高科技手段幫助我們揭示古人的秘密

策劃 本刊編輯部 編譯 汪琳 劉聲遠(yuǎn)

高科技手段幫助我們揭示古人的秘密

策劃 本刊編輯部 編譯 汪琳 劉聲遠(yuǎn)

在今天，各種高科技手段不僅能讓人類和人類的探測器登陸月球、飛臨外星，而且還有助于我們尋訪古人的世界。

恐龍時代的世界是什么樣子？《清明上河圖》對宋代市井生活的描繪是否真實？古代的人們是怎么生活的……許多人都對這類問題頗感興趣。回到從前，就像去往未來一樣，是人們的夢想，而前者正是展示考古學(xué)魅力之所在。

說到考古，人們多半會這樣認(rèn)為：不就是去挖掘古墓，看看都挖出了些什么東西嗎？沒錯，但考古學(xué)發(fā)展到今天，它早已成為一門極具綜合性的系統(tǒng)科學(xué)，除了傳統(tǒng)考古學(xué)手段外，還需要借助物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、法醫(yī)學(xué)、建筑學(xué)甚至宇宙科學(xué)等科學(xué)手段?？傊鞣N高科技手段不僅能讓人類登上月球、讓人類的探測器飛臨甚至登陸外星，而且有助于我們回到遙遠(yuǎn)的過去——例如太空望遠(yuǎn)鏡不僅幫助我們回溯光線“看”到了宇宙的創(chuàng)世時期，而且也幫助我們揭示了古人的秘密。

下面，我們通過幾個典型的考古故事介紹一些高科技考古手段。

① 少年法老死亡之謎

DNA技術(shù)讓古埃及少年法老圖坦卡蒙被迫向現(xiàn)代人暴露自己的身世之謎。

圖坦卡蒙的雕像頭部

1922年11月26日，埃及著名的國王谷（古埃及王室木乃伊集中安葬地），透過一個小小的洞孔，英國埃及學(xué)家霍華德·卡特觀察古埃及少年法老圖坦卡蒙的陵墓?！拔铱匆娏肆瞬黄鸬臇|西?！笨ㄌ卮謿饽康煽诖舻卣f。他無法不驚嘆——在他眼前，是一大堆埋藏了超過3000年的金子和烏木。木乃伊、驚人的死亡面具、棺木和伴隨這位少年法老進(jìn)入“陰間”的形形色色的陪葬品，為現(xiàn)代人窺探早已失落的法老世界洞開了一扇絕妙的窗戶。

假若卡特面對今天的計算機斷層掃描儀（CT）和基因組技術(shù)，他又將作何感言呢？在今天，甚至不用手指碰一下那些珍貴的古代遺存，考古學(xué)家就能為圖坦卡蒙的木乃伊創(chuàng)制一張三維圖像——這就是CT的功能之一；只需取一點點木乃伊的身體組織樣本，考古學(xué)家就能查明圖坦卡蒙家族的血統(tǒng)、譜系，甚至破解他的死亡之謎——這就是基因組（DNA）檢驗技術(shù)的魔法之一。在最近一次對圖坦卡蒙的調(diào)查中，考古學(xué)家根據(jù)從一代到另一代的DNA差異，運用基因指紋技術(shù)創(chuàng)建了一整個圖坦卡蒙家族的氏族樹。

根據(jù)發(fā)絲DNA復(fù)原的西伯利亞男子像

事實上，“DNA考古”這個術(shù)語直到2004年才進(jìn)入“歷史偵探詞典”。正是在這一年，科學(xué)家把提取自一座法國教堂中的一只鹽漬心臟的基因材料，與取自瑪麗·安托瓦內(nèi)特的一根頭發(fā)絲的基因材料進(jìn)行比對，結(jié)果證明：那個在法國大革命高潮期間死于獄中的孩子，的確就是未加冕的10歲國王路易十七世（由路易十六世和瑪麗·安托瓦內(nèi)特所生）。而在此之前的200年里，法國貴族一直堅稱這個孩子被一位紅花俠救出了監(jiān)獄，而這一說法導(dǎo)致許多人聲稱自己就是路易十七世。

2009年，德國科學(xué)家公布了其查明的尼安德特人近2/3的基因組，它暗示人類的這個已滅絕的奇異近親實際上從未同人類的祖先——現(xiàn)代智人雜交過，從而推翻了此前不少古生物學(xué)家的錯誤推測。

