Мониторинг распределения интенсивности земно‑воздушной активности вокруг пещер Могао

Почему пустынный воздух важен для древнего искусства

Пещеры Могао на северо‑западе Китая содержат тысячелетние буддийские настенные росписи, вырезанные в пустынной скале. Эти росписи постепенно разрушаются: крошечные кристаллы солей растут и растворяются в теле стены каждый раз, когда порода пересыхает и снова увлажняется. В этом исследовании ставится простой, но ключевой вопрос: как невидимое «дыхание» воздуха через грунт вокруг пещер управляет этими сменами влажности и что с этим можно сделать?

Скрытое дыхание под нашими ногами

Под поверхностью пустыни поры между зернами песка и гравия заполнены воздухом. Когда атмосферное давление на поверхности поднимается и падает с приходом погодных фронтов, этот заключённый воздух выдавливается в грунт и вытесняется из него — процесс, который авторы называют земно‑воздушной активностью. При росте давления более сухой наружный воздух вталкивается вниз в почву и породу, снижая влажность; при падении давления более влажный воздух поднимается вверх, повышая влажность. Команда показала, что силу этого «дыхания» можно отслеживать по амплитуде колебаний относительной влажности в погребённом воздухе. Иными словами, большие колебания влажности означают более сильную земно‑воздушную активность.

Картирование невидимых потоков пустыни

Чтобы увидеть, как этот процесс меняется по ландшафту, исследователи закопали датчики влажности и температуры в 208 точках (193 пригодных набора данных) в радиусе примерно двух километров от пещер Могао. Они разделили территорию на три зоны: каменистое плато Гоби над скалой, зона непосредственно перед пещерами с деревьями, дорогами и рекой Дацюань, и район Гоби у горы Санвэй. Сравнивая каждую точку с долгоработающим эталонным датчиком в подвале, они вычисляли относительную интенсивность земно‑воздушной активности и затем с помощью картографического ПО строили детализированную карту того, насколько активно «дышит» грунт в разных местах.

Как рельеф и почва формируют «дыхание» грунта

Карты выявили заметные закономерности. Земно‑воздушная активность в целом ослабевает с юго‑востока на северо‑запад и, как правило, меньше там, где рельеф выше. Равнинные участки с редкими горизонталями обычно демонстрируют более сильную активность, чем крутые, плотно изолинированные склоны. Возле вершины скалы над пещерами многие точки имели слабую активность — вероятно, из‑за трещин в скале, через которые воздух уходит вбок, а не движется вертикально. Напротив, в низинах пред пещерами и в близлежащих оврагах наблюдалась очень сильная «дыхательная» активность грунта. Места, покрытые зыбучими песками — рыхлым, но плохо вентилируемым слоем — демонстрировали заметно более слабую активность и меньшие колебания влажности по сравнению с прилегающей голой гравийной поверхностью Гоби.

Различные ритмы подъёма и падения влаги

Хотя почти все точки показывали изменения влажности, синхронные с колебаниями атмосферного давления, их детальные ритмы различались. Наиболее распространённый рисунок напоминал плавные волны, соответствующие смене погоды. В некоторых местах влажность демонстрировала резкие падения от высокого базового уровня, вероятно вызванные порывами сухого воздуха, вталкиваемого в грунт. Несколько точек показывали обратный эффект: кратковременные всплески влажности, возможно, где воздух выдавливается наружу через трещины в скале. В редких случаях влажность колебалась вокруг средней линии. В целом же исследование установило, что главным драйвером является именно изменение атмосферного давления; локальный рельеф и тип грунта лишь модулируют силу отклика.

Защита настенных росписей через регулирование «дыхания» грунта

Для консерваторов эти результаты превращают абстрактный физический процесс в практическую карту. Более сильная земно‑воздушная активность означает большие перепады между сухими и влажными условиями у стен пещер, что стимулирует многократное кристаллизование и растворение солей и постепенно разрушает росписи. Зная, где грунт «дышит» сильнее всего, менеджеры могут нацеливать меры — герметизировать ключевые трещины в скале, устанавливать проницаемые барьеры между орошаемыми зелёными зонами и скалой, укреплять почвы в оврагах или пересматривать покрытие дорог, которое перенаправляет подземные потоки воздуха. Проще говоря, сохранение хрупкого пустынного искусства — это не только контроль воздуха внутри пещер, но и понимание и управление тонким, вызванным давлением, дыханием земли вокруг них.

Цитирование: Li, F., Li, H., Wang, S. et al. Monitoring the intensity distribution of earth-air activity around the Mogao Grottoes. npj Herit. Sci. 14, 83 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02354-5

Ключевые слова: Пещеры Могао, земно‑воздушная активность, влажность и настенные росписи, барометрическая перекачка, сохранение культурного наследия