探險隊在雪坡上做了一個切口安裝帳篷。圖片來源：Gaume/Puzrin

搜救者發(fā)現(xiàn)的遇難者帳篷 圖片來源：Wikipedia Commons

這個研究的開頭是一個悲傷的故事。

62年前，蘇聯(lián)的一支學生探險隊在一座雪山神秘全部死亡。蘇聯(lián)調查者以“自然殺手”為這些徒步者的死亡“蓋棺論定”。

如今，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院教授Johan Gaume和蘇黎世聯(lián)邦理工學院巖土工程系教授Alexander Puzrin可能搞清了那個寒冷的夜晚到底發(fā)生了什么。相關論文近日刊登于《通訊—地球與環(huán)境》。

一個謎團

2019年10月初，一通電話將Gaume與蘇聯(lián)歷史上一個最大的謎團聯(lián)系在一起。

那是1959年1月27日，一個主要由烏拉爾高爾基國立大學學生組成的10人團隊，在23歲的Igor Dyatlov帶領下，開始了為期14天的徒步旅行，前往位于斯維爾德洛夫斯克州北部的Gora Otorten山。團隊成員都有豐富的越野和滑雪經驗，不過，他們的路線當時被列為第三類——風險最高，這里氣溫可低至零下30攝氏度。

1月28日，探險隊的一名成員Yuri Yudin決定返回。但他沒想到，自己再也見不到團隊其他同學了。

團隊最初預定返回出發(fā)地Vizhay村的日子已過，但沒有人回來。

2月26日，救援隊在探險隊目的地以南約20公里的烏拉爾山（也被稱為“死亡山”）山坡上發(fā)現(xiàn)了損壞嚴重的帳篷，而且探險隊的物品都留在了這里。往下走，在一棵西伯利亞老雪松樹下，救援隊發(fā)現(xiàn)了兩具只穿著襪子和內衣的尸體。

后來，救援人員在大樹和帳篷之間又發(fā)現(xiàn)了3具尸體，其中就有Dyatlov。據(jù)推測，他們是在試圖返回營地時被凍死的。兩個月后，救援隊在積雪深厚的峽谷中發(fā)現(xiàn)了剩下的4具尸體。這幾名死者傷勢嚴重，并伴有胸部和頭骨骨折。

蘇聯(lián)當局進行了調查，并在3個月后得出結論：是一種“令人信服的自然力量”導致了這些徒步旅行者的死亡。在沒有幸存者的情況下，2月1日至2日晚上發(fā)生的事件無人知曉，并留下了從雪人到秘密軍事實驗的無數(shù)猜測。

這就是Gaume面臨的謎題。

兩位學者

時間回到2019年。當時來電的是一位美國《紐約時報》記者，詢問Gaume對60年前發(fā)生的這場悲劇有何見解，它后來被稱為迪亞特洛夫之謎。

Gaume是洛桑聯(lián)邦理工學院雪和雪崩模擬實驗室主任，那時，他從未聽說過這個案子?！拔乙笥浾叩诙旖o我回電話，以便自己能收集更多信息。之后，我了解到的東西激起了我的興趣?！彼貞浾f。

接到電話后，Gaume開始在黑板上寫下方程式和數(shù)字，試圖從純粹的力學角度推斷發(fā)生了什么。最后，他告訴記者，很可能是一場雪崩襲擊了探險隊，當時他們正在帳篷里睡覺。

這一理論是最合理的，也是俄羅斯檢察官辦公室在2019年應遇難者親屬的要求重啟調查后提出的。

但證據(jù)的缺乏和奇怪事情的存在未能說服所有人?！拔液芨信d趣，開始更深入地研究，于是我聯(lián)系了Puzrin。”

Puzrin欣然同意?！拔覅⑴c這項研究是因為我知道這個謎團，而且我對漸進失效機理感興趣。”Puzrin在接受《中國科學報》采訪時說，“尤其是因為我兩年前就開始研究板狀雪崩了，主要探索觸發(fā)山體滑坡和實際發(fā)生之間的一段時間內會發(fā)生什么?！?/p>

