科考罗布泊:揭开自然与历史之谜

2010年6月17日，是著名科学家彭加木在罗布泊地区科学考察中不幸罹难30周年的日子。为表达对彭加木的缅怀之情，由中国科学院原副院长叶笃正院士、新疆生态与地理研究所研究员、罗布泊科考队队长夏训诚、中国科学探险协会理事长高登义、著名作家叶永烈和广东省科学探险基金会总裁黎宇宇联合发起的“为彭加木塑像奠基和重走彭加木科考探险之路”活动，于2010年10月16日至11月13日在新疆罗布泊举行。此次科考活动历时29天，行程6500公里。

参加彭加木塑像奠基和科考活动的共计75人，这也是继“2008东方道迩罗布泊大型综合科学考察”之后，又一次更大规模的罗布泊科考活动。考察期间，中国科学院副院长詹文龙院士及丁仲礼院士也亲临考察现场。考察中，科学家们应用了遥感、卫星、雷达等新技术手段，实现了室内研究与野外考察的紧密结合，取得了一系列新进展，认定了一系列新发现，初步揭开了自然与历史的七大谜团。

罗布泊“大耳朵”原来是个圆圈

1980年5月，到美国访问的中国沙漠代表团在华盛顿拜访著名遥感学家埃尔巴斯教授时，在他家客厅墙上发现了一张“大耳朵”影像图。埃尔巴斯教授告诉中国专家，这就是中国新疆罗布泊的卫星影像图，他将这张图送给了中国专家。随后，通过各种途径，中国专家又获得了不同年代的罗布泊的卫星影像图。在不同影像图上，罗布泊均呈现了“大耳朵”的图像，国外学者也将罗布泊称为“中国的大耳朵”。

通过多年的考察研究，中国科学家终于搞清楚了“大耳朵”的形成和组成情况。“大耳朵”实际上就是罗布泊历史时期干涸的湖盆。如果将卫星图片上的“大耳朵”套叠在同位置的地形图上，就可以发现，“大耳朵”的位置恰好是地形图上海拔高程780米的范围，量测面积为5350平方公里。它像人的耳朵一样，有“耳轮”“耳孔”和“耳垂”。

但是在这次考察中，罗布泊科考队成员、中国科学院遥感应用研究所研究员邵芸，对“大耳朵”有了新的发现。

她认为，现在人们从卫星影像图上看到的“大耳朵”，应该是罗布泊东湖被西湖覆盖掉一部分后的成像图，加上北部湖岸线的呈现，因此，罗布泊湖盆实际上要比众所周知的“大耳朵”大得多，大出近一倍。这是近年来我国微波遥感专家在罗布泊地区考察研究的重要成果之一。这也表明，新型成像雷达地下目标探测的技术在干旱区研究中得到成功应用。

2010年11月1日和2日，邵芸和她的同事宫华泽博士分别在罗布泊湖心、罗布泊北部区域和湖心小岛以西7.6公里处挖孔采样，并进行光谱测量。以此证实罗布泊东湖被西湖覆盖区域的存在和罗布泊最北湖岸线的存在，以及“大耳朵”明暗色带的成因等，希望通过地下卤水层的探测，了解罗布泊古湖泊的分布、演化，以及它的环境变化对全球环境变化的影响，达到恢复罗布泊古环境的目的。

邵芸一行从罗布泊钾盐基地向北行驶了60多公里，地势由乎坦、盐壳呈深褐色的区域，逐渐进入地势粗糙不平、盐壳颜色趋淡的地区。挖孔采样极其艰难，盐壳坚硬无比，用锤子猛敲，勉强开挖了二三十公分，下面仍是坚硬的盐壳。邵芸说，这里就是他们一直想证实的北部的一条湖岸线存在的区域。

近年来，邵芸带领课题组对罗布泊地区进行了多次野外考察，采集了400多个样品，对地表进行光波测量和水分、盐分的测量分析。

根据多源雷达遥感图像，结合野外采集的样本证据和野外调查与地下雷达探测结果，专家们认为，罗布泊古东湖的干涸过程可以划分为6期，在雷达图像上表现为明暗相间的6个条带。明条带为高含盐量湖相沉积层，代表了罗布泊较强烈的萎缩，湖面快速缩小，盐分快速结晶析出；暗条带为低含盐量湖相沉积层，代表了罗布泊的相对较弱的萎缩，湖面缩小，但是过程缓慢，依然有西侧的河水、山上的融雪水，进行一定的补给，故含盐量较低，掺杂着较多的沙质沉积物。

