Wandernde Steine

Wandernder Felsen auf der Racetrack Playa

Wandernde Steine, auch wandernde Felsen genannt (englisch sailing stones, auch sliding rocks, walking rocks, moving rocks) sind Steine und Felsbrocken, die sporadisch auf einem ebenen Gelände wandern und dabei Spuren in der Oberfläche hinterlassen. Das Phänomen ist vor allem von der fast vollkommen flachen Racetrack Playa bekannt, einem zumeist ausgetrockneten See im Death-Valley-Nationalpark in Kalifornien.

Wandernde Steine galten lange als großes Geheimnis; zahlreiche Hypothesen und Theorien wurden aufgestellt. Im Jahr 2014 wurde schließlich eine überzeugende Erklärung zur Racetrack Playa vorgelegt: Die Steine werden durch große, dünne Eisplatten verschoben, die auf einer seichten Wasserfläche schwimmen und vom Wind bewegt werden.

Racetrack Playa

Gelände

Die Racetrack Playa (sinngemäß „Rennbahn-Ebene“) ist eine auf etwa 1120 m über dem Meer gelegene Ebene von rund 5 × 2 km Größe in einem abgelegenen Teil des Nationalparks. Sie ist vom erschlossenen Parkteil über eine etwa 40 km lange Schotterstraße erreichbar, die in den meisten Jahreszeiten nur mit Vierradantrieb und hoher Bodenfreiheit zu befahren ist. 91 % der Fläche des Nationalparks sind als Wilderness Area ausgewiesen, deshalb dürfen nur die ausgewiesenen Pisten befahren werden.

Die Ebene entstand aus einem heute ausgetrockneten See zwischen den beiden Bergketten Cottonwood Range und Last Chance Range. Die Oberfläche besteht zu einem hohen Anteil aus Lehm, der beim Austrocknen im Sommer in regelmäßig erscheinende, kleine Blöcke aufbricht. Niederschläge gibt es in dem Wüsten-Nationalpark nur im Winter. Der Lehmboden nimmt Regenwasser schnell auf und wird bereits nach rund 10 mm Niederschlag feucht.

Merkmale der Spuren

Eine Spur mit einem Knick

Die Spuren stammen von Steinen mit einem Gewicht von bis zu 320 kg. Sie verlaufen überwiegend in nördlicher und nordwestlicher Richtung. Die Spuren sind zwischen wenige Zentimeter und etwa 1000 Meter lang, teilweise schnurgerade, teilweise mit einem Knick oder gewunden.

Die Bewegungen finden nur selten und nur im Winter statt. Nach spätestens einigen Jahren verschwinden die Spuren durch Erosion wieder, was die Verfolgung des Gleitens der Steine über längere Zeiträume erschwert.

Forschung

Untersuchungen

Zwei wandernde Felsen
Wandernder Felsen

Da das Gebiet unter Naturschutz steht und als „unberührte Wildnis“ ausgewiesen ist, sind dauerhafte Installationen wie fest montierte Kameras zur Überwachung nur mit Ausnahmegenehmigung zulässig.

Bei neueren Untersuchungen wurden sämtliche „wandernden Felsen“ mit GPS-Unterstützung kartiert und ihre Position regelmäßig überwacht. Dabei stellte sich heraus, dass weder die Größe noch das Gewicht der einzelnen Felsen einen nachvollziehbaren Einfluss auf die Geschwindigkeit der Wanderung haben.

Bis zur Aufklärung im Jahr 2014 (siehe unten) hat nie ein Forscher versucht, das Geschehen vor Ort mitzuerleben. Denn man vermutete früher, dass die Steine von extrem starken Winden bewegt werden, und dies bei Nässe und im Winter. Diesen Bedingungen wollte sich niemand aussetzen. Zudem bewegen sich die Steine nur selten und in vielen Jahren gar nicht.

