自1965年我國第一個碳十四測年實驗室建立，到本世紀以來“中華文明探源工程”的組織、實施，歷經幾十年探索和積累，我國科技考古研究經驗不斷豐富，科技考古的學科地位、學術價值日益被認識，各學科聯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”正在助力當代考古？不妨讓我們一起揭開科技考古的神秘面紗。數字考古是近年來提出的新概念，即在計算機技術支持下，考古學研究中集成運用現代測繪、遙感、三維重建、地理信息系統、虛擬現實、數據庫和網絡等技術，充分采集和運用考古現場各種空間信息進行綜合分析、研究的理論和方法。在江西南昌西漢海昏侯墓考古發掘中，這種復合技術、綜合手段被運用得淋漓盡致。海昏侯墓在調查和發掘前期，大量使用地球物理探測、GPS定位、電子全站儀布網測控、全球地理信息系統（GIS）記錄等科技手段，將調查資料完整信息化，初步建立起海昏侯國遺址的地理信息系統。據海昏侯墓考古發掘領隊楊軍介紹，此次考古發掘前期工作主要采用模型機與無人機相結合的方式進行，通過航拍和激光掃描等方式形成整個現場的影像，相當于它的“衛星影像圖”。在發掘過程的每一個時間節點，采用三維技術進行掃描測繪和記錄。楊軍介紹當時的發掘情景：“海昏侯墓發掘出來很多漆器，漆器必須馬上進行提取，否則在空氣當中暴露會被氧化。三維掃描技術在幾個小時之內就能把工作信息全部采集到，采集完后可以即刻進行提取，而傳統發掘方式要等七八天之后再提取。”同時，為了確保信息萬無一失，在墓室頂部還長期設置一臺高清晰延時攝像機，每5分鐘自動拍攝一次，可以復原發掘的動態全過程。再回顧2017年度全國十大考古新發現之一的“江口沉銀”四川彭山江口古戰場遺址（即張獻忠沉銀遺址），當時給人最深印象的同樣是“科技感”爆棚的發掘手段。面對單件文物的幾何尺寸較小，文物分布零散、規律復雜等情況，電子科技大學信息地學特色研究中心科研團隊采用綜合探測方案，在遺址區開展了“CT”掃描試驗，并繪制“3D藏寶圖”。團隊負責人周軍介紹：“我們對文物分布區域探測、對文物富集有利區段預測、對河床基巖結構測繪，即在水域環境下為地下做‘CT’。在發掘中，工作人員還利用全站儀精確定位出水文物的坐標、用三維成像和航拍技術來采集文物信息，并在現場配備了文物移動醫院，對即時出水的文物進行保護。”據介紹，在“江口沉銀”考古過程中，電阻率成像法、兩棲地質雷達、高精度磁法、頻率域電磁法，均應用其中。“今后，人工智能也將應用到考古中。”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一步應用。“通過對眾多新石器時代和夏商周時期的遺址進行碳十四（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，為深入開展考古學研究提供了時間標尺。”復旦大學科技考古研究院院長袁靖說。新石器時代最重要的標志是農業的出現，從狩獵采集到稻作農業的過渡，是當今國際考古學界研究的重點。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。“我們在發掘過程中，通過多種技術手段獲取信息，對當時稻作農業做全面研究。通過碳十四測年，我們確定了水稻田的年代距今6300年前。”湖南省文物考古研究所研究員、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展至如今更加多樣、精確、因地制宜的前沿手段。例如，法國權威雜志《人類學》于2020年第11期上發表了山西省考古研究所研究員王益人與南京師范大學教授沈冠軍、美國普渡大學教授達利爾·格蘭杰、南非金山大學教授凱瑟琳·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》。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行鋁鈹同位素比值埋藏測年分析，結果表明：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，為東亞地區最早人類的腳踏地提供了新證據。“年代測定，對考古研究有至關重要的意義。”王益人解釋，地質年齡有一個天然的“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，引起核反應生成放射性核素為基本原理，利用加速器質譜（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用于火山地質環境的鉀氬同位素測年法，鋁鈹埋藏測年可以有效應用于早期古人類遺址的年代測定。“243萬年，這一測年數據，使西侯度遺址的石器，成為歐亞大陸目前所見最早的、有同位素測年證據支持的古人類遺跡。”王益人說。“通過植物考古研究，對于粟、黍、水稻、小麥和大豆等主要農作物的起源和出現的時間、地點都有了全面的認識。”袁靖說。例如，科學家在距今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，是考古發掘浮選出土的年代最早的粟和黍實物。河北磁山遺址窖穴植物灰化樣品中發現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，發現具有馴化性狀的粟淀粉粒所占比例在持續增加。由此可見，華北旱作農業起源的時間應在1萬年之前。中國科學院大學人文學院考古學與人類學系教授楊益民舉例，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，是目前為止發現的世界上最早的茶葉實物，為長距離的茶葉貿易提供了實證。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，先民在葬禮中會在木質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。“科技考古的優勢就在于能夠發掘出古代遺物遺跡中的‘潛信息’，進而獲得研究考古學問題的新視角。”西北大學文化遺產學院副院長、教授溫睿說。國際知名考古學家、美國斯坦福大學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行研究，對陶器內部殘留物進行淀粉粒的顯微觀察，發現部分淀粉粒有缺坑、變形和糊化等損傷跡象，并進行模擬釀酒實驗，驗證這些跡象與釀造過程中淀粉粒的損傷特征類似，同時在殘留物里發現了谷物谷殼上特有的植硅體，通過進一步化學分析檢測出草酸，可能來源于草酸鈣（啤酒石），這是谷芽酒釀造時產生的副產品，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行科學分析，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，學者們還發現了更早的釀酒證據。賓夕法尼亞大學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行科學分析，檢測出殘留物中含有酒石酸，且殘留物的化學成分與現代稻米、米酒、葡萄酒、蜂蠟、葡萄丹寧酸以及一些古代和現代草藥所含的某些化學成分相同，其中還包含有蜂蜜和山楂的化學成分，從而推測這些陶器曾經盛放過以稻米、蜂蜜和水果為原料混合發酵而成的酒飲料。“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和傳統，在漫長的時間里，形成了中國的糧食釀酒特色。”溫睿說。
來源丨中國文化報（文/薛帥）
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