罗布泊古西湖的西侧同样存在3个条带的高含盐量湖相沉积物，但是由于其位于入水口附近，易受河道摆动的干扰，无法确定其与古西湖东侧的高含盐量条带的对应关系。但是，根据其空间分布格局，专家们推测，西侧的3个条带高盐沉积物应当对应东侧的3个条带。由此可见，当初罗布泊的规模之巨。

雷达图像还清楚地揭示了部分西湖沉积物覆盖了东湖沉积物，说明罗布泊古西湖区是叠加在古东湖区西部之上的。雷达图像揭示了大量古河道和多期冲积扇，主要分布于西湖的北部和西部。因此，罗布泊古湖泊分布范围远远大于5350平方公里，初步测算超过1万平方公里。罗布泊古湖向西延伸湖岸线的存在，说明古湖呈圆形封闭状态，彼时的罗布泊就不是一只“耳朵”，而是一个“圆圈”了。

邵芸研究员解释，罗布泊次地表含水含盐介质，蕴含罗布泊形成、发展、消失等过程的信息。雷达遥感具有穿透干燥盐壳层的作用，所以用此手段或可确定古湖泊的最终范围到底有多大。美国卫星图片罗布泊“大耳朵”影像图是光学遥感形成的，而光学遥感没有这种雷达遥感的穿透能力，被覆盖的部分“看”不见，因此，原来的“大耳朵”要比现在完成的影像图小得多。

邵芸谈到，目前的研究还存在难点。如果是淡水环境，就能发现很多生物，从而可确定它的年代。但这是盐壳环境，是盐漠，目前还无法用盐晶体来测年。由于不能测年，也给最终湖岸线的确定和历史上干涸的具体年代带来困难，这就需要用其他学科的研究共同来推进。

对于这一新发现，地理学界还有不同认识，还有待持续的研究和进一步证实。

一万五千年来罗布泊的环境变迁

罗布泊是塔里木盆地的汇水中心和集盐中心，第四纪晚期以来自然环境发生过多次巨大的变化。在距今9～13万年、3万年前后和全新世中期等不同时段，湖的面积都发生过扩张，特别是距今9～13万年间的湖浸，是迄今所知的最大一次湖浸。从龙城、白龙堆和三垅沙等雅丹地貌分布看，都为湖相沉积物，海拔高度在820米左右，说明古罗布泊的面积超过5.5万平方公里，是后来的10倍以上。

而近1.5万年以来，罗布泊地区的环境变化，与人类在这一地区的活动有着十分紧密的关系。科学家们从湖心剖面的磁化率、粒度和微量元素及微体古生物的不同，将1.5万年以来罗布泊地区环境变化划分出8个阶段，给出了一幅罗布泊万年气候变化图，较好地解释了人类活动在这一区域的辉煌、中断、复兴直至衰亡的历史：

距今9810～1.53万年，入湖径流相对稳定，西湖水深略大，尘暴作用较强，沉积超过80厘米，成层有石膏出现，表明气候干燥。

距今8150～9800年早全新世，气候相对温和湿润，河流径流量较大，地面水体较多，湖水微成或半咸，有一些水生植物。

距今5900～8150年中全新世，湖水较浅，风暴强烈，气候较温暖湿润，植被为温带阔叶林或针阔混交林，西湖为半咸水湖。

距今3400～5900年，有较多来水汇入半咸水湖，水生和陆生植物逐渐增多，风暴作用不甚强烈。在距今3500～3900年，有欧洲游牧民族进入，形 成小河一古墓沟文化。

距今2200～3400年，罗布泊出现干涸事件，西湖为碳酸盐型的咸水湖，湖心相应沉积层出现以粉细砂为主，含较多中、粗砂及白色石盐斑状的沉积层，人类文明出现断层。

距今1150～2200年，早、晚期风暴作用强烈而中期风暴作用弱，气候相对温暖潮湿，出现楼兰文化兴盛期。

距今350～1150年中世纪暖期前后，罗布泊西湖及西岸地区进入环境最佳时期。尤其是在距今700～900年间，气温与现在相似或略高，但降水增多，塔里木河可能又一次与孔雀河汇合进入罗布泊，使湖面和沼泽面积扩大，湖水淡化或微咸，水生生物大量繁殖，生物多样性增加，湖泊西岸地面植被覆盖度增加，人们又回到荒废已久的楼兰城。而到距今700年以来，环境再次变劣，沉积物变粗和沙尘暴的出现，显示风暴作用加强，气候进一步干旱，进入现代环境变迁时期。

