“黑科技”厉害啦！解考古难题获“利器”

自1965年我国第一个碳十四测年实验室建立，到本世纪以来“中华文明探源工程”的组织、实施，历经几十年探索和积累，我国科技考古研究经验不断丰富，科技考古的学科地位、学术价值日益被认识，各学科联合研究的机制也已建立并日趋完善。

究竟有哪些高科技“神器”正在助力当代考古？不妨让我们一起揭开科技考古的神秘面纱。

数字考古：跃然于眼前的真实呈现

数字考古是近年来提出的新概念，即在计算机技术支持下，考古学研究中集成运用现代测绘、遥感、三维重建、地理信息系统、虚拟现实、数据库和网络等技术，充分采集和运用考古现场各种空间信息进行综合分析、研究的理论和方法。

在江西南昌西汉海昏侯墓考古发掘中，这种复合技术、综合手段被运用得淋漓尽致。海昏侯墓在调查和发掘前期，大量使用地球物理探测、GPS定位、电子全站仪布网测控、全球地理信息系统（GIS）记录等科技手段，将调查资料完整信息化，初步建立起海昏侯国遗址的地理信息系统。据海昏侯墓考古发掘领队杨军介绍，此次考古发掘前期工作主要采用模型机与无人机相结合的方式进行，通过航拍和激光扫描等方式形成整个现场的影像，相当于它的“卫星影像图”。

在发掘过程的每一个时间节点，采用三维技术进行扫描测绘和记录。杨军介绍当时的发掘情景：“海昏侯墓发掘出来很多漆器，漆器必须马上进行提取，否则在空气当中暴露会被氧化。三维扫描技术在几个小时之内就能把工作信息全部采集到，采集完后可以即刻进行提取，而传统发掘方式要等七八天之后再提取。”同时，为了确保信息万无一失，在墓室顶部还长期设置一台高清晰延时摄像机，每5分钟自动拍摄一次，可以复原发掘的动态全过程。

▲探测团队绘制的“江口沉银”遗址河床基岩模型

再回顾2017年度全国十大考古新发现之一的“江口沉银”四川彭山江口古战场遗址（即张献忠沉银遗址），当时给人最深印象的同样是“科技感”爆棚的发掘手段。面对单件文物的几何尺寸较小，文物分布零散、规律复杂等情况，电子科技大学信息地学特色研究中心科研团队采用综合探测方案，在遗址区开展了“CT”扫描试验，并绘制“3D藏宝图”。团队负责人周军介绍：“我们对文物分布区域探测、对文物富集有利区段预测、对河床基岩结构测绘，即在水域环境下为地下做‘CT’。在发掘中，工作人员还利用全站仪精确定位出水文物的坐标、用三维成像和航拍技术来采集文物信息，并在现场配备了文物移动医院，对即时出水的文物进行保护。”

据介绍，在“江口沉银”考古过程中，电阻率成像法、两栖地质雷达、高精度磁法、频率域电磁法，均应用其中。“今后，人工智能也将应用到考古中。”周军说，就水下考古而言，以前是以声呐探测为主，未来无人机探测，甚至水下机器人也会进一步应用。

碳十四与同位素测年：诚实诉说时间的真相

“通过对众多新石器时代和夏商周时期的遗址进行碳十四（C14）测定年代，尤其是对多个重要遗址开展有针对性的系列样品碳十四测年，构建起中国新石器时代和夏商周时期的年代框架，为深入开展考古学研究提供了时间标尺。”复旦大学科技考古研究院院长袁靖说。

新石器时代最重要的标志是农业的出现，从狩猎采集到稻作农业的过渡，是当今国际考古学界研究的重点。湖南的道县玉蟾岩遗址出土了距今1.2万年前的水稻，具有栽培稻的某些特征。“我们在发掘过程中，通过多种技术手段获取信息，对当时稻作农业做全面研究。通过碳十四测年，我们确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员、所长郭伟民说。

而实际上，年代测定的方式已从起初的碳十四年代测定法发展至如今更加多样、精确、因地制宜的前沿手段。

例如，法国权威杂志《人类学》于2020年第11期上发表了山西省考古研究所研究员王益人与南京师范大学教授沈冠军、美国普渡大学教授达利尔·格兰杰、南非金山大学教授凯瑟琳·库曼等人合作的论文《西侯度遗址26Al/10Be等时线埋藏年代：中国北方最早人类聚居地的证据》。此项课题研究对近年来在山西芮城西侯度两个旧石器时期遗址点采集的样品进行铝铍同位素比值埋藏测年分析，结果表明：西侯度遗址的同位素年龄为距今约243万年。这一研究成果的面世，为东亚地区最早人类的脚踏地提供了新证据。