2010年1月，丹麥科學(xué)家在對發(fā)現(xiàn)于格陵蘭的一處久已遺棄的定居點、已有4000年歷史的人頭發(fā)絲樣本進(jìn)行DNA研究后指出，這些發(fā)絲來自一名很年輕就死亡的男性，他的眼睛和皮膚都呈褐色，他的牙齒呈鏟子形狀，他的耳垢很干燥，這說明他很可能遭遇了耳部感染。更驚人的是，科學(xué)家在將該男子的DNA同當(dāng)今仍然存在的一個西伯利亞氏族的DNA進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，他應(yīng)該屬于這個西伯利亞氏族，換句話說，他應(yīng)該來自西伯利亞。盡管不可思議，但這種可能性的確存在——4000多年前，這個西伯利亞氏族就已跨越白令海峽進(jìn)入阿拉斯加，再往東到達(dá)格陵蘭。古人是如何完成如此漫長而艱難的長途跋涉的呢？有關(guān)的細(xì)節(jié)考古學(xué)家仍在探尋中，但已有的證據(jù)表明，古人當(dāng)時確實完成了這一壯舉。

考古學(xué)家預(yù)計，在未來幾年中，借助DNA檢測等高科技考古技術(shù)，運用來自南美木乃伊的頭發(fā)或其他古人遺骸，越來越多的古人將被迫向現(xiàn)代人暴露自己的秘密。美國加州一家生物科技公司宣布，到2013年，只需15分鐘時間和不到1000美元費用，他們就能破譯一個基因組。要知道，第一個完整的人類基因組序列是在2003年才公布的，而為了獲得這個序列，各國科學(xué)家花費了長達(dá)13年的努力和高達(dá)30億美元的費用?？萍嫉娜招略庐愑纱丝梢娨话?。

不過，科學(xué)家也指出，許多古代遺骸可能并不適合作DNA檢測，這是因為它們已經(jīng)在處置過程中被污染，并且它們的基因組已經(jīng)支離破碎。隨著高科技考古技術(shù)的運用越來越普遍，倫理問題也必將顯現(xiàn)：若科學(xué)家要對一具人類遺骸進(jìn)行“考古調(diào)查”，那么這個人已經(jīng)死了多久才算得上“古人”呢？被高科技調(diào)查的人們，無論是大人物還是一般人，其隱私是否都應(yīng)該受到同樣的保護呢？這些都是必須回答的問題。

②是誰殺死了冰人

各種高科技手段拼湊出有關(guān)冰人奧茲之死的詳細(xì)故事。

這聽起來就像是一部偵探電視連續(xù)劇的開場——1991年9月一個陽光燦爛的日子，一對德國夫婦在阿爾卑斯山登山時獲得一個令人恐怖的發(fā)現(xiàn)。

起初，從融冰中冒出的這具尸骸被認(rèn)為屬于最近一次登山事故的遇難者，而實際上這是一具謀殺遇害者的尸體，并且這樁謀殺發(fā)生在很多很多年以前。經(jīng)測定，這個冰人生活在大約5300年前的新石器時代，令人驚奇的是他的遺骸竟完美地保存至今。根據(jù)冰人的發(fā)現(xiàn)地——奧地利與意大利之間的奧茲地區(qū)，考古學(xué)家將他命名為“奧茲”。

究竟是誰殺死了冰人奧茲？為破解這個遠(yuǎn)古謀殺案，這具遺骸自被發(fā)現(xiàn)以來接受了多次精細(xì)的檢查。2010年，最新進(jìn)行的三項高科技研究最詳盡地揭示了奧茲之死的細(xì)節(jié)?？脊艑W(xué)家指出，奧茲最獨特之處在于他的遺骸、服飾和裝備全都保存完好。實際上，使得奧茲極具科研價值的不僅是他所屬的年代，而且包括他的木乃伊（冰尸）形成過程的“潮濕”本質(zhì)，這意味著他的身體組織至今仍具有彈性，否則很多科學(xué)檢查項目都無法進(jìn)行。奧茲比其他冰川木乃伊都古老得多，而且其脫水形成過程是在他被冰川掩埋之前發(fā)生的，這種情況極為罕見。更幸運的是，就連奧茲的消化道中的食物殘渣也得到了完好保存，對這些殘渣的取樣研究為了解他的飲食、生活環(huán)境和死亡季節(jié)提供了證據(jù)。

正是通過對奧茲最后幾餐（包括野山羊肉、谷粒和紅鹿肉）及微量花粉的研究，科學(xué)家以驚人的細(xì)節(jié)揭示了他在生命最后33個小時中的行蹤——他先是從高山地區(qū)下山到山谷底部，接著又上山，最終被箭頭殺死。這就證實了奧茲的最后幾天既緊張又暴烈，也部分支持了“災(zāi)難理論”。該理論是由奧地利考古學(xué)家在1995年提出的，它假定奧茲死前好幾天同他人發(fā)生了暴力沖突，但奧茲手上所受的傷并未奪去他的性命，他后來逃到了山上，在此過程中制作了一把弓箭用以自衛(wèi)。

