“黑科技”解難題，考古工作獲“利器”

　　遙感探測、電子測繪、元素和同位素分析、DNA分析……近年來，隨著西漢?；韬钅?、“丹東一號”沉船、張獻(xiàn)忠沉銀遺址等考古發(fā)掘引發(fā)社會廣泛關(guān)注，科技與考古的聯(lián)系愈發(fā)緊密，正如業(yè)界考古專家已達(dá)成的普遍共識——技術(shù)的使用程度及有效性，已成為當(dāng)前衡量一個國家考古學(xué)研究水平的極其重要的標(biāo)尺。

　　自1965年我國第一個碳十四測年實驗室建立，到本世紀(jì)以來“中華文明探源工程”的組織、實施，歷經(jīng)幾十年探索和積累，我國科技考古研究經(jīng)驗不斷豐富，科技考古的學(xué)科地位、學(xué)術(shù)價值日益被認(rèn)識，各學(xué)科聯(lián)合研究的機制也已建立并日趨完善。

　　究竟有哪些高科技“神器”正在助力當(dāng)代考古？不妨讓我們一起揭開科技考古的神秘面紗。

　　數(shù)字考古

　　躍然于眼前的真實呈現(xiàn)

　　數(shù)字考古是近年來提出的新概念，即在計算機技術(shù)支持下，考古學(xué)研究中集成運用現(xiàn)代測繪、遙感、三維重建、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分采集和運用考古現(xiàn)場各種空間信息進(jìn)行綜合分析、研究的理論和方法。

　　在江西南昌西漢?；韬钅箍脊虐l(fā)掘中，這種復(fù)合技術(shù)、綜合手段被運用得淋漓盡致。?；韬钅乖谡{(diào)查和發(fā)掘前期，大量使用地球物理探測、GPS定位、電子全站儀布網(wǎng)測控、全球地理信息系統(tǒng)（GIS）記錄等科技手段，將調(diào)查資料完整信息化，初步建立起?；韬顕z址的地理信息系統(tǒng)。據(jù)?；韬钅箍脊虐l(fā)掘領(lǐng)隊楊軍介紹，此次考古發(fā)掘前期工作主要采用模型機與無人機相結(jié)合的方式進(jìn)行，通過航拍和激光掃描等方式形成整個現(xiàn)場的影像，相當(dāng)于它的“衛(wèi)星影像圖”。

　　在發(fā)掘過程的每一個時間節(jié)點，采用三維技術(shù)進(jìn)行掃描測繪和記錄。楊軍介紹當(dāng)時的發(fā)掘情景：“?；韬钅拱l(fā)掘出來很多漆器，漆器必須馬上進(jìn)行提取，否則在空氣當(dāng)中暴露會被氧化。三維掃描技術(shù)在幾個小時之內(nèi)就能把工作信息全部采集到，采集完后可以即刻進(jìn)行提取，而傳統(tǒng)發(fā)掘方式要等七八天之后再提取?！蓖瑫r，為了確保信息萬無一失，在墓室頂部還長期設(shè)置一臺高清晰延時攝像機，每5分鐘自動拍攝一次，可以復(fù)原發(fā)掘的動態(tài)全過程。

　　探測團隊繪制的“江口沉銀”遺址河床基巖模型

　　再回顧2017年度全國十大考古新發(fā)現(xiàn)之一的“江口沉銀”四川彭山江口古戰(zhàn)場遺址（即張獻(xiàn)忠沉銀遺址），當(dāng)時給人最深印象的同樣是“科技感”爆棚的發(fā)掘手段。面對單件文物的幾何尺寸較小，文物分布零散、規(guī)律復(fù)雜等情況，電子科技大學(xué)信息地學(xué)特色研究中心科研團隊采用綜合探測方案，在遺址區(qū)開展了“CT”掃描試驗，并繪制“3D藏寶圖”。團隊負(fù)責(zé)人周軍介紹：“我們對文物分布區(qū)域探測、對文物富集有利區(qū)段預(yù)測、對河床基巖結(jié)構(gòu)測繪，即在水域環(huán)境下為地下做‘CT’。在發(fā)掘中，工作人員還利用全站儀精確定位出水文物的坐標(biāo)、用三維成像和航拍技術(shù)來采集文物信息，并在現(xiàn)場配備了文物移動醫(yī)院，對即時出水的文物進(jìn)行保護(hù)。”

