分布在中国西北的古长城究竟有多长?

昆仑脚下的米兰古城规模有多大?

汉代的西域都护府到底在哪里……如果这些疑问都能得到解答,可能会让全世界都为之震惊。但要想获得以上考古成果,仅凭传统的田野考古手段是非常困难的。

近年来,卫星、航空航天飞机、无人机、探地雷达、地磁仪、电法仪……诸多高科技设备成为了考古现场的主角。它们试图用另外一种方式更为精准地解开那些湮没在历史中的谜团。

遥感考古在新疆

从空中洞悉地下的秘密

用科技拂去历史的迷沙

遥感考古通俗地说就是利用电磁波等传感器对地表及地下遗迹进行远距离观察、探测的手段。近年来,随着航空航天技术的发展,尤其是遥感卫星分辨率的提高,遥感考古有了更高精度、更高效率的平台和载体。

我国的遥感考古,始于20世纪80年代末在安徽开展的对战国晚期“寿春古城”的航空摄影考古。近年来,在“中华文明探源工程”、“京杭大运河遗产保护”等多项重大考古工程中,遥感考古技术都曾大显身手。而地域广袤、文物资源丰富的新疆,则成为了遥感考古的热土。

新疆地广人稀,地貌复杂,光靠人工调查、地面考古很难全面准确地了解遗址的数量以及分布情况。因此,多学科交叉应用的遥感考古在新疆得到了广泛的应用。

无人机航拍影像

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DEM影像

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◎ 那热德遗址,无人机在大地上发现了巨大的“太阳”

在新疆和静县巴音布鲁克山间盆地北部,那热德沟口的草滩中,十多座丘状土堆、石围土墩、土石墩等静静地矗立了千年。在2016年夏季的一次遥感考古工作中,无人机遥感拍摄到了一座形制宏大的地面遗存,呈现的形象是两道巨大的光环加一个巨大的十字光道,就像太阳在绽放光芒。这张图片引起了工作人员的强烈兴趣,经过实地观测和多手段探察,最终确定,遗址中心最初是一个用卵石混杂泥土建成的巨大圆锥体,现在顶部有一个塌陷坑。围绕中心石堆,外围构筑了两道石围,最外层石围直径达114米。第二道石围较宽,是深挖地表之后,精心构筑的花式图形带,基本是由青铜时代早期鹿石鹿角变形纹饰和一些中亚草原斯基泰野兽纹饰图案构成。考古工作者判断,这与早期人类的太阳崇拜有关,很可能是一座祭坛。(供图/新疆维吾尔自治区文物局)

水下考古

打捞沉没的历史

神秘的海洋,与葬身于它的历史一样,至今依然尚未完全为人类所知。寻找这些沉没于海底的线索,解析深藏于水下的历史瞬间,这就是水下考古队员们的工作。

然而,在神秘莫测的海底,考古队员们将面临怎样的致命威胁?从支离破碎的沉船遗址,他们又能否辨识有限的历史信息,还原一个历史的真相?

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◎ 水下怎样考古

水下考古工作环境的特殊性,使它有着一套独特的工作方法。实际的发掘工作,主要分为表层清理—基线布设—抽沙—探方布设—遗物清理—船板清理—测绘—摄影—录像—文物提取—船板编号—揭取船板—初级保护—包装入箱几个步骤。该示意图中,从左至右从下至上,分别再现了考古队员绘图、布设探方、摄影、抽泥、文物提取运输与船板提取运输的工作状态。

洛阳铲的前世今生

考古发现背后最大的功臣

洛阳铲外表看上去极为普通,铲头为铁质,刃部呈月牙形,剖面作半筒形,有大小不等的多种型号,铲头长度一般在20至40厘米左右,直径最小的为5厘米,最大的可达20厘米。包括秦始皇陵园钻探队在内的全国各地考古人员,应用的多为长30厘米、直径6厘米的铲头。这种型号的铲头装上富有韧性的木杆后,可打入地下十几米甚至几十米,提起后,铲头的内面会带出一筒土壤。考古人员通过对土壤的结构、颜色和包含物的分辨,不但可以判断出地下是否存在古代文化遗迹,而且能够初步确定这种文化遗迹的类型,比如到底是灰坑、古代居址还是古墓,甚至还能大致知道墓内的棺椁、陪葬品等的情况。

一把小小的铲子,又不是雷达,怎么通过它就能知道地下的这么多事情呢?

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◎ 考古人员在洛阳的明清城墙遗址中钻探夯土层

考古人员用洛阳铲开洞下探时,如果探到文化层,提出的土,必须一铲一看,观察土质、土色的变化,寻找包含物,以确定其深度和性质。(摄影 / 王立力)

机器人

让考古智能化

由于长期处于封闭状态,古墓墓室内形成了独特的生态环境:尸体和其他物质日渐腐败朽烂,消耗尽空间内的氧气,同时产生各种有害气体,譬如二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、甲烷等,一些墓葬还有可能存在汞蒸气。

此外,地下阴暗潮湿的环境也会产生一些微生物。如果在正式发掘前能预先探查清楚墓葬内的“小环境”,判断发掘价值,并采取必要的防护措施,就能规避或降低考古人员进入墓穴的风险。

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◎ 考古机器人墓室工作环境的模拟图

考古机器人也称“考古发掘现场智能预探测系统”——整个系统由远程监控端、机器人及传输线缆组成。这部“履带车体式”机器人,集成了视频采集及气体传感等环境检测功能模块,其履带具有防水功能,可在-26°至30°的坡面稳定行驶。机器人本体还可简便拆装为“直列式”以应用于垂直的发掘探孔。

锶同位素分析技术

一个人一生中是否有过迁移

一群人中是否有外来移民

人群的来源

古代人群的迁移,历来是考古学研究中的热点和难点问题。用锶(Sr)同位素分析的技术来研究这个问题,由欧美学者Ericson在1985年首先提出,随后在世界各地的古人类迁移研究中都取得了有价值的研究成果。这一技术在中国考古界的应用只是近些年的事。

简单地说,这一技术就是通过对从遗址中出土的人类牙釉质的锶同位素比值进行测定,与遗址当地锶同位素比值范围进行比较,推断出出生于本地的人和外来移民,从而进一步探讨该遗址人类迁移现象。

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◎ 陶寺遗址中晚期墓

图为山西陶寺遗址中晚期的一座大墓,距今约四千多年。墓室里既有人类遗骸,也有猪遗骸。研究人员从中提取样品,先测定猪牙釉质的锶同位素比值,再测定人牙釉质的锶同位素比值。若后者在前者的比值范围内就是出生在当地的人,反之就是外来移民。墓主经检测证实是当地人。