距今350年以来的环境变迁，这一时期发生多起重要事件，即1921年前湖的面积缩小，此后塔里木河再经孔雀河入湖，使湖面又迅速扩大，直到1942年前后开始收缩。1958年，天山诸河同时暴发洪水并进入罗布泊，不仅使西湖湖面再次扩大，同时也使久已干枯的东湖再次充水。但短短几年之后的1962年，湖水又迅速干枯，现代盐漠终于定型，再一次呈现了干旱区湖泊快变和特变的特点……

罗布泊13万年和万年以来的环境变迁，充分反映了干旱区环境变迁的共性，也呈现了其特有的个性，正如已故的刘东生院士在2004年亲临罗布泊考察时所指出的：罗布泊地区的环境变迁是干旱区环境的一个缩影，第四纪地质的许多科学问题在这里都可以找到满意的答案。

生物多样性研究的新进展

30年前，由彭加木开启的以罗布泊地区为对象的专门性的综合科学考察，使人们首次对罗布泊地区的生命状况有了一些初步了解，证明了罗布泊地区生态环境虽然恶劣，但却不是“生命的”。

当年考察披露，罗布泊地区生物多样性的状况，在动物方面，记录了119种，包括兽类23种、鸟类96种、鱼类2种、爬行类7种、两栖类1种。在地理区划上可划分为孔雀河一塔里木河下游州和罗布荒漠州两个动物地理州，以及7个动物地理区，是我国一类保护动物野骆驼和二类保护动物马鹿的分布中心。在植物方面，记录了35种植物，分属13科26层，没有水生植物。特点是植物种类贫乏，具有许多古老成分，木本植物占总种数的53％，与相邻的河西走廊、柴达木盆地和蒙古的植物区系具有许多共同的主导成分，植物地理成分以亚洲中部本地成分为主。因种种原因，过去对罗布泊地区的考察，对生物三大类群，即动物、植物、菌物中菌物类群考察基本是空白点，对动物中昆虫的考察也十分不足，对动物、植物类群的演变状况也不甚了了。

罗布泊地区是国际濒危动物野骆驼的分布中心，罗布泊野骆驼国家保护区面积7.8万平方公里，是新疆最大的保护区。多年来，对野骆驼的保护已显见成效，种群有较大数量增长，已由保护前的400头左右增至500头以上。随着经济开发和旅游的发展，对野骆驼的生存将带来严重威胁，这次科考队在实地调查的基础上，提出了对野骆驼的具体保护建议。

在极度焦旱的罗布泊，其实潜伏着肉眼看不到的特殊的微生物群落。科学家们通过考察研究发现，罗布泊独特的地理环境和气候特征，为特殊环境微生物生长繁殖提供了得天独厚的条件，罗布泊地区孕育着极为丰富的极端环境微生物类群，可能具有重要潜在的研究和开发利用价值。

从2005年起，新疆农业大学农学院教授罗明和她的课题组就到罗布泊腹地，对罗布泊“大耳朵”地区盐壳、盐土特征与发生学意义，以及该地区嗜盐细菌资源及其部分活性物质展开调查研究，在可培养嗜盐细菌多样性研究方面取得了突破。考察和研究分析结果显示，罗布泊地区嗜盐菌属于9个属，其中Halomonas为优势菌群。该地区嗜盐细菌不仅具有丰富的多样性，还蕴藏着具有地域特点的新菌种资源。

有关方面认为，这些发现，为罗布泊地区嗜碱放线菌的种质资源开发和新药筛选有效菌源，提供了科学依据。

科考队成员、中科院新疆生态与地理研究所副研究员潘惠霞认为，在罗布泊高盐、高温、寡营养环境里孕育的微生物，可能具有特殊的遗传基因，因此，具有重要的研究价值。潘惠霞说，有可能的话，想在罗布泊地区建立一个微生物资源库，为进一步开发具有特殊功能的微生物及其生态修复提供科学依据。