　　據(jù)介紹，在“江口沉銀”考古過程中，電阻率成像法、兩棲地質(zhì)雷達(dá)、高精度磁法、頻率域電磁法，均應(yīng)用其中?！敖窈?，人工智能也將應(yīng)用到考古中。”周軍說，就水下考古而言，以前是以聲吶探測為主，未來無人機探測，甚至水下機器人也會進(jìn)一步應(yīng)用。

　　碳十四與同位素測年：

　　誠實訴說時間的真相

　　“通過對眾多新石器時代和夏商周時期的遺址進(jìn)行碳十四（C14）測定年代，尤其是對多個重要遺址開展有針對性的系列樣品碳十四測年，構(gòu)建起中國新石器時代和夏商周時期的年代框架，為深入開展考古學(xué)研究提供了時間標(biāo)尺?！睆?fù)旦大學(xué)科技考古研究院院長袁靖說。

　　新石器時代最重要的標(biāo)志是農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)，從狩獵采集到稻作農(nóng)業(yè)的過渡，是當(dāng)今國際考古學(xué)界研究的重點。湖南的道縣玉蟾巖遺址出土了距今1.2萬年前的水稻，具有栽培稻的某些特征?！拔覀冊诎l(fā)掘過程中，通過多種技術(shù)手段獲取信息，對當(dāng)時稻作農(nóng)業(yè)做全面研究。通過碳十四測年，我們確定了水稻田的年代距今6300年前?！焙鲜∥奈锟脊叛芯克芯繂T、所長郭偉民說。

　　而實際上，年代測定的方式已從起初的碳十四年代測定法發(fā)展至如今更加多樣、精確、因地制宜的前沿手段。

　　例如，法國權(quán)威雜志《人類學(xué)》于2020年第11期上發(fā)表了山西省考古研究所研究員王益人與南京師范大學(xué)教授沈冠軍、美國普渡大學(xué)教授達(dá)利爾·格蘭杰、南非金山大學(xué)教授凱瑟琳·庫曼等人合作的論文《西侯度遺址26Al/10Be等時線埋藏年代：中國北方最早人類聚居地的證據(jù)》。此項課題研究對近年來在山西芮城西侯度兩個舊石器時期遺址點采集的樣品進(jìn)行鋁鈹同位素比值埋藏測年分析，結(jié)果表明：西侯度遺址的同位素年齡為距今約243萬年。這一研究成果的面世，為東亞地區(qū)最早人類的腳踏地提供了新證據(jù)。

　　“年代測定，對考古研究有至關(guān)重要的意義。”王益人解釋，地質(zhì)年齡有一個天然的“計時器”——同位素。26Al/10Be鋁鈹埋藏測年是以宇宙射線撞擊地球表面物質(zhì)，引起核反應(yīng)生成放射性核素為基本原理，利用加速器質(zhì)譜（AMS）分析鋁鈹同位素比值（26Al/10Be），獲得遺址埋藏年齡的一種新測年手段。測量對象是石英，只要測出石器出土層位中石英顆粒中的鋁、鈹這兩種同位素的含量，就能推算出它們被埋入地下的時間。

　　相比較之前較為成熟但只能應(yīng)用于火山地質(zhì)環(huán)境的鉀氬同位素測年法，鋁鈹埋藏測年可以有效應(yīng)用于早期古人類遺址的年代測定?！?43萬年，這一測年數(shù)據(jù)，使西侯度遺址的石器，成為歐亞大陸目前所見最早的、有同位素測年證據(jù)支持的古人類遺跡?！蓖跻嫒苏f。

　　植物考古：

　　探究一粒粟背后的滄海世界

　　“通過植物考古研究，對于粟、黍、水稻、小麥和大豆等主要農(nóng)作物的起源和出現(xiàn)的時間、地點都有了全面的認(rèn)識。”袁靖說。

　　例如，科學(xué)家在距今1萬年左右的北京東胡林遺址，用浮選法找到炭化黍粟顆粒，是考古發(fā)掘浮選出土的年代最早的粟和黍?qū)嵨?。河北磁山遺址窖穴植物灰化樣品中發(fā)現(xiàn)了年代類似的黍植硅體。河北省徐水縣南莊頭遺址（早于距今1.1萬年）和北京東胡林遺址出土的陶片或石器上，發(fā)現(xiàn)具有馴化性狀的粟淀粉粒所占比例在持續(xù)增加。由此可見，華北旱作農(nóng)業(yè)起源的時間應(yīng)在1萬年之前。