Frühere Erklärungsversuche

Wind

Es galt schon lange als sicher, dass die Bewegung durch Wind zu erklären ist. Vor allem während der heftigen Winterstürme wird im Gebiet häufig Orkanstärke erreicht. Dies alleine reicht aber nicht aus, um die bis zu 320 kg schweren Felsen zu bewegen. Dazu wären theoretisch Windgeschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Stunde erforderlich.

Schlamm

Einigkeit bestand ferner darin, dass außer Wind auch Nässe eine entscheidende Rolle spielen muss. Wenn es im Winter ausreichend geregnet oder geschneit hat, bildet sich auf dem Lehmboden eine schlammige, rutschige Oberfläche, auf der die Steine gleiten können.

Eis

Während der Wintermonate kann sich Eis bilden. Seit 1955 wurde vielfach vermutet, dass Eis an der Bewegung beteiligt ist. Zum einen kann Eis stärker am Stein wirken als Wind. Gewichtige Argumente für die Beteiligung von Eisplatten waren zudem, dass flächiges Eis der Windkraft eine große Angriffsfläche bietet und dass benachbarte Spuren oft genau parallel verlaufen, mitsamt den Biegungen (vgl. Foto), was für eine mechanische Verbindung bei der Entstehung spricht. Der Mechanismus blieb aber unklar.

Im Jahr 2010 stellte der NASA-Geologe Gunther Kletetschka seine im Laborexperiment gewonnene Theorie vor: Wenn sich im Winter eine Eisschicht bildet und nachströmendes Wasser das Eis anhebt, werden Steine mit angehoben. Sobald es etwas wärmer wird, zerbricht die Eisschicht in einzelne Schollen, die sich mitsamt den Steinen bewegen können. Kletetschka nannte drei mögliche Faktoren, die für die Bewegung sorgen: Wind, nachströmendes Regenwasser und Strömungen in der Wasserfläche, die durch Temperaturunterschiede verursacht werden.

2011 wurde im American Journal of Physics eine ähnliche Erklärung veröffentlicht, die auf Modellrechnungen beruhte: Die Steine frieren in Eisschollen ein, die vom Wind auf Wasser bewegt werden. Spuren entstehen, wenn die Steine nur unvollständig angehoben werden und noch auf dem Boden schleifen. Die Autoren behaupteten, der Wind brauche nicht stark zu wehen und die Eisschollen brauchten auch nicht groß zu sein, wenn sie nur dick genug seien, um die Steine zu tragen.

Weitere Hypothesen

Nach einer von vielen älteren Hypothesen bilden Algen in Regenzeiten einen „Schmierfilm“ auf der Oberfläche, der die Reibung zwischen Stein und Boden stark vermindert.

Als mögliche Ursache wurden früher außerdem genannt: Erdbeben, Anomalien der Schwerkraft sowie die Einwirkung von Tieren, Außerirdischen oder Scherzbolden, die über Jahrzehnte die Öffentlichkeit hereinlegen.

Erklärung

Die Spuren der Steine am 20. Dezember 2013. Sie verlaufen großenteils genau parallel, auch bei Knicken und Biegungen. Auffällig auch die unbewegten Steine.
Präparierter Stein mit GPS-Tracker (2014)

Im August 2014 publizierten Forscher und Geologen der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla eine Studie, die das Phänomen überzeugend aufklärte. Die Studie beruhte unter anderem auf GPS-Daten von Steinen. Um die vor Ort vorhandenen Steine nicht zu manipulieren, verwendeten die Forscher 15 Steine verschiedener Größe von anderen Orten. In diese bohrten sie auf der Oberseite jeweils eine Vertiefung für den GPS-Tracker. Außerdem fertigten sie Zeitraffer-Aufnahmen an und zeichneten Wetterdaten auf. Teilweise konnten sie das Geschehen auch direkt vor Ort miterleben.

Im Jahr 2011 setzten die Forscher die präparierten GPS-Steine auf der Racetrack Playa aus und bauten ihre Geräte auf, dann warteten sie darauf, dass etwas geschieht. Sie rechneten damit, fünf oder zehn Jahre warten zu müssen. Einer von ihnen sagte, es sei „das langweiligste Experiment aller Zeiten“.

