【科學(xué)的力量】科技賦能考古：讓千年文明 “開口說話”

提到考古，不少人總會(huì)想到影視文學(xué)中的“古墓尋寶”，也可能不解，為什么考古學(xué)者會(huì)對破碎的陶片、風(fēng)化嚴(yán)重的骨骼如此珍而重之。事實(shí)上，考古遠(yuǎn)不止于發(fā)現(xiàn)“寶物”——傳統(tǒng)田野考古常憑借手鏟、毛刷，依靠人力一點(diǎn)一點(diǎn)地揭露遺存，盡管已經(jīng)十分細(xì)致，但也僅限于人眼與雙手所能觸及的范圍。

而在今天，科學(xué)技術(shù)正以前所未有的深度融入考古學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)。遙感探測幫助我們“透視”地下遺跡；DNA分析能從古遺骸中解讀出族群遷徙與血緣譜系；同位素技術(shù)可以還原古人的食譜……科技手段不僅極大提升了考古工作的精度與效率，更打開了傳統(tǒng)方法無法觸及的信息維度。

近年來，廈門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院考古學(xué)科積極探索新技術(shù)在考古研究中的運(yùn)用，以科技賦能考古，推動(dòng)多學(xué)科聯(lián)合工作，在平潭殼丘頭遺址群、安徽武王墩墓等多個(gè)考古項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用，努力講好中國故事、弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，為增強(qiáng)文化自信貢獻(xiàn)廈大力量。

遙感探幽 預(yù)判先機(jī)

位于安徽淮南的武王墩楚王大墓，是我國迄今經(jīng)科學(xué)發(fā)掘規(guī)模最大、等級最高、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的楚國王級墓葬。如今，墓葬上建起了一座臨時(shí)保護(hù)大棚，大棚邊上各學(xué)科實(shí)驗(yàn)室各司其職，對出土的文物進(jìn)行保護(hù)與初步整理。而6年前，這里還是一座高出地表約16米的“小山包”。

如何精準(zhǔn)定位地下遺址在哪呢？考古工作者們有自己的“火眼金睛”。自2020年起，廈門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院副院長張聞捷教授就帶領(lǐng)著同學(xué)們?nèi)虆⑴c了武王墩一號墓考古發(fā)掘工作：“我們在勘探階段，邀請國內(nèi)高水平科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)航拍等大范圍遙感技術(shù)，對墓葬的宏觀結(jié)構(gòu)、封土堆、周邊可能的陪葬墓分布及陵園范圍進(jìn)行初步調(diào)查與評估。”遙感技術(shù)“居高臨下，視野開闊”，通過衛(wèi)星與無人機(jī)拍攝的大范圍區(qū)域圖像，可以根據(jù)地表植被、土壤顏色的差異來尋找大型遺址，并記錄遺址的空間布局和周邊環(huán)境關(guān)系，為后續(xù)制定發(fā)掘和保護(hù)計(jì)劃提供依據(jù)。

武王墩一號墓陵園布局

由于武王墩墓經(jīng)過多次盜擾，墓葬里的埋藏環(huán)境可能產(chǎn)生了變化，貿(mào)然發(fā)掘可能會(huì)破壞文物原始的位置信息與狀態(tài)。這時(shí)候就需要“火眼金睛”先看清地底下的情況?？脊抨?duì)采用高密度電阻率法等地球物理探測技術(shù)，通過對墓坑結(jié)構(gòu)、槨室布局進(jìn)行無損探測，預(yù)判地下遺存狀況，進(jìn)而定制更加精細(xì)的發(fā)掘計(jì)劃。

武王墩一號墓南室出土文物

精掘細(xì)取 守護(hù)文物

遙感技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)在考古探測中的廣泛應(yīng)用，讓考古工作更加精準(zhǔn)、高效。而在發(fā)掘階段，新技術(shù)、新手段的運(yùn)用則保障了發(fā)掘工作的順利開展和文物安全。

“干千年，濕萬年，不干不濕就半年?！边@是考古學(xué)界在繁多的田野實(shí)踐中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，對于文物而言，儲藏環(huán)境的溫度和濕度都會(huì)影響其保存狀況，變化不定的溫濕度也可能導(dǎo)致墓葬發(fā)生坍塌。為此，考古隊(duì)沖入惰性氣體，讓已揭露的遺跡減少與氧氣的接觸，并通過自動(dòng)霧化噴淋系統(tǒng)等方法，嚴(yán)格控制發(fā)掘現(xiàn)場的溫濕度環(huán)境。

在提取文物時(shí)，考古隊(duì)將傳統(tǒng)提取方法與新方法有機(jī)結(jié)合，綜合運(yùn)用了薄荷醇臨時(shí)固型、石膏繃帶法、高分子繃帶法、液氮冷凍法、套箱技術(shù)完成大型文物考古提取，以最大限度地保留文物的考古信息，確保文物的運(yùn)輸安全，以及方便后續(xù)的保護(hù)修復(fù)。

隨著發(fā)掘工作的推進(jìn)，在重疊槨蓋板上表面發(fā)現(xiàn)了許多疑似文字的墨跡。然而，由于泥漿污染，只能觀察極少量墨水的痕跡，大多數(shù)銘文無法用肉眼識別?？脊抨?duì)利用紅外相機(jī)，清晰的記錄下槨蓋板上的墨書文字上千個(gè)。這些墨書文字標(biāo)明了槨室所用木材的方位、分室名稱、性質(zhì)、編號，有助于后續(xù)探討不同槨室的功能劃分，為深入研究墓葬營造問題提供了依據(jù)。