關(guān)于奧茲的確切死因，科學(xué)家已經(jīng)爭論了多年。奧茲首次接受X射線檢查是在2001年，當(dāng)時科學(xué)家對他所受箭傷的嚴(yán)重程度爭論不休。2007年，意大利醫(yī)學(xué)家在對奧茲進(jìn)行檢驗后得出一個幾乎肯定的結(jié)論——奧茲是被嵌在他肩上的石箭頭殺死的。但最近的一次全身CT掃描結(jié)果證實，這個箭頭擊穿了奧茲的一條主動脈，引發(fā)內(nèi)出血及急性休克型心搏停止，這就是奧茲的死亡原因。不過，奧地利科學(xué)家最近的一項研究認(rèn)為，奧茲的頭部也受了傷。

那么，誰是殺死奧茲的兇手？又為什么要殺死他？結(jié)合各方面法醫(yī)學(xué)研究證據(jù)，科學(xué)家們現(xiàn)在相信，奧茲被比他所在位置低的一個襲擊者從遠(yuǎn)處射箭擊中背部，接著又被擊打頭部，仰面倒地身亡。之后，殺手將奧茲拖到自己所在位置，將奧茲的雙臂交叉置于尸體下面，并將嵌入奧茲背脊的箭桿拔出。在那里，冰人奧茲待了超過5000年，他的長弓一直就靠在水溝壁上。冰川逐漸消融，最終使得這個冰人重見天日。

以下是對冰人奧茲所做的科學(xué)檢測中最引人關(guān)注的結(jié)果。

科學(xué)家在研究冰人奧茲

●年代：通過檢驗同奧茲遺骸一起被發(fā)現(xiàn)的一把銅斧，考古學(xué)家立即證實他已經(jīng)死了至少4000年。后續(xù)的碳測年結(jié)果證明，奧茲是已知最古老的木乃伊之一，他生活在大約5300年前。

●毛發(fā)：奧茲的頭發(fā)在他死后脫落，一些頭發(fā)掉落在衣服上以及他被發(fā)現(xiàn)的地點。他的頭發(fā)飄逸，呈暗褐色，大約9厘米長。毛干中檢測到的微量砷及金屬暗示，奧茲的職業(yè)應(yīng)該同煉銅有關(guān)。

●眼睛：奧茲的眼睛呈藍(lán)色，它們一直保留至今。

●牙齒：經(jīng)過對奧茲牙齒中所存在的鍶、氧和鉛進(jìn)行同位素分析，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)他的出生地點很可能是在今天意大利的布里克森城附近，但他成年后的生涯是在相鄰的山谷地區(qū)度過的。

●肺部：奧茲的肺部因存在煤灰而變黑，這些煤灰是由于他長時間坐在明火前而進(jìn)入他體內(nèi)的。

冰人奧茲的另一個復(fù)原像

●X射線及CT掃描檢查：2001年，放射學(xué)家發(fā)現(xiàn)奧茲左肩部嵌有燧石箭頭，這是他死于謀殺的首個證據(jù)。2005年，CT掃描顯示這個箭頭擊穿了他的左背鎖骨下動脈，這是一條主要血管。最新進(jìn)行的檢查證實，奧茲頭部也被重創(chuàng)，很可能當(dāng)時他的大腦被挫傷。

●腸道：奧茲的腸內(nèi)物（包括野山羊肉、紅鹿肉、谷粒和花粉）被用來重建他生命的最后33個小時。云母粒暗示他吃的谷粒是被石頭磨碎的，一些焦炭微粒則可能來自烘烤面包所用的明火。

●手部：奧茲左手有多處已經(jīng)部分愈合的裂傷，很可能是在他死前好幾天所受的傷。這些傷痕顯示出自衛(wèi)的特征，這暗示奧茲卷入了暴力沖突。

●指甲：在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的兩個指甲中的第一個暗示奧茲死前可能生病了。指甲上的特征線條暗示，奧茲的免疫系統(tǒng)在他死前幾個月中曾三次受到損害。第二個指甲尚待研究。

●年齡：對奧茲的股骨樣本進(jìn)行的骨齡鑒定結(jié)果顯示，奧茲死亡時大約為46歲，對于他所處的時代來講他的健康狀況算得上良好。

●文身：奧茲身體上有超過50處文身，文身方法是將焦炭揉進(jìn)細(xì)小切口中。他的背部和腿部有細(xì)小的多組平行線，這可能是一種止痛方法。

●傷痕：奧茲在自己較早的生命階段多次受傷，但后來都愈合了，其中包括肋骨斷裂及凍傷引發(fā)的腳趾囊腫。

●法醫(yī)植物學(xué)：在奧茲的腸道中發(fā)現(xiàn)了30種不同類型的花粉，其中鐵木樹花粉最多，而這種鐵木樹只生長在阿爾卑斯山南部，春季開花，這就暗示了奧茲的大致死亡時間。在奧茲木乃伊周圍，還發(fā)現(xiàn)了至少80種苔蘚和地錢。