這正是1959年發(fā)生的事情：探險者在白雪覆蓋的山坡上挖了個洞搭帳篷，但雪崩直到幾個小時后才發(fā)生。

“雪崩理論至今未被完全接受的一個主要原因是，沒有人能解釋它是如何發(fā)生的?！盙aume說。

首先，救援隊沒有發(fā)現(xiàn)任何雪崩或沉積的明顯證據(jù)。其次，帳篷上方的平均坡度不到30度——不足以發(fā)生雪崩。而且，如果發(fā)生雪崩，至少是在坡被開鑿9個小時后觸發(fā)的。最后，在一些受害者身上觀察到的胸部和頭骨損傷并不是典型雪崩造成的傷害。

于是，Gaume和Puzrin一起梳理了相關檔案。他們還與參與調查該事件的其他專家進行了交談，并開發(fā)了分析和數(shù)值模型，以重建那場可怕的雪崩。

還原可怕夜晚

在論文中，Gaume和Puzrin試圖解決這些問題。他們開發(fā)了兩個模型：用來估計觸發(fā)雪崩所需時間的分析方法來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院，洛桑聯(lián)邦理工學院團隊則估算雪崩對人體的影響——將有助于更好地理解自然雪崩和相關風險。

首先，探險隊員身上的傷是怎么來的？“我們進行了數(shù)值模擬，以評估不同大小雪塊的影響。該模型是根據(jù)通用汽車公司在上世紀70年代進行的致命碰撞試驗進行校準的?！盙aume告訴《中國科學報》，“結果表明，小型板狀雪崩引發(fā)的雪塊沖擊可能造成中度至重度傷害，這與尸檢報告一致。而另一種假設是這些傷可能是后來在峽谷里撞擊造成的?！?/p>

另一個謎題是，探險隊鑿開雪坡和觸發(fā)雪崩之間有一個時間差。之前的調查人員一直無法解釋，那天晚上沒有降雪，怎么會在半夜觸發(fā)雪崩？

“在失效機理中，故障不會立即發(fā)生，而是在觸發(fā)后的一段時間內發(fā)生。根據(jù)法醫(yī)證據(jù)，這場事故中的時間延遲是9~13個小時?！盤uzrin說，“時間差取決于雪的沉降速率，而雪的沉降速率又取決于風速。為了使一切都合理，我們需要一個物理模型。這種模型在文獻中并不存在，必須在該研究中加以發(fā)展。”

Puzrin團隊之前提出一種新模型，建立了地震誘發(fā)雪崩延遲的基本機制，其機理是雪的蠕變、應變軟化和應變速率敏感性相互作用。該模型表明，地震引發(fā)的延遲雪崩很罕見，但也是可能的，并會導致重大破壞，特別是在較長的緩坡上。相關論文刊登于英國《皇家學會學報A卷：數(shù)學、物理和工程科學》。

而在悲劇發(fā)生的那一晚，研究人員發(fā)現(xiàn)，最重要的因素之一是重力風的存在，也就是在重力作用下將空氣吹下斜坡的風。這些風可能把雪吹到帳篷上并堆積起來。

“如果他們沒有在斜坡上開個洞，什么都不會發(fā)生。這是最初的觸發(fā)點，但單憑這一點還不夠。下降風可能使雪飄移，并使額外的負荷慢慢積累起來。在某個點上，裂縫可能已經形成并擴展，導致雪板崩塌?！盤uzrin說。

盡管如此，兩位科學家都對他們的發(fā)現(xiàn)持謹慎態(tài)度，并明確表示，這次事件的很多方面仍是一個謎?！皼]有人真正知道那天晚上發(fā)生了什么。但我們提供了有力證據(jù)，證明雪崩理論是可信的?！盤uzrin說。

兩位學者希望用科學為這場事故畫上句號。