Ende November 2013 entstand nach Regen und Schneefall eine seichte Wasserfläche auf dem südlichen Drittel der Racetrack Playa. Daraufhin bewegten sich Steine an vier Tagen im Dezember 2013 und Januar 2014. Am 20. Dezember 2013 konnte die Bewegung von über 60 Steinen dokumentiert und gemessen werden. Manche Steine bewegten sich im gesamten Zeitraum insgesamt bis zu 224 Meter weit, mit Geschwindigkeiten von etwa 2 bis 5 Metern pro Minute. Die Wasserfläche war mehr als zwei Monate lang vorhanden. In der zweiten Woche im Februar 2014 war sie durch Verdunstung verschwunden.

Voraussetzung für die Bewegung ist eine Eisdecke, die nur einige Millimeter dick ist und sich nachts auf einer seichten, einige Zentimeter tiefen Wasserfläche gebildet hat. Wenn die Eisdecke vormittags zu schmelzen beginnt, zerbricht sie in Eisplatten, die zunächst Dutzende Meter groß sind und dann weiter zerbrechen. Wegen der großen Angriffsfläche können schon schwache Winde von drei Beaufort die auf dem Wasser schwimmenden Eisplatten in Bewegung setzen. Mit den Eisplatten werden auch die in ihnen eingeschlossenen oder vor ihnen liegenden Steine verschoben.

Die auf einen Stein wirkende Schubkraft kann erheblich vergrößert werden, wenn mehrere Eisplatten aufeinander geschoben werden und dann gemeinsam am Stein angreifen. Durch diesen Effekt können Steine zusammen mit Schlamm sogar aus der Wasserfläche herausgeschoben und an deren Ufer abgesetzt werden.

Seltenheit

Es kann Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern, bis die Steine wieder wandern. Sanfte Winde sind in dem Gelände oft vorhanden. Ansonsten liegen die nötigen Bedingungen nur selten gemeinsam vor: eine aus Niederschlag entstandene Wasserfläche geeigneter Tiefe sowie die richtigen Temperaturen, die nachts für eine Eisdecke geeigneter Dicke und tags zusammen mit Sonneneinstrahlung für deren Fragmentierung sorgen.

Der Zeitanteil mit Bewegungen beträgt nur etwa ein Millionstel. Es gibt Anzeichen dafür, dass die Bewegungen der Steine wegen des Klimawandels noch seltener werden.

Bonnie Claire Playa

Die Frage, ob das Phänomen nur auf der Racetrack Playa oder auch an anderen Orten vorkommt, führte zu der Entdeckung von wandernden Steinen auf der Bonnie Claire Playa bei der heutigen Geisterstadt Bonnie Claire in Nevada. Die Bonnie Claire Playa ist nur etwa 60 Kilometer entfernt, sie liegt nordöstlich und außerhalb des Death-Valley-Nationalparks. Ein wissenschaftlicher Artikel zu den wandernden Steinen auf der Bonnie Claire Playa wurde 1952 publiziert.

Für eine Publikation zur Racetrack Playa (2011) führten Physiker ein Experiment ersatzweise in der Bonnie Claire Playa durch, weil es in der Racetrack Playa verboten war, Steine über den Boden zu ziehen. Ein Filmbeitrag in der Reihe Terra X (2018) wurde überwiegend auf der Bonnie Claire Playa gedreht.

Film

In dem Oscar-prämierten Film Die Wüste lebt (1953) wird das Phänomen der wandernden Steine erwähnt. Dirk Steffens präsentierte das Phänomen in der Reihe Terra X (2018).