●DNA：1994年對線粒體DNA進(jìn)行的有限分析證實，奧茲所屬的人種至今仍生活在歐洲中部?？茖W(xué)家即將對奧茲的線粒體DNA和基因組DNA作詳盡檢測。

●鞋子：奧茲所穿的鞋子由多種材料制成，其中包括鹿皮和干草等。奧茲的鞋子是迄今已知第二古老的鞋。有關(guān)實驗結(jié)果表明，橫穿過熊皮鞋底的皮帶能讓奧茲在雪地上站穩(wěn)，但這個鞋底并不能防水。除了鞋之外，奧茲的其他服飾還包括綁腿、一條腰布、一條用小牛皮或羊皮制成的腰帶和一個袋子、一件草披肩及一頂熊皮帽子。其中綁腿只綁住了小腿和臀部，并且拴在皮帶和鞋子上。

●銅斧：科學(xué)家用來自粒子加速器的熱中子和高能X射線檢驗奧茲的銅斧結(jié)構(gòu)（使用這些方法不會對其造成破壞），結(jié)果發(fā)現(xiàn)斧刃被多次磨尖，斧頭被頻繁使用。

●燧石刀和刀鞘：奧茲被發(fā)現(xiàn)時手握一把13厘米長的燧石刀，這是來自那個時代的最完整的燧石刀樣本。

③金字塔內(nèi)部的秘密

介子探測器幫助考古學(xué)家揭示金字塔內(nèi)部的秘密。

在美洲國家伯利茲東北部的茂密叢林里，金屬撞擊巖石的聲響驚擾了一群群熱帶鳥兒和黑吼猴。考古學(xué)家正在那里進(jìn)行發(fā)掘。在對曾經(jīng)生活著大約50000人的瑪雅古城拉米爾帕的遺址進(jìn)行了接近100次試掘之后，考古學(xué)家終于有了重大發(fā)現(xiàn)——他們發(fā)現(xiàn)了位于地面下3米的一座王室墓葬，墓中躺著一個戴著玉墜的男子，玉墜的形狀是禿鷹頭。此人被認(rèn)為要么是公元5世紀(jì)的拉米爾帕統(tǒng)治者、瑪雅王“鳥虎”，要么是他的一個繼任者。

考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)這座墓花了超過10年時間。拉米爾帕有五座金字塔堆，由于沒有這座古城的地圖來做向?qū)?，考古學(xué)家們只能靠直覺進(jìn)行發(fā)掘，這是一件十分艱難的工作，而且這樣做很可能會損壞珍貴的古代遺存。尤其是埋在地面下的墓葬、通道和隱秘的入口，尋找起來更是難上加難。不過，考古學(xué)家最終竟然想到了借助于粒子物理學(xué)手段——介子考古。

介子考古的關(guān)鍵是介子。介子身為電子的強壯近親，是在宇宙射線（粒子）轟擊地球大氣層時產(chǎn)生的，在到達(dá)地面后，介子無害地穿過人體和建筑?？茖W(xué)家之所以著迷于介子，是因為它們是少有的幾種自天而降、能夠反映宇宙本性的高能粒子之一，而考古學(xué)家對介子感興趣，則是因為它們能夠穿透很深的巖石和水。

介子考古的原理是，介子在飛越空間時會保持全速，但在穿越巖石和其他高密度材料的過程中會減速并最終停下。研究人員讓介子穿越一處考古地點，然后測量介子的能量和軌道并重建介子的路徑，最后繪制出一個三維圖像，這個圖像將顯示出隱藏的墓室或其他空間。顯然，介子考古不會對古代遺存造成任何損害。

獅身人面像與哈夫拉金字塔

在發(fā)現(xiàn)那些異乎尋常而又看不見的事物方面，介子探測器其實擁有較長的應(yīng)用歷史。早在60多年前，科學(xué)家就曾用它來測量雪的層數(shù)。不久前，科學(xué)家又嘗試用它來追蹤火山內(nèi)部巖漿的上涌情況。一些國家的邊防巡邏隊計劃運用這項技術(shù)來發(fā)現(xiàn)隱藏在集裝箱里或卡車上的放射性材料。