“年代测定，对考古研究有至关重要的意义。”王益人解释，地质年龄有一个天然的“计时器”——同位素。26Al/10Be铝铍埋藏测年是以宇宙射线撞击地球表面物质，引起核反应生成放射性核素为基本原理，利用加速器质谱（AMS）分析铝铍同位素比值（26Al/10Be），获得遗址埋藏年龄的一种新测年手段。测量对象是石英，只要测出石器出土层位中石英颗粒中的铝、铍这两种同位素的含量，就能推算出它们被埋入地下的时间。

相比较之前较为成熟但只能应用于火山地质环境的钾氩同位素测年法，铝铍埋藏测年可以有效应用于早期古人类遗址的年代测定。“243万年，这一测年数据，使西侯度遗址的石器，成为欧亚大陆目前所见最早的、有同位素测年证据支持的古人类遗迹。”王益人说。

植物考古：探究一粒粟背后的沧海世界

“通过植物考古研究，对于粟、黍、水稻、小麦和大豆等主要农作物的起源和出现的时间、地点都有了全面的认识。”袁靖说。

例如，科学家在距今1万年左右的北京东胡林遗址，用浮选法找到炭化黍粟颗粒，是考古发掘浮选出土的年代最早的粟和黍实物。河北磁山遗址窖穴植物灰化样品中发现了年代类似的黍植硅体。河北省徐水县南庄头遗址（早于距今1.1万年）和北京东胡林遗址出土的陶片或石器上，发现具有驯化性状的粟淀粉粒所占比例在持续增加。由此可见，华北旱作农业起源的时间应在1万年之前。

中国科学院大学人文学院考古学与人类学系教授杨益民举例，茶是中国最先利用的饮品之一。通过植钙体、咖啡因和茶氨酸分析，鉴定西藏阿里象雄时期距今约1800年的故如甲木寺遗址和西安距今约2100年的汉代阳陵出土腐烂炭化植物为茶叶，是目前为止发现的世界上最早的茶叶实物，为长距离的茶叶贸易提供了实证。大麻是五谷之一，但在西域有不同的使用方式。距今约2400年的吐鲁番盆地加伊墓地，若干整株大麻被作为“裹尸布”覆于死者身上；生物标记物分析表明，距今约2500年的帕米尔高原东部塔什库尔干地区，先民在葬礼中会在木质火坛中焚烧并吸食大麻。葡萄起源于西亚，在距今约2500年的吐鲁番洋海墓地，植物考古学家用木材解剖方法鉴定了中国最早的栽培葡萄藤，为葡萄东传的时空路线提供了线索。

有机残留物分析：“潜信息”释放的文化密码

“科技考古的优势就在于能够发掘出古代遗物遗迹中的‘潜信息’，进而获得研究考古学问题的新视角。”西北大学文化遗产学院副院长、教授温睿说。

国际知名考古学家、美国斯坦福大学东亚语言与文化系教授刘莉和她的团队对西安米家崖仰韶时期尖底瓶及陶罐、漏斗等陶器组合物进行研究，对陶器内部残留物进行淀粉粒的显微观察，发现部分淀粉粒有缺坑、变形和糊化等损伤迹象，并进行模拟酿酒实验，验证这些迹象与酿造过程中淀粉粒的损伤特征类似，同时在残留物里发现了谷物谷壳上特有的植硅体，通过进一步化学分析检测出草酸，可能来源于草酸钙（啤酒石），这是谷芽酒酿造时产生的副产品，并推测原料为黍、大麦、薏米和块茎类作物混合而成，首次对我国尖底瓶等新石器时期陶器功用进行科学分析，揭示了5000年前中国先民就已掌握谷芽酒酿造配方的事实。

借助科技考古研究，学者们还发现了更早的酿酒证据。宾夕法尼亚大学教授麦戈文和他的团队对河南舞阳贾湖新石器遗址出土的陶器碎片残留物进行科学分析，检测出残留物中含有酒石酸，且残留物的化学成分与现代稻米、米酒、葡萄酒、蜂蜡、葡萄丹宁酸以及一些古代和现代草药所含的某些化学成分相同，其中还包含有蜂蜜和山楂的化学成分，从而推测这些陶器曾经盛放过以稻米、蜂蜜和水果为原料混合发酵而成的酒饮料。

“这些研究不仅揭示了陶器的使用功能，而且把中国的酿酒史提前到了9000年前，从而确认了中国是世界上最早酿酒的国家之一。不仅如此，科技分析还表明，中国一直以来都有以粮食为主要原料酿酒的技术和传统，在漫长的时间里，形成了中国的粮食酿酒特色。”温睿说。

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来源丨中国文化报（文/薛帅）