　　中國科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院考古學(xué)與人類學(xué)系教授楊益民舉例，茶是中國最先利用的飲品之一。通過植鈣體、咖啡因和茶氨酸分析，鑒定西藏阿里象雄時期距今約1800年的故如甲木寺遺址和西安距今約2100年的漢代陽陵出土腐爛炭化植物為茶葉，是目前為止發(fā)現(xiàn)的世界上最早的茶葉實物，為長距離的茶葉貿(mào)易提供了實證。大麻是五谷之一，但在西域有不同的使用方式。距今約2400年的吐魯番盆地加伊墓地，若干整株大麻被作為“裹尸布”覆于死者身上；生物標(biāo)記物分析表明，距今約2500年的帕米爾高原東部塔什庫爾干地區(qū)，先民在葬禮中會在木質(zhì)火壇中焚燒并吸食大麻。葡萄起源于西亞，在距今約2500年的吐魯番洋海墓地，植物考古學(xué)家用木材解剖方法鑒定了中國最早的栽培葡萄藤，為葡萄東傳的時空路線提供了線索。

　　有機殘留物分析：

　　“潛信息”釋放的文化密碼

　　“科技考古的優(yōu)勢就在于能夠發(fā)掘出古代遺物遺跡中的‘潛信息’，進(jìn)而獲得研究考古學(xué)問題的新視角?！蔽鞅贝髮W(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院副院長、教授溫睿說。

　　國際知名考古學(xué)家、美國斯坦福大學(xué)東亞語言與文化系教授劉莉和她的團隊對西安米家崖仰韶時期尖底瓶及陶罐、漏斗等陶器組合物進(jìn)行研究，對陶器內(nèi)部殘留物進(jìn)行淀粉粒的顯微觀察，發(fā)現(xiàn)部分淀粉粒有缺坑、變形和糊化等損傷跡象，并進(jìn)行模擬釀酒實驗，驗證這些跡象與釀造過程中淀粉粒的損傷特征類似，同時在殘留物里發(fā)現(xiàn)了谷物谷殼上特有的植硅體，通過進(jìn)一步化學(xué)分析檢測出草酸，可能來源于草酸鈣（啤酒石），這是谷芽酒釀造時產(chǎn)生的副產(chǎn)品，并推測原料為黍、大麥、薏米和塊莖類作物混合而成，首次對我國尖底瓶等新石器時期陶器功用進(jìn)行科學(xué)分析，揭示了5000年前中國先民就已掌握谷芽酒釀造配方的事實。

　　借助科技考古研究，學(xué)者們還發(fā)現(xiàn)了更早的釀酒證據(jù)。賓夕法尼亞大學(xué)教授麥戈文和他的團隊對河南舞陽賈湖新石器遺址出土的陶器碎片殘留物進(jìn)行科學(xué)分析，檢測出殘留物中含有酒石酸，且殘留物的化學(xué)成分與現(xiàn)代稻米、米酒、葡萄酒、蜂蠟、葡萄丹寧酸以及一些古代和現(xiàn)代草藥所含的某些化學(xué)成分相同，其中還包含有蜂蜜和山楂的化學(xué)成分，從而推測這些陶器曾經(jīng)盛放過以稻米、蜂蜜和水果為原料混合發(fā)酵而成的酒飲料。

　　“這些研究不僅揭示了陶器的使用功能，而且把中國的釀酒史提前到了9000年前，從而確認(rèn)了中國是世界上最早釀酒的國家之一。不僅如此，科技分析還表明，中國一直以來都有以糧食為主要原料釀酒的技術(shù)和傳統(tǒng)，在漫長的時間里，形成了中國的糧食釀酒特色?！睖仡Ｕf。（薛帥）

　　2021年1月20日《中國文化報》第7版刊發(fā)特別報道

　　《有了這些“黑科技”，考古難題迎刃而解》

　　轉(zhuǎn)自：文旅中國

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