40多年前，考古學(xué)家首次借力于介子。當(dāng)時，獲得諾貝爾獎的美國物理學(xué)家路易斯·阿爾瓦雷茲率先想到：介子能否顯示出哈夫拉金字塔中的第二座墓室呢？哈夫拉是埃及第四王朝時期的一位法老，據(jù)稱也是著名法老胡夫的兒子，哈夫拉金字塔是吉薩大金字塔之一，不知為何它在4500多年的時間里一直躲過了盜墓賊和考古學(xué)家的關(guān)注。

阿爾瓦雷茲和他的小組將一臺介子探測器置于這座金字塔底座中心附近的貝爾佐尼室（這間密室是由意大利考古學(xué)家貝爾佐尼發(fā)現(xiàn)的），讓它搜集介子兩年時間。他們最終作出結(jié)論：上面沒有隱藏任何墓室。盡管這個結(jié)論令一些獵奇者大失所望，但它對金字塔研究者們來說仍然是非常寶貴的信息。同時，它也顯示出介子探測器在考古調(diào)查方面的可行性。

當(dāng)然，科學(xué)家還利用其他高科技手段調(diào)查古代遺存。例如，穿地雷達(dá)波會從埋葬的建筑物反射，電子探針能測量因石頭、磚塊存在而對電流造成的阻礙。不過，這些技術(shù)的探測深度和廣度都不如介子探測器。

上世紀(jì)70年代早期，考古學(xué)家將全球第三大金字塔——特奧狄瓦坎太陽金字塔（位于墨西哥瑪雅古城）底座上的一口井中的石頭沙礫清理干凈，結(jié)果在地面下8米處發(fā)現(xiàn)了一條100米長的通道，從而為使用介子探測器調(diào)查這座金字塔提供了極好的機會。不久前，科學(xué)家在這條通道里安裝了一臺介子探測器，它包含6個充氣艙室，當(dāng)介子穿越一個艙室時，會與氣體中的粒子碰撞并發(fā)光，記錄這些閃光并注意介子進(jìn)入和離開艙室的準(zhǔn)確方向，計算出介子的軌道和能量，科學(xué)家就能揭示任何高度超過75厘米的空穴。調(diào)查結(jié)果或許將有助于回答已經(jīng)困擾考古學(xué)家數(shù)十年的一個謎題：這座金字塔的建造目的究竟是什么？

特奧狄瓦坎是一座曾興盛了500年的古城，城中到處都是金字塔廟宇，這樣的城市自然會吸引很多人到來?？脊艑W(xué)家相信它的起源是：一次火山爆發(fā)使人們從北方聚集到了此地山谷中，他們修建城市尤其是廟宇以平息火神的怒氣，同時也為祈求農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)。這些廟宇和金字塔最終成為瑪雅城邦國及其統(tǒng)治者的象征。那么，會不會有一個統(tǒng)治者就躺在太陽金字塔內(nèi)部的一間墓室中呢？考古學(xué)家迄今未能在這座金字塔內(nèi)部發(fā)現(xiàn)任何墓室，因此一些人認(rèn)為這座金字塔內(nèi)部并無陵墓。由于太陽金字塔太寬太大，而穿地雷達(dá)能看到的寬度和深度太小，所以考古學(xué)家打算在特奧狄瓦坎金字塔的地下安裝介子探測器。

在拉米爾帕，考古學(xué)家需要回答類似的問題。他們正計劃在發(fā)現(xiàn)瑪雅王“鳥虎”的拉米爾帕的一座金字塔土堆的正對兩側(cè)，掘井安裝兩臺介子探測器。兩臺探測器相距50～60米，這樣可以消除盲點，使得創(chuàng)建三維圖像更容易。按照計劃，探測器在至少一年時間里會靜靜地搜集介子，逐漸構(gòu)筑金字塔內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)圖。

拉米爾帕介子探測器研究目前正在籌備中，在獲得許可后探測器才會被搬運到伯利茲，同時還要挖坑以放置探測器，另外還要想辦法在一個遙遠(yuǎn)的地方為探測器和現(xiàn)場實驗室供電。顯然，使用介子探測器并非易事。不過，從阿爾瓦雷茲時代至今，介子探測器已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，便攜式探測器的研制已初步完成?？脊艑W(xué)家相信，介子探測器一定會揭示更多更大的古人奧秘。

瑪雅王“鳥虎”的頭像

④文明的碎片

強大的X射線束讓科學(xué)家以前所未有的精度觀察文物內(nèi)部的情況。

位于法國東南部城市格勒諾布爾的歐洲同步加速器輻射中心（簡稱ESRF），創(chuàng)造出了一種高密度聚焦的電磁輻射波束，波束沿一條周長超過800米的環(huán)形隧道蜿蜒行進(jìn)，直至達(dá)到接近光速。隨著波束加速并獲得能量，它就會發(fā)出極高強度的X射線，是標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用X射線強度的幾百億乃至上千億倍。X射線被強力磁鐵分割成多個小波束，再經(jīng)過不同的通道分別到達(dá)40個獨立工作站，科學(xué)家在這些工作站中運用這種強力波束來為材料樣本照相，當(dāng)然不是普通照相，而是為分子照相。由于同步加速器能提供極細(xì)的強力波束，所以可用于探察極小的文物碎片，這對于考古學(xué)家來說意義非凡。為了保護文物，他們通常只被允許提取很小很少的樣本進(jìn)行研究，而強力X射線不僅不會破壞受測文物，而且還可用來探測比人的頭發(fā)絲還細(xì)小的物體。