Literatur

Ältere Literatur (chronologisch)

Commons: Sliding rocks of Racetrack Playa – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Videos

Ältere Darstellungen

Einzelnachweise

  1. ↑ Alexandra Witze: ‘Wandering stones’ of Death Valley explained. In: Nature. 27. August 2014, doi:10.1038/nature.2014.15773.
  2. ↑ Jan Dönges: Death Valley – Rätsel um die “Wandernden Steine” endlich gelöst. In: Spektrum.de, 28. August 2014.
  3. ↑ The Racetrack. In: Geographic Names Information System. United States Geological Survey, United States Department of the Interior (englisch).
  4. ↑ wilderness.net: Death Valley Wilderness
  5. ↑ Autofahrer ruiniert Naturwunder im Tal des Todes in Der Spiegel, 25. September 2016.
  6. 1 2 3 4 Axel Bojanowski: Forscher erklärt Mysterium der streunenden Felsen. In: Der Spiegel, 16. Dezember 2010.
  7. ↑ How Rocks Move Video von Scripps Oceanography (6:15 Min.), hier 4:37 bis 5:14.
  8. 1 2 3 Mystery of Death Valley sailing stones solved ucnature.org, 2. September 2014. Siehe Abschnitt The most boring experiment ever.
  9. ↑ Joseph Stromberg: How Do Death Valley’s “Sailing Stones” Move Themselves Across the Desert?, Smithsonian.com, 9. Juni 2013.
  10. ↑ RD Norris, JM Norris, RD Lorenz, J Ray, B Jackson: Sliding Rocks on Racetrack Playa, Death Valley National Park: First Observation of Rocks in Motion. In: PLOS ONE. 9. Jahrgang, Nr. 8, 27. August 2014, doi:10.1371/journal.pone.0105948. Zitat: “All authors agree that rocks are most likely to move when the playa surface is wet, creating a slick surface, and that wind must be involved.”
  11. 1 2 3 4 5 6 7 RD Norris, JM Norris, RD Lorenz, J Ray, B Jackson: Sliding Rocks on Racetrack Playa, Death Valley National Park: First Observation of Rocks in Motion. In: PLOS ONE. 9. Jahrgang, Nr. 8, 27. August 2014, doi:10.1371/journal.pone.0105948.
  12. ↑ George M. Stanley: Origin of playa stone tracks. Racetrack Playa, Inyo County, California. In: Geological Society of America Bulletin, ISSN 0016-7606, Bd. 66 (1955), S. 1329–1350.
  13. 1 2 Ralph D. Lorenz, Brian K. Jackson: Ice rafts not sails: Floating the rocks at Racetrack Playa. In: American Journal of Physics, Volume 79, Issue 37 (2011), doi:10.1119/1.3490645.
  14. ↑ Um die Batterie der GPS-Einheit zu schonen, wurde ein Bewegungsmelder realisiert, bestehend aus einem Magnetschalter im Boden mit einem Kontakt auf der Unterseite des Steins. Siehe die Vorführung der Konstruktion in diesem Video von Terra X (26:53 bis 27:33).
  15. 1 2 Mystery of Death Valley sailing stones solved ucnature.org, 2. September 2014. Siehe Abschnitt “This is it!”.
  16. ↑ How Rocks Move Video von Scripps Oceanography (6:15 Min.), hier 2:01 bis 2:14.
  17. ↑ Mystery of Death Valley sailing stones solved ucnature.org, 2. September 2014. Siehe Abschnitt Questions remain.
  18. ↑ Mystery of Death Valley sailing stones solved ucnature.org, 2. September 2014. Siehe Abschnitt An infrequent phenomenon.
  19. ↑ Thomas D. Clements: Wind-blown rocks and trails on Little Bonnie Claire Playa, Nye County, Nevada. In: Journal of Sedimentary Petrology 1952 (22), S. 182–186 (Abstract online).
  20. 1 2 Rätselhafte Phänomene: Verschwundene Inseln und wandernde Steine. Sendung in der Reihe Terra X (2018), online in der ZDF-Mediathek (43:28 Min.). Beitrag zu den wandernden Steinen ab 24:20. Angabe des Drehorts Bonnie Claire Playa bei 26:10.

Koordinaten: 36° 40′ 52,7″ N, 117° 33′ 45,7″ W