楼兰城从沙丘下被人发现了，但一个更大的谜困惑着探险家们：繁华多时的楼兰城为什么销声匿迹，绿洲变成沙漠、戈壁，沙进城埋呢？
1878年，俄国探险家普尔热瓦尔斯基考察了罗布泊，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。当年普尔热瓦尔斯基曾洗过澡的罗布泊湖水涟漪，野鸟成群，而今却成了一片荒漠、盐泽。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度纬度的地方。
普尔热瓦尔斯基部分解开了这个谜。1979年和1980年，新疆科学工作者对它进行了几次详细考察，终于揭开了这个被风沙湮没1600多年的“沙中庞贝”之谜，使人看到了它的本来面目——
楼兰古城的确切地理位置在东经89度55分22秒，北纬40度29分55秒。它占地面积为10万8千多平方米。城东、城西残留的城墙，高约4米，宽约8米。城墙用黄土夯筑；居民区院墙，是将芦苇扎成束或把柳条编织起来，抹上的粘土。全是木造房屋，胡杨木的柱子，房屋的门、窗仍清晰可辩；城中心有唯一的土建筑，墙厚1.1米，残高2米，坐北朝南，似为古楼兰统治者的住所；城东的土丘原是居民们拜佛的佛塔。
罗布泊怎会游移呢？科学家们认为，除了地壳活动的因素外，最大的原因是河床中堆积了大量的泥沙而造成的。塔里木河和孔雀河中的泥沙汇聚在罗布泊的河口，日久月长，泥沙越积越多，淤塞了河道，塔里木河和孔雀河便另觅新道，流向低洼处，形成新湖。而旧湖在炎热的气候中，逐渐蒸发，成为沙漠，水是楼兰城的万物生命之源。罗布泊湖水的北移，使楼兰城水源枯渴，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。
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、良好的植物受到严重破坏：“公元三世纪后，流入罗布泊的塔里木河下游河床被风沙淤塞，在今尉犁东南改道南流，”致使楼兰“城郭岿然，人烟断绝”、“国久空旷，城皆荒芜。”
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