這種技術(shù)大約在最近十年才開始應(yīng)用于考古研究。下面是ESRF在過去幾年里運用強力波束所取得的一些最有趣的發(fā)現(xiàn)，它們向我們揭示了亞原子考古的前景。

運用同步加速器制作的牙齒三維圖像。左為伊爾胡德女孩的牙齒圖像，右為尼安德特小孩的牙齒圖像。

人類的童年 進(jìn)化出較大的大腦的后果之一，就是人類達(dá)到生理成熟期所花的時間要比我們的大腦較小的祖先更長。人類孩提期延長的趨勢究竟始于何時何地？科學(xué)家借助于ESRF同步加速器，對生活在大約16萬年前的當(dāng)今摩洛哥杰別爾·伊爾胡德的一個女孩的遺骸進(jìn)行研究，并為我們提供了破解上述奧秘的一些線索。這個女孩所生活的時期，只比已知最早的東非智人晚一點點。

就像樹木的年輪記錄了樹木的年齡一樣，人的牙釉也記錄了人在長到13～15歲之前的每一天的生長情況?？茖W(xué)家用ESRF同步加速器制作出伊爾胡德女孩的牙齒三維圖像，然后計量這個女孩牙齒上的牙釉層數(shù)，最終精確地算出了她的年齡——2839天，也就是7.78歲。

由同步加速器制作的圖像還顯示，伊爾胡德女孩的牙齒的生長方式同現(xiàn)代小孩相似，其中前臼齒、一顆永久性臼齒和一顆門牙的發(fā)育同現(xiàn)代7歲半左右的男孩女孩相同。這一發(fā)現(xiàn)意味著，孩提期延長的進(jìn)化很可能早于現(xiàn)代人體解剖結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。為查明孩提期延長究竟始于何時，還必須對比研究其他人種例如尼安德特人的遺骸。目前，科學(xué)家正在對尼安德特人的進(jìn)化史展開大規(guī)模研究，研究對象包括許多不同年齡和不同地方的青少年樣本。

龐貝的“黑面紗” 公元79年，俯瞰意大利那不勒斯灣的維蘇威火山連續(xù)兩天大噴發(fā)，龐貝城被塵埃和浮石掩埋，羅馬帝國輝煌時期的生活場景也因此得以保存下來?？脊虐l(fā)掘揭示出這座古城的街道、商店、公共區(qū)域以及藝術(shù)杰作?？墒?，如何保護龐貝的精美繪畫卻是一項嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

整個龐貝地區(qū)的壁畫都在慢慢變黑。實際上，早在公元前1世紀(jì)，古羅馬作家維楚威斯孔在其專著《建筑》中就記述了這個問題。當(dāng)時人們通過在壁畫上覆蓋一層“迦太基蠟”（實際上就是一種用蜂蠟制造的清漆）來加以保護。

龐貝壁畫為什么會變黑？一種長期流行的理論是，陽光把壁畫中使用的顏料——辰砂（赤色硫化汞）轉(zhuǎn)變成了黑色的辰砂（硫化汞）?？茖W(xué)家現(xiàn)在推翻了這種理論，他們運用同步加速器數(shù)據(jù)檢查壁畫顏料中化合物的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，顏料變黑的實際過程要復(fù)雜得多。首先是海濱空氣中少量的氯與辰砂反應(yīng)，生成灰色的氯化汞化合物，然后可能又引發(fā)了其他反應(yīng)，最終給壁畫蒙上了一層黑色。一個好消息是，壁畫的黑色層僅厚5微米，而下面的亮紅色完好無損?？磥?，在科學(xué)家找到令人滿意的方法來保護龐貝壁畫之前，黑色層是其最佳保護神。

一幅龐貝城壁畫

古埃及化妝品 古埃及藝術(shù)品顯示，人類化妝已有很長的歷史。那么這些早期化妝品是如何制作的呢？考古學(xué)家目前還所知甚少?？脊艑W(xué)家在一些古埃及墓葬中發(fā)現(xiàn)了一些裝著化妝油的容器殘片，這些容器由空心蘆草制作而成?？茖W(xué)家運用同步加速器分析結(jié)果，推斷出了這些化妝品的制作方法。

