唐凤/中国科学报 2021-02-03
探险队在雪坡上做了一个切口安装帐篷。图片来源：Gaume/Puzrin
搜救者发现的遇难者帐篷 图片来源：Wikipedia Commons这个研究的开头是一个悲伤的故事。
62年前，苏联的一支学生探险队在一座雪山神秘全部死亡。苏联调查者以“自然杀手”为这些徒步者的死亡“盖棺论定”。
如今，瑞士洛桑联邦理工学院教授Johan Gaume和苏黎世联邦理工学院岩土工程系教授Alexander Puzrin可能搞清了那个寒冷的夜晚到底发生了什么。相关论文近日刊登于《通讯—地球与环境》。
一个谜团
2019年10月初，一通电话将Gaume与苏联历史上一个最大的谜团联系在一起。
那是1959年1月27日，一个主要由乌拉尔高尔基国立大学学生组成的10人团队，在23岁的Igor Dyatlov带领下，开始了为期14天的徒步旅行，前往位于斯维尔德洛夫斯克州北部的Gora Otorten山。团队成员都有丰富的越野和滑雪经验，不过，他们的路线当时被列为第三类——风险最高，这里气温可低至零下30摄氏度。
1月28日，探险队的一名成员Yuri Yudin决定返回。但他没想到，自己再也见不到团队其他同学了。
团队最初预定返回出发地Vizhay村的日子已过，但没有人回来。
2月26日，救援队在探险队目的地以南约20公里的乌拉尔山（也被称为“死亡山”）山坡上发现了损坏严重的帐篷，而且探险队的物品都留在了这里。往下走，在一棵西伯利亚老雪松树下，救援队发现了两具只穿着袜子和内衣的尸体。
后来，救援人员在大树和帐篷之间又发现了3具尸体，其中就有Dyatlov。据推测，他们是在试图返回营地时被冻死的。两个月后，救援队在积雪深厚的峡谷中发现了剩下的4具尸体。这几名死者伤势严重，并伴有胸部和头骨骨折。
苏联当局进行了调查，并在3个月后得出结论：是一种“令人信服的自然力量”导致了这些徒步旅行者的死亡。在没有幸存者的情况下，2月1日至2日晚上发生的事件无人知晓，并留下了从雪人到秘密军事实验的无数猜测。
这就是Gaume面临的谜题。
两位学者
时间回到2019年。当时来电的是一位美国《纽约时报》记者，询问Gaume对60年前发生的这场悲剧有何见解，它后来被称为迪亚特洛夫之谜。
Gaume是洛桑联邦理工学院雪和雪崩模拟实验室主任，那时，他从未听说过这个案子。“我要求记者第二天给我回电话，以便自己能收集更多信息。之后，我了解到的东西激起了我的兴趣。”他回忆说。
接到电话后，Gaume开始在黑板上写下方程式和数字，试图从纯粹的力学角度推断发生了什么。最后，他告诉记者，很可能是一场雪崩袭击了探险队，当时他们正在帐篷里睡觉。
这一理论是最合理的，也是俄罗斯检察官办公室在2019年应遇难者亲属的要求重启调查后提出的。
但证据的缺乏和奇怪事情的存在未能说服所有人。“我很感兴趣，开始更深入地研究，于是我联系了Puzrin。”
Puzrin欣然同意。“我参与这项研究是因为我知道这个谜团，而且我对渐进失效机理感兴趣。”Puzrin在接受《中国科学报》采访时说，“尤其是因为我两年前就开始研究板状雪崩了，主要探索触发山体滑坡和实际发生之间的一段时间内会发生什么。”
这正是1959年发生的事情：探险者在白雪覆盖的山坡上挖了个洞搭帐篷，但雪崩直到几个小时后才发生。
“雪崩理论至今未被完全接受的一个主要原因是，没有人能解释它是如何发生的。”Gaume说。
首先，救援队没有发现任何雪崩或沉积的明显证据。其次，帐篷上方的平均坡度不到30度——不足以发生雪崩。而且，如果发生雪崩，至少是在坡被开凿9个小时后触发的。最后，在一些受害者身上观察到的胸部和头骨损伤并不是典型雪崩造成的伤害。
于是，Gaume和Puzrin一起梳理了相关档案。他们还与参与调查该事件的其他专家进行了交谈，并开发了分析和数值模型，以重建那场可怕的雪崩。
还原可怕夜晚
在论文中，Gaume和Puzrin试图解决这些问题。他们开发了两个模型：用来估计触发雪崩所需时间的分析方法来自苏黎世联邦理工学院，洛桑联邦理工学院团队则估算雪崩对人体的影响——将有助于更好地理解自然雪崩和相关风险。
首先，探险队员身上的伤是怎么来的？“我们进行了数值模拟，以评估不同大小雪块的影响。该模型是根据通用汽车公司在上世纪70年代进行的致命碰撞试验进行校准的。”Gaume告诉《中国科学报》，“结果表明，小型板状雪崩引发的雪块冲击可能造成中度至重度伤害，这与尸检报告一致。而另一种假设是这些伤可能是后来在峡谷里撞击造成的。”
另一个谜题是，探险队凿开雪坡和触发雪崩之间有一个时间差。之前的调查人员一直无法解释，那天晚上没有降雪，怎么会在半夜触发雪崩？
“在失效机理中，故障不会立即发生，而是在触发后的一段时间内发生。根据法医证据，这场事故中的时间延迟是9~13个小时。”Puzrin说，“时间差取决于雪的沉降速率，而雪的沉降速率又取决于风速。为了使一切都合理，我们需要一个物理模型。这种模型在文献中并不存在，必须在该研究中加以发展。”
Puzrin团队之前提出一种新模型，建立了地震诱发雪崩延迟的基本机制，其机理是雪的蠕变、应变软化和应变速率敏感性相互作用。该模型表明，地震引发的延迟雪崩很罕见，但也是可能的，并会导致重大破坏，特别是在较长的缓坡上。相关论文刊登于英国《皇家学会学报A卷：数学、物理和工程科学》。
而在悲剧发生的那一晚，研究人员发现，最重要的因素之一是重力风的存在，也就是在重力作用下将空气吹下斜坡的风。这些风可能把雪吹到帐篷上并堆积起来。
“如果他们没有在斜坡上开个洞，什么都不会发生。这是最初的触发点，但单凭这一点还不够。下降风可能使雪飘移，并使额外的负荷慢慢积累起来。在某个点上，裂缝可能已经形成并扩展，导致雪板崩塌。”Puzrin说。
尽管如此，两位科学家都对他们的发现持谨慎态度，并明确表示，这次事件的很多方面仍是一个谜。“没有人真正知道那天晚上发生了什么。但我们提供了有力证据，证明雪崩理论是可信的。”Puzrin说。
两位学者希望用科学为这场事故画上句号。
