洞或許不用去那么北的地方，就在山西，就有中國最大規(guī)模的冰洞。

這里有個(gè)大冰洞

山西省寧武縣是一個(gè)山嶺縱橫的地方，這片區(qū)域海拔在2000米左右，屬溫帶大陸性氣候，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，夏季氣溫又會(huì)陡然上升，日照增強(qiáng)。稍顯寒冷的春季終于過去，溫度更舒適的夏天到來時(shí)，就在這個(gè)縣城西50千米處的春景畦鄉(xiāng)境內(nèi)，一個(gè)洞穴吸引了大批游人前往。

這個(gè)洞穴位于超過2300米海拔的山上，洞外地表溫度在17℃以上，植被茂密、繁花盛開時(shí)，走進(jìn)洞穴，卻是另一番景象。洞內(nèi)地面、過道、洞壁都被厚厚的冰層覆蓋，寒氣襲人，冰掛林立，冰鐘乳石、冰瀑布垂掛，冰石筍“拔地而起”，在五彩燈光的照射下，仿佛是一個(gè)夢(mèng)幻的水晶宮。沿著臺(tái)階越往下走，洞穴冰層越厚，溫度越低，冰洞深度達(dá)到了85米。

據(jù)考證，這個(gè)冰洞形成于新生代第四紀(jì)冰川期，距今已經(jīng)有約 300萬年的歷史。人們結(jié)合地名和形成時(shí)間，將其命名為寧武萬年冰洞。

我們知道，一般洞穴是由流水侵蝕基巖形成，這些基巖洞穴通常絕熱于地表，溫度基本上是恒溫的，大約相當(dāng)于地表的年平均溫度。所以，在一些高緯度高海拔地區(qū)，大夏天里有冰洞并不是什么稀奇事。因?yàn)檫@些地區(qū)年平均氣溫低于零度，當(dāng)夏天地表冰雪融化后，水流入低于冰點(diǎn)的洞穴時(shí)，就會(huì)結(jié)冰。

然而，寧武縣地處溫帶，雖然冬季非常寒冷，但年均氣溫在23℃以上，根本構(gòu)不成形成冰洞的環(huán)境，其地下怎么會(huì)形成低于0℃的龐大冰洞呢？

不可思議的冰洞

一些人猜測(cè)寧武萬年冰洞所在地是不是為凍土層，這種凍土層形成的洞穴溫度會(huì)低于冰點(diǎn)。雖然在高緯度地區(qū)，凍土層非常常見，但在一些溫帶地區(qū)，也會(huì)分布有永久凍土層。這是因?yàn)槿绻硞€(gè)地區(qū)的冬季風(fēng)非常強(qiáng)勁，而地表又沒有被雪覆蓋，不影響冬季土層的冷卻和凍結(jié)，可能會(huì)使得冰凍土層可以保存于地下很深的位置，尤其是在不容易吸收熱量的淺色巖石中。

然而，由于凍土層一般很堅(jiān)硬，地表水很難滲透，所以如果凍土層形成了冰洞的話，冰洞里的冰量也會(huì)非常少，這樣的洞穴越往深處走.越干旱，最終完全無冰。但顯然寧武萬年冰洞并不是這樣的。

一些人提出了地?zé)岵痪碚?，認(rèn)為有的時(shí)候地幔層的熱流不會(huì)流經(jīng)某個(gè)區(qū)域，導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域溫度過低，如果這個(gè)區(qū)域正好有個(gè)洞穴，經(jīng)年累月，冰冷的沉積物將在洞穴沉積，形成冰洞。

不過，這個(gè)理論也沒法解釋寧武萬年冰洞。雖然在地球上，地?zé)岽_實(shí)有所不同，但如果由于地?zé)岵蛔?，?dǎo)致洞穴溫度過低，地表溫度也會(huì)較冷。然而在寧武萬年冰洞，即使洞穴溫度在零度附近，地表的夏季氣溫也可能達(dá)到20℃，差距相當(dāng)大。

真正的原因

實(shí)際上，寧武萬年冰洞的形狀、空氣對(duì)流等諸多因素，共同創(chuàng)造出了這種獨(dú)特的自然景觀。

寧武萬年冰洞形狀就像一個(gè)口袋，洞口狹小，“肚子”大，洞穴的主體位置又比洞口低，可以充當(dāng)冷陷阱的作用。在春夏秋季，外部空氣比洞內(nèi)熱，洞內(nèi)的冷空氣沉在洞底，不會(huì)產(chǎn)生熱對(duì)流。雖然此時(shí)熱量從外界向冰洞內(nèi)傳遞，但由于巖石和空氣的熱傳導(dǎo)率都不高，不足以使冰洞內(nèi)的溫度顯著上升。

在冬天，洞穴外的溫度會(huì)下降到-15℃。由于洞內(nèi)常年氣溫保持在-1℃左右，因而冬季外界氣溫一旦低于這一溫度，寒冷的空氣就會(huì)源源不斷地進(jìn)入洞中。洞外沉重的冷空氣進(jìn)入洞穴后，洞內(nèi)較暖的空氣升起并逃逸，進(jìn)一步降低了洞穴內(nèi)溫度。

而一旦洞穴中形成冰塊，就可以作為平衡洞內(nèi)溫度的“緩沖劑”。在夏天，如果溫暖的空氣進(jìn)入洞穴，很大一部分熱量用于使冰融化，可以防止洞內(nèi)溫度升得過高，讓洞穴中的其他部分不會(huì)過熱。

到了冬天，當(dāng)非常冷的空氣流入時(shí)，洞穴中的液態(tài)水將凍結(jié)，釋放熱量，使得洞穴的溫度不會(huì)降得過低。這個(gè)過程可以在一定程度上讓洞穴中的溫度相當(dāng)恒定，所以冰洞的溫度一年內(nèi)變化幅度會(huì)很小。

在這些因素的共同作用下，最后的結(jié)果就是寧武這個(gè)冰洞可以保持幾百萬年不會(huì)融化的奇跡。

科學(xué)家們認(rèn)為，寧武萬年冰洞自身可以維持非常穩(wěn)定的凍結(jié)狀態(tài)，即便游客和安裝在冰洞中的燈泡會(huì)散發(fā)熱量，也并不會(huì)破壞冰洞的環(huán)境。

選自《讀者報(bào)》