1900年春季，瑞典探险家斯文·赫定在罗布泊西部探测，他的维吾尔族向导阿尔迪克在返回考察营地取丢失的锄头时，迷失了方向。这位机智勇敢的向导发现了一座由高大的佛塔和密集的城市废墟组成的城市，那里有雕刻精美的木头半埋在沙中，还有许多古代的铜钱。阿尔迪克发现的遗址，后经发掘，证实就是历史上的楼兰古城。
自斯文·赫定发现楼兰城后，外国考察队纷纷来楼兰考察并从楼兰带走了大量的古文物，随后他们中的许多人撰写发表了一系列研究楼兰的专著，交口赞誉楼兰是个埋葬在“沙漠中的宝地”，是历史遗落下来的“博物馆”，“东方的庞贝城”。
楼兰城内最高建筑物是位于城东部的一座高10.4米的佛塔，塔身是由土坯加木料垒砌而成的；塔基为方形，每边长约19.5米。塔身的南面连接着一大片大型建筑遗址，堆积着许多木料，这些木料明显都经过精细加工。城中最显眼的建筑区遗迹是城中部的“三间房”。这三间房的墙壁是城中惟一使用土坯垒砌而成的，坐北朝南，直接对着南城门。东西两端的房屋都是木结构，木料上还残留着朱漆，有的木料长达6.4米。从这一组建筑物的位置和构造等情况分析，这里可能就是当年楼兰城统治者的衙门所在地。城内还有一条东西走向、穿城而过的古渠道遗迹，可能就是古楼兰城居民直接取水的水源。在城内还发现大量的厚陶缸片、石磨盘断片、残破的木桶和各种钱币、戒指、耳环和汉文木简残片等。
楼兰王国从公元前176年以前建国。公元前后楼兰成为活跃的中国境内古丝绸之路的一个非常重要的城邦，东汉时成为西域长史府所在地，后为鄯善国所兼并。由于地处塔里木盆地东部，北通龟兹，南连于阗，东有干线与敦煌相接，是中原连接外邦最便捷的通道，理所当然就成了西域丝绸南路的枢纽重镇，中原的丝绸、茶叶，西域的马、葡萄、珠宝，最早都是通过楼兰进行交易的，许多商队经过这一绿洲时，都要在那里暂时休憩，因而交通繁忙，“使者相望于道”，人口14000余，士卒3000，城市经济繁荣。但是东汉以后，楼兰就渐渐隐没于史籍记载。公元4世纪末已人去城空，田地荒芜，至630年，这个王国逐渐被淹没在大沙漠中。7世纪唐朝玄奘取经归来，看到楼兰国“城郭岿然，为烟断绝”，一派萧条败落景象。粗粗算来，整个王国前后共存在了800多年的历史。究竟为什么繁华多时的楼兰城会销声匿迹，绿洲变成沙漠呢？
早在1878年，俄国探险家普尔热瓦尔斯基就考察了罗布泊，他发现中国地图上标出的罗布泊的位置是错误的，它不是在库鲁克塔格山南麓，而是在阿尔金山山麓。也就是说，罗布泊是个移动性的湖泊，它实际的位置在地图位置以南2纬度的地方。许多人认为普尔热瓦尔斯基已部分解开了楼兰城被废的历史之谜。
水是楼兰城的万物生命之源，罗布泊湖水的移动，使楼兰城水源枯竭，树木枯死，市民皆弃城出走，留下死城一座，在肆虐的沙漠风暴中，楼兰终于被沙丘湮没了。一些专家认为楼兰的消失跟人们破坏大自然的生态平衡也有关系。楼兰地处丝绸之路的要冲，汉、匈奴及其他游牧国家，经常在楼兰国土上挑起战争；为了本国的利益过度垦种，使水利设施、良好的植被受到严重破坏。因而水这个关键因素的缺乏，导致了古楼兰的废弃。
有人强调说，当丝绸之路发达之期，楼兰古城的居民和往来商旅，以及一年多达千人以上的汉王朝使团来到古城，无疑对楼兰城固有的供水、食物供应量提出了较高的要求。利益的驱动自然会促使种植业主们对土地的掠取行为无节制的加剧，他们大量消耗水资源，奢望产量高而又高，以期满足人们对粮食日益加大的需求。如此无节制地开发土地，导致黄沙包围之中的绿洲遭受风沙侵蚀的风险性增大，加速了对不多的水资源的使用，水土流失再所难免，尤其狂风会吹走耕地表面上已熟化的土壤，使土壤的沙漠化日益加剧。
另一方面，大约在260至330年的60多年间，楼兰发生了持久性的干旱，而且旱情越来越严重，乃至整个王国到了用法令限制用水的窘迫境地。无节制活动和气候的波动，使旱灾进一步加剧，发展到一定程度又诱发了社会动荡，爆发战争。这又反过来使气候恶化加速，气候日恶一日，风沙越来越巨，最终吞噬了整座楼兰城。
难道罗布泊游移不定造成了古楼兰人的被迫迁移吗？一些科学家认为这个观点还是值得怀疑的。
