楼兰古城是西方的冒险家首先发现的。1900年，瑞典探险家斯文赫定一行人沿着塔里木河一路东行，到达孔雀河下游，试图寻找行踪不定的罗布泊。不久，他们到达了一个土岗时，发现所带的水快用光了。为了不渴死，他们积极寻找水源，结果没有找到，这时，斯文赫定带领队友们自力更生，丰衣足食——掘井取水。结果在掘井的过程中，突然狂风大作，沙尘飞扬，众人都睁不开眼。好不容易等大风停下来后，他们睁大了双眼，简直不敢相信眼前发生的一切——一座古代城堡出现在他们面前。魔鬼宫殿不但有城墙，有街道，有房屋，还有烽火台，兵器库。
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斯文赫定于是带领考古队员们走进了这座神秘的魔鬼宫殿。他们走进的时候小心翼翼，提心吊胆，步步惊心，后来他们的担心终于放下，原来这里只是一座空城，什么都有，甚至还有粮食，但就是没有活人。他们在里面转了一圈，也不敢多停留，每人除了背了一袋用以充饥的粮食外，还从里拿一些古钱、陶器、竹简等特物品。总之，可以说是满载而归。
后来通过经过对出土文物的研究，人们发现，这座古城就是昔日著名的楼兰古国。
兴旺繁盛的楼兰古国文明为什么会消亡?有以下几种说法
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第一种说法：楼兰的消亡与战争的洗礼有关。俗话说物极必反，盛极必衰。繁盛一时的楼兰在公元5世纪后开始衰弱，后来周边的匈奴等强国入侵，几经战火的洗礼，楼兰被它国占领，剩余的楼兰子民逃窜于外，被遗弃的楼兰古城几经岁月洗礼，最终被沙漠掩没。
第二种说法：楼兰的消亡与水道的变迁有关。据史书记载，汉代楼兰有“泽”，有“海”，《水经注》解释“牢兰海”之义说：“楼兰国在东垂，当白龙堆，乏水草，常主发导，负水担粮，迎送汉使，故彼俗谓是海为牢兰海也。”而在斯文赫定所得的文书中也有“水大波深必泛”之语，可见当时楼兰是河水所经之道并为湖水环绕。后来可能因为气候原因，河水改道，导致牢兰海干枯、绿洲变成沙漠，树木枯死，楼兰人被迫放弃自己的家园。
第三种说法：楼兰的消亡与罗布泊的迁移有关。史籍记载楼兰古城位于罗布泊边，后来经研究发现，罗布泊原来是个会迁移的湖泊。当时有一支欧洲人也生活在罗布泊边，经过数百年的朝夕相处，他们和楼兰人几乎融为一体了，后来，他们都随着罗布泊的南北游移而一起选择了“移居它处”，结果留下死城一座。
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第四种说法：楼兰的消亡于与丝绸之路有关。丝绸之路刚开通时，楼兰古国是必经之路，这也让楼兰当时繁极一时。但是后来随着哈密、吐鲁番的丝绸之路北道开通后，楼兰的旧“丝绸之路”成了荒废之路，长此一往，这里由繁华变成了冷清，楼兰子们后来便开始迁移到其它繁盛之地去了，最终让楼兰古国成为废墟。
第五路说法：楼兰的消亡与瘟疫有关。一场前所末有的瘟疫，让楼兰子民几乎遭遇灭顶之灾，而个别侥幸活下来的居民只好选择逃离楼兰，远走他乡。
但究竟哪种说法是最终答案，至今没有定论，因此，楼兰文明消亡还是一个待解的谜。