左側(cè)為普通相機(jī)拍攝槨室木材

右圖為紅外相機(jī)拍攝墨書文字

實(shí)驗(yàn)室里 解碼歷史

通過科學(xué)地考古發(fā)掘，考古工作者們可以獲得一手未擾亂的信息，從而從中探尋古代人類最真實(shí)的生活場景。傳統(tǒng)的考古研究中，通常運(yùn)用地層學(xué)、類型學(xué)等方法，來推斷遺址的年代與演變規(guī)律。如今，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用，則直擊遺物本身，用精確地?cái)?shù)據(jù)為考古工作者們的判斷提供依據(jù)。

在廈門大學(xué)科技考古實(shí)驗(yàn)室，博士生王凱琴正在用顯微鏡觀察、鑒定殼丘頭遺址群中的西營遺址浮選出的植物遺存。浮選法是植物考古中最常用的取樣方法，利用植物遺存比土壤顆粒輕，且比重低于水的原理，將遺址的土樣置入水中，使得植物遺存與土壤分離，運(yùn)用不同粗細(xì)的分樣篩，即可獲得不同種類的炭化植物遺存。“目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的農(nóng)作物包括稻、麥、栗等，這也是中國東南沿海島嶼最早的水稻遺存。”廈門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院教授葛威介紹道，“也許在幾千年前的平潭島上，先人們就已經(jīng)吃上香噴噴的白米飯了?！?/p>

出土的炭化水稻遺存

但是這些水稻是野生還是人工種植的呢？古人除了米飯還吃什么呢？平潭島的島民會(huì)不會(huì)也像我們一樣飼養(yǎng)雞鴨牛羊呢？這就要讓遺址里的這些碎骨頭“開口說話”。

廈門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院乙海琳博士就經(jīng)常跟這些動(dòng)物骨骼“打交道”：“動(dòng)物考古工作者在基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)鑒定的基礎(chǔ)上，借助古DNA和ZooMS等古蛋白質(zhì)組技術(shù)，可以精準(zhǔn)有效地判斷遺址出土的動(dòng)物骨骼的具體種屬等信息?！苯Y(jié)合同位素分析的方法，還可以進(jìn)一步探尋古人的食譜，從而推斷他們的生業(yè)模式?！昂唵蝸碚f，不同元素的同位素組成在生物、水文、地質(zhì)等循環(huán)中會(huì)按照可預(yù)測的模式發(fā)生變化；人類的生活、動(dòng)植物生長等既受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，也受到更廣泛的文化因素的影響，因此通過分析遺址出土生物體組織的同位素?cái)?shù)據(jù)，可以反推（來源與吸收、代謝過程）當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、古飲食、生活史、人與動(dòng)植物的相互作用等信息?！睆B門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院助理教授易冰解釋道。

實(shí)驗(yàn)室的另一邊，同學(xué)們正在使用偏光顯微鏡觀察陶器樣本制成光學(xué)薄片的基質(zhì)、包含物與孔隙特征。遺址中發(fā)現(xiàn)了帶有稻殼和栗印痕的陶片，且在陶器殘留物中同樣發(fā)現(xiàn)包括稻、谷、黍、粟、豆類等農(nóng)作物的淀粉粒，這也交叉驗(yàn)證了當(dāng)時(shí)人們的多樣化的飲食來源和生計(jì)模式。除了運(yùn)用類型學(xué)方法判斷遺址的年代、文化來源與發(fā)展，陶器的制作工藝和材料來源同樣是重構(gòu)先民生活方式的重要線索。在平潭殼丘頭遺址群的研究中，同學(xué)們使用便攜式 X 射線熒光光譜儀（p-XRF）獲取陶器的化學(xué)元素?cái)?shù)據(jù)，并結(jié)合考古統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對陶器產(chǎn)地進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)赜蔡蘸蛙浱赵谠汐@取上存在明顯差異。廈門大學(xué)歷史與文化遺產(chǎn)學(xué)院徐文鵬副教授解釋道：“硬陶和軟陶在化學(xué)成分上存在明顯差異，可能反映了不同的制陶傳統(tǒng)或獲取渠道?？萍挤治鰹槲覀冋J(rèn)識當(dāng)時(shí)人群的生產(chǎn)活動(dòng)和交流情況提供了新的視角。”

西營遺址出土有植物印痕的陶片

“上窮碧落下黃泉，動(dòng)手動(dòng)腳找東西?！笨茖W(xué)技術(shù)在考古中的運(yùn)用，并不意味著完全取代傳統(tǒng)的考古方法。相反，它能讓學(xué)者的推論更有邏輯性、科學(xué)性。“運(yùn)用新技術(shù)、多學(xué)科的視角，可以幫助我們更好地理解以往難以解釋的現(xiàn)象。”張聞捷表示，學(xué)院將繼續(xù)以田野工作為基礎(chǔ)，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)方法和多元的跨學(xué)科視野，讓沉睡千年的文物逐步“開口說話”，讓歷史在制度、禮制與日常生活的多個(gè)層面變得更加鮮活。

來源：廈門大學(xué)新聞網(wǎng)