近年来，我国专家学者组成的科学探险队多次进入罗布泊，他们根据罗布泊湖底钻探取样后，用碳-14年代测定，认为近1万年以来罗布泊经历了多次大的干湿波动，但始终没有离开罗布泊洼地，罗布泊只在自己的领地内进行了涨缩变化，隋唐时期由于高山冰雪补给的河水增大，流进罗布泊的水量也相应增多，到了元代随着我国西北气候变干，塔里木河的水量变得更少，罗布泊的面积也缩到了最小。1964年前后，罗布泊就彻底地干枯了。但也有人提出疑问，当罗布泊干枯时，生活在两岸的楼兰人会不会抛弃古城去寻找另一个有水的湖泊呢？这似乎与水断城空说不谋而合，但据文献记载，楼兰古城荒废以后那里仍然有水，如果水是唯一的关键，那么此后的1000多年里，罗布泊水量多次变化而楼兰也未重现昔日的辉煌。看来水断城空的理论难以自圆其说。
楼兰古城(www.xing528.com)
同时，也有一些学者从其他角度进行了研究。如美国人亨廷顿认为，第四纪以来塔里木盆地气候趋于干旱，气候变化引起地理环境的变化，罗布泊原是面积很大的内陆海，由于气候干旱而渐渐缩小，降水量减少了30%，古楼兰人被迫大批迁移。中国科学院新疆生态与地理研究所的陈汝国认为，丝绸之路改道而引起的经济地理的重大变化，对楼兰的消亡有直接影响。而关键原因还是由于河流来水日趋减少而导致的自然环境恶化。中国科学院兰州沙漠冻土研究所的夏训诚研究员考证认为，楼兰古国的经济一直以畜牧和渔猎为主，兼有屯田农业，且又地处古代东西方交通的咽喉要道，这三者反映了楼兰地区自然环境的基本特点。楼兰的消亡只能是政治、经济和自然条件变化的综合反映。
中国科学院地质与地球物理研究所周昆叔认为，罗布泊干涸的原因很复杂，既是一个全球性的问题，也是一个地域性的问题。除了自然方面的原因，还有人为方面的因素。楼兰古城的消亡是在中国北方，甚至是世界气候出现旱化的大背景下发生的，它不是一个孤立的空间，只是由于楼兰处在干旱内陆，这里人文与自然环境的变化更显著罢了。
人类活动对罗布泊干涸的影响，可以说越来越大。楼兰古城建立在当时水系发达的孔雀河下游三角洲，这里曾有长势繁茂的胡杨树供其取材建设。当年楼兰人在罗布泊边筑造了10多万平方米的楼兰古城，他们砍伐掉许多树木和芦苇，这无疑会对环境产生负作用，使原本脆弱的生态环境进一步恶化。
国土资源航空物探遥感中心何宇华、孙永军发表《应用卫星遥感探索楼兰古城消亡之谜》的论文称，他们应用空间遥感技术，通过对卫星图像的判读解译，找到了楼兰古城消失的真正原因。他们认为两次地质滑坡堵住了古孔雀河，切断了供水源，楼兰古城因断水而被遗弃并最终消亡。新疆楼兰古城最终消亡的原因是由于古城所在地古孔雀河上游先后发生过两处滑坡崩塌，堵住河水后形成堰塞湖，从而切断了楼兰古城的供水源。
这一观点发表后，许多人发表了不同的看法。中国科学院地理科学与资源研究所王守春认为，滑坡的观点不能成立，那里根本不会存在滑坡。楼兰以北雅丹地形相对高差最多才20米；楼兰以西的雅丹地貌相对高差也就几米，20公里处的地形相对高差也不是很大。在这样的地方不可能产生滑坡。
中国社科院考古研究所孟凡人说，关键的问题是他们不能断定堰塞湖形成的时代。如果楼兰城是因为堰塞湖而废弃，那么必须和它的废弃时代相对应。不能确定时代就不能说明楼兰城是因为这个堰塞湖而废弃的。
另有专家评论说，文中只提出从图像中能看到滑坡，而没对产生滑坡的来源进行分析，且给出该滑坡是否真实存在的有力证据，因此需对该滑坡做深入分析研究。
也有人认为，楼兰古城的消失是突变不是渐变。楼兰消失的直接原因，是异常特大频发的沙尘暴。楼兰所在地干旱生态、风沙、高温高寒，从本质上说是地壳运动形成的自然现象，无人为痕迹，并非始于两汉对这个地区的农业开发。毁灭楼兰绿洲古城的直接原因，是4世纪多次出现的特大沙尘暴，祸首在蒙古国和我国西部大沙漠。
楼兰古城的消失原因竟然是这样复杂，看来要真正地解释清楚，还不是一件容易的事情。
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