在极度干旱的罗布泊洼地，其实还活跃着一支支精锐的昆虫部队。科考队成员、中科院新疆生态与地理研究所研究员吕昭智等人通过数年的考察发现，罗布泊地区的昆虫已超过70种。

吕昭智发现，尽管罗布泊地区水资源贫乏，但水生类昆虫并不少见，比如水龟、龙虱、石蛾、蜻蜓、跳蝽等，这类昆虫都会及时采取休眠方式度过干旱季节，从而适应干旱的荒漠。

在罗布泊，既有“土著”的甲虫，也有一些从绿洲迁入的种类。它们独特高超的生存手段，悄无声息地演绎着无人区里的生命精彩。

步甲应该是罗布泊的“原居民”。步甲最初是在罗布泊南岸发现的，它只有1.5厘米长，全身黑色。罗布泊零星分布着许多红柳，由于干旱和地下水的匮乏，红柳生长得并不茂盛，但红柳的叶子，却是布甲的美食。

十一星瓢虫是一种很美丽的昆虫，全身棕红色，背上分布着11颗黑色的小星星，只有半粒豌豆那么大，它可是蚜虫的天敌。十一星瓢虫是在罗布泊钾盐基地发现的。它一般生活在绿洲区，在棉区比较常见，但为什么它会出现在罗布泊里呢?

一种像蜻蜓的绿色草蛉在罗布泊也经常能看到，尤其在炎热的天气里，楼兰文物保护站的工作人员向科考队证实了这一点。专家认为，这种昆虫一般分布在绿洲区，来到罗布泊估计有两种可能：气流带来的或者车辆带来的。

飞蛾、蚂蚁、土蝗也在罗布泊南岸地区静悄悄地生活着，苍蝇和牛虻则几乎随处可见，只要有人停留，它们就会飞到你的跟前，速度之快令人惊讶。

对罗布泊地区的昆虫展开全面调查始于2004年，在那次考察中，专家共发现12～14种昆虫。之后，科研人员记录到65种，包括蜻蜓目、同翅目、鳞翅目、直翅目、双翅目、鞘翅目等。

楼兰大面积农耕遗址与注宾河古城遗址的发现

2008年冬，中国科学院地质与地球物理研究所研究员秦小光在罗布泊考察时，在卫星图片上发现楼兰遗址以东10余公里有大面积农耕遗迹。从卫星图片上看，这片区域与自然形成的地貌有着非常大的差异，呈现出沟渠等形状。在实地调研中，秦小光与刘家麒院士等专家，在现场发现一些渠道、防洪堤的疑似痕迹外，没有发现农耕层。他们采集了大量土壤样本，带回去进行分析。分析结果表明，土壤样本中发现存在大于47.6微米直径的孢粉。国际上将大于40微米的孢粉，认为是农作物的孢粉。这一发现，是罗布泊地区曾经历农耕的有力证据。

楼兰时期，楼兰国即有人口1.4万人，其中兵士3000人，除此以外，过往人数也相当可观，《汉书》即有记载：“楼兰常主发道，负水担粮，送迎汉使。” 仅是汉使数量，《史记》中就记载：“一赠中使者多者十余，少者五六辈”，“一辈大者数百，少者百余人”，也就是一年中过往使者，少则近千人，多则数千人，加上过往的商贾、僧侣，又是一个很大数量。这些人不仅要吃要喝，而且连吃带拿以补足路途所需，这些粮食不能从外地运来，只能就地解决。

西汉时，曾“田伊循(今米兰)以镇抚之”。东汉时，又进一步发展了在楼兰的屯田，增派西域长史，田率扩大到500人。至东汉末，屯田规模进一步扩大。东汉后期或魏晋初，敦煌人索励更率酒泉、敦煌兵干千人至楼兰屯田，其间还召集鄯善、焉耆、龟兹三国兵士3000人，将注宾河(今孔雀河下游)河段拦断，蓄水溉田，“大田三年，积蓄百万、威服外国”。如此大规模屯田，其地在何处?北魏郦道元《水经注》中一段话给了答案，他写道：“河水(指注宾河)又东径注宾城南，又东径楼兰城南而东注”，即屯田的位置应在楼兰城东。罗布泊科考队的发现与此不谋而合，当然，还有许多问题尚待进一步研究。