早期研究顯示，公元前2000年，古埃及人在化妝粉中添加了兩類罕見于自然界的人工鉛基化合物，這顯然是人類早期化學(xué)探索的證據(jù)。最近，科學(xué)家運用同步加速器幫助分析古代化妝品中的一系列礦物質(zhì)和有機成分，以及各種成分之間的關(guān)系，由此進(jìn)一步了解這些古代化妝品的制作方法。現(xiàn)已知道，古代美容師們很可能是將一種動物脂肪與鉛鹽混合，制成湯膏，然后再添加角鉛礦（一種合成白色鉛鹽）。與此類似的鉛鹽制作方法在古希臘和古羅馬學(xué)者的記述中都有描寫。

裝在蘆草中的古埃及化妝品

古猶太布料 著名的“信函洞”位于死海以西的陡峭峽谷壁上，該地區(qū)夏季缺水，氣溫常常在38℃以上。盡管條件惡劣，公元2世紀(jì)期間，這里卻是最后一批不屈從于羅馬統(tǒng)治的猶太人的臨時家園。在深度超過150米的信函洞中，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量用于宗教儀式和日常生活的物品，同時發(fā)現(xiàn)的還有一大堆署名為“巴·科齊巴”的文書，“信函洞”也因此得名。巴·科齊巴是一位著名的猶太自由戰(zhàn)士，他在公元1355年前后領(lǐng)導(dǎo)了針對羅馬人的猶太暴動。

距離信函洞不遠(yuǎn)處就是庫姆蘭洞群，也就是著名的“死海羊皮書”的發(fā)現(xiàn)地。20世紀(jì)50年代，在這里出土了由亞麻制成的布料，它們被認(rèn)為是由一個被叫做“艾賽尼”的猶太教派成員留下的，據(jù)說艾賽尼人正是“死海羊皮書”的作者。

為查明庫姆蘭洞群使用者與信函洞使用者是否同屬一個猶太教派，科學(xué)家運用同步加速器制作的圖像，對發(fā)現(xiàn)自信函洞中的已有兩千年歷史的布料進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些布料幾乎全部都是由羊毛制成的，而艾賽尼人認(rèn)為來自動物的羊毛是不潔之物。另外，運用掃描電子顯微鏡對發(fā)現(xiàn)自庫姆蘭洞群的布料進(jìn)行的分析表明，這些布料不僅年代稍稍早于信函洞布料，而且?guī)缀跞慷际怯蓙喡橹瞥傻摹Ｓ纱丝梢?，信函洞和庫姆蘭洞群的使用者分屬于兩個不同的猶太教派。

古羅馬工程 公元128年，羅馬皇帝哈德良曾訪問羅馬帝國在非洲的殖民地迦太基，這個位于當(dāng)今突尼斯的海濱城市當(dāng)時缺乏淡水。在哈德良來訪后不久，著名的迦太基渠（也叫哈德良渠）開始修建。最終，一條130千米長的水道將淡水從扎格萬丘陵輸送至迦太基的公共浴室。

在沿途一些地方，這條溝渠由羅馬式柱子和拱門托起，離地超過20米。即使按照今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，這條溝渠的工程也算得上夠復(fù)雜。建成后，在公元162年之前的某個時期，迦太基渠中每秒鐘的水流量達(dá)到0.45立方米，它是當(dāng)時最長的人工渠。

今天，這個古代工程奇跡亟待保護。為了依照原樣修復(fù)這條溝渠，科學(xué)家需要對過去18個世紀(jì)中用于修復(fù)這條溝渠的灰泥及其他連接材料的成分和石工進(jìn)行分析。他們運用同步加速X射線熒光術(shù)（一種用X射線轟擊樣本、使之發(fā)光的技術(shù)）在分子水平上研究每一種材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這條溝渠的修補歷史簡直就像使用很多零塊的布拼接被子。公元543年，拜占庭征服迦太基之后，率先對迦太基渠進(jìn)行了修復(fù)。13世紀(jì)，統(tǒng)治該地區(qū)的哈夫西德王朝加長了迦太基渠。18世紀(jì)，西班牙軍隊毀壞了迦太基城的淡水供給系統(tǒng)。19世紀(jì)下半葉，法國人試圖恢復(fù)這一系統(tǒng)?；蛟S，21世紀(jì)終將使這一古代奇跡工程徹底恢復(fù)原貌。

非洲偶像 在西部非洲國家馬里，多貢人和巴馬納人至今信奉傳統(tǒng)的萬物有靈教。不過，在過去100年中，他們已經(jīng)放棄了許多秘密祭祀儀式。而來自20世紀(jì)早期和19世紀(jì)晚期的少量動物雕像和人形雕像（偶像），以及來自12世紀(jì)和更早期的一組樣本，則向我們展示了一種久已消失的獨特儀式。

