第三次到羅布泊考察並擔任中國羅布泊科學考察隊長，帶領一支綜合考察隊進入新疆羅布泊考察，在中國近代史上第一次揭開了羅布泊的奧秘。
1980年6月5日，經過28天跋涉，實現中國人自己組隊第一次穿越羅布泊核心地帶，為中國綜合開發羅布泊做了前瞻性的準備。彭加木提出，利用20多天，再次返回羅布泊，開辟一條新的羅布泊穿越之路。
1980年6月17日上午10時，考察隊在庫木庫都克附近紮營。其時，汽油和水所剩無幾。為了解決困難，繼續東進考察，彭加木獨自外出找水走向沙漠深處，不幸失蹤。黨中央、國務院得知消息後，告知中國科學院領導並與新疆取得聯係，累計4次派出十幾架飛機、幾十輛汽車、幾千人拉網式地尋找，麵對著黑風暴刮起的沙包、沙梁、沙山，但依舊沒找到蛛絲馬跡。
彭加木的離奇失蹤多增了羅布泊的幾分神秘，1996年6月13日，著名探險家餘純順在即將完成徒步穿越新疆羅布泊全境的壯舉時不幸在羅布泊西部遇難。千百年來，無數勇敢而又忠於求知探索的“冒險者”深入這片土地，有人幸運的活著走了出來，可更多的不幸讓他們跟著羅布泊一起消失在了這片蠻荒之地。
雙魚玉佩事件
說起雙魚玉佩。所謂雙魚玉佩原本是一件文物，它出土於今內蒙古通遼市奈曼旗遼陳國公主及駙馬合葬墓，是一塊遼代的白玉圓雕，現藏於內蒙古博物館。據說，雙魚玉佩具有複製功能，彭加木可能被雙魚玉佩複製成了(鏡像人)。而在五六十年代，羅布泊出現了大量的鏡像人。再加上其他神秘事件，雙魚玉佩事件被傳的十分邪乎其神。究竟雙魚玉佩有沒有複製鏡像人的功能，目前仍然是一個巨大的疑問。
中國的第一顆原子彈
1964年，原子彈爆炸產生的蘑菇雲在羅布泊騰空而起，世界為之震驚，中國成為世界上
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