在这次罗布泊考察中，秦小光研究员等再一次在楼兰城东耕地遗址和疑似人工水渠分布区采集到了螺壳和干芦苇样本，通过碳十四测年，即可获知其存在的年代了。

也是在2008年的罗布泊科考中，中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远研究员借助卫星图像并通过地面考察，首次发现小河墓地西北6公里多的一座古城，当时暂定名小河古城。根据古城墙体年代和初步发现的文物类型以及地理位置，吕厚远在2010年第1期的《科学通报》上发表了《罗布泊新发现古城与5个考古遗址的年代学初步研究》一文，初步将新发现的古城遗址暂定名“注宾河古城遗址”。这一次考察，吕厚远又有不少新的发现。

小河墓地西北新发现的古城城墙，年代大约在公元400～500年，形成于北魏时期，但该古城遗址的隶属、职能，还有待详细的考古发掘工作。由于遗址临近丝绸之路古驿站阿拉干，处于丝绸之路东西和南北交通要道的十字路口，因此，无论该遗址是否是“注宾城”“埒类城”或楼兰国都“I泥城”，它在丝绸之路上的重要位置都是毋庸置疑的。通过对不同古城遗址的年代学分析，考察结果为深入研究罗布泊地区古代遗址的时间与空间分布、西域文化的演化过程、人类活动与环境变化关系等提供了佐证。

罗布泊是亚洲内陆区域干旱中心

近年来，中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所在哈密至罗布泊镇，安装了3个自动气象站收集气象要素，首次在这个气象观测空白区域取得了完整、系统的气象资料。多年的观测表明，罗布泊地区年降水量不足10毫米，蒸发能力却超过4800毫米，干旱指数超过了中国最干旱的新疆托克逊县。托克逊县年降水量不足3毫米，而蒸发量也不到4800毫米。因此，专家们认为：罗布泊地区是亚洲内陆区域干旱中心。

观测还表明，罗布泊地区也是太阳能和风能富集的地区。

罗布泊科考队员、乌鲁木齐沙漠气象所所长何清指出，罗布泊地区太阳辐射强，是新疆的太阳能最富集的地区，仅次于青藏高原。因此，罗布泊具有发展太阳能的优越条件，可以结合风能进行互补开发。

何清认为，罗布泊地区具有晴天数多、光照充足、光质良好、光能潜力较大的特点，日照时数长，年日照时数为2750～3078小时，年总辐射量5340～6060兆焦耳，平方米，是全国太阳能辐射最多的地区之一，仅次于青藏高原，对利用太阳能资源开发光伏发电项目，奠定了极好的基础，提供了极为有利的条件。

风能则是罗布泊地区另一大可再生清洁能源。罗布泊属于新疆九大风区之一，一年中几乎天天有风，每年4级以上的大风有127次，风向以东北风、东风为主，最大风力可达10级。考察结果表明，罗布泊有效风能密度200～350千瓦时／平方米，年平均风速6米／秒，可利用时间4500～6000小时，年，风能资源十分丰富……

考察也表明，除钾盐外，罗布泊数倍于钾盐的氯盐(氯化钠)至今未能开发利用，多种盐类的丰富储藏，将使罗布泊成为我国重要的盐产地和盐化工基地。除了盐产外，罗布泊地区还有丰富的其他金属矿产，包括金、铜、镍、铁、锰等。在罗布泊镇辖区内，铜镍矿资源量达67.4万吨，金铜矿资源量在10万吨以上。在北山区域，已发现铁矿8个，预计储量150万吨，黄金资源量超过200公斤，锰资源量10万吨。

为促进罗布泊地区的开发，中国科学院于2002年向国务院提交了“新楼兰工程”的咨询报告，提出了重展楼兰辉煌的具体设想。目前，对罗布泊地区进一步研究与开发计划正在筹划之中。

如今，哈密至若羌公路已基本修通，哈密至罗中铁路即将铺轨，交通条件的重大改善，将极大地推动罗布泊地区的开发和旅游。

就在夏训诚率领的科考队在罗布泊考察之际，媒体和网络上充斥着“海水西调”“引渤入疆”的火爆话题，引渤海水入疆的最后地点就是罗布泊，以此达到治理沙漠、改善生态环境并重现楼兰文明的目的。且不管这种引起极大争议的设想是否科学，是否能够实现，但相信在科学技术飞速发展的今天，罗布泊地区终将融入新疆的大开发大建设大发展之中，一定会重现和超越历史的辉煌。