按照20世紀(jì)早期一些西方人類學(xué)家的說法，自古以來，在偶像上涂抹祭祀動物的血一直是各種多貢人儀式的一部分。科學(xué)家希望通過檢測來查明這種說法是否正確。為此，科學(xué)家運用了多種同步加速器技術(shù)（其中也包括X射線熒光）來分析偶像樣本的化學(xué)組成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，許多最近的多貢偶像確實涂了血，但那些較古老的偶像涂的卻是礦物質(zhì)和有機物的混合物。

迦太基渠遺跡

多貢偶像

⑤地面下的秘密

考古學(xué)家運用包括人造衛(wèi)星在內(nèi)的各種高科技手段完成“奇兵尋寶”任務(wù)。

好萊塢大片《奇兵奪寶》中，無畏的英雄印第安納·瓊斯在叢林中尋找古代寶藏的情節(jié)甚是引人。事實上，即使沒有被毀滅或拆除，許多古代建筑也早已被土壤、水、沙、火山灰或厚密的植被所掩埋，我們僅憑肉眼恐怕是看不見它們的。目前，考古學(xué)家正采用新手段來探查它們。

自第一次世界大戰(zhàn)以來，考古學(xué)家就開始借助于航拍（在低空飛行的飛機上拍照）來揭示那些被異常的土堆、線條或隔斷的風(fēng)景等線索暴露出來的古代遺跡?？墒?，在有些地方，被埋葬的建筑是用裸眼根本無法看見的。不過，它們?nèi)匀粫┞冻鲎约捍嬖诘木€索——只是不在可見光波段（人眼所能識別的波長范圍在400～700納米之間，l納米等于十億分之一米）。今天，科學(xué)家利用安裝在人造衛(wèi)星和飛機上的相機，在一個寬泛得多的波長范圍內(nèi)拍攝紅外和紫外照片，從而揭示了關(guān)于古代文明的一些十分驚人的細(xì)節(jié)。

美國宇航局唯一的考古學(xué)家湯姆·賽弗在觀看一幅危地馬拉瑪雅城市的紅外衛(wèi)星照片時驚奇地發(fā)現(xiàn)，那些古瑪雅建筑周圍的植被看上去要比其他區(qū)域的植被亮得多。憑著直覺，賽弗立即開始在美國宇航局的其他衛(wèi)星地圖上尋找發(fā)亮的植被，結(jié)果真的找到了一些植被發(fā)亮的地點，這些地點最終被探明為古代遺址，而此前考古學(xué)家從未想到這些地方有重要的古代遺存。賽弗猜測，古瑪雅人用于建造房屋的石灰石成分滲入土壤中，改變了當(dāng)?shù)氐闹脖弧Ｓ捎谥参镏械娜~綠素在紅外波長下會明亮發(fā)光，人造衛(wèi)星就能分辨出植被之間的微妙差異。運用這種新方法，考古學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多座此前未知的瑪雅城市。除了能發(fā)現(xiàn)整座新城市之外，衛(wèi)星圖像還能揭示那些已經(jīng)很有名的遺址的細(xì)節(jié)情況。

自20世紀(jì)80年代以來，美國科羅拉多大學(xué)的考古學(xué)教授裴森·西茨一直在哥斯達(dá)黎加西北部主持阿雷納爾地區(qū)的考古研究工作。該地區(qū)有一個名叫卡勒斯的古代村莊，公元前2000年前后，這里是一個人類主要定居點。村莊附近的火山曾多次爆發(fā)，每次火山爆發(fā)過后，村莊都被遺棄，之后又再次被人居住。那么，重新占據(jù)村莊的是些什么人呢？是原先的村民還是新來的撿現(xiàn)成的人？運用來自人造衛(wèi)星和飛機的航拍照片，西茨破解了這個久未解決的奧秘。

答案來自天空。紅外圖像顯示，在卡洛斯村與距離該村11千米的一座墓地之間有模糊的線條相連。西茨據(jù)此發(fā)現(xiàn)了迄今已知最古老的小徑之一。這些小徑改變了土壤結(jié)構(gòu)，因此也改變了植被，這些植被在紅外圖像上呈現(xiàn)為模糊的線條。

這種深嵌在土壤中的小徑在該地區(qū)的許多村子周圍都有發(fā)現(xiàn)。西茨推測這很可能是當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)古宗教儀式的一個組成部分。進(jìn)一步的發(fā)掘證實，這些小徑的確曾被人反復(fù)踩踏過，哪怕是在毀滅性的火山爆發(fā)之后。西茨最終證實，從卡勒斯村通往墓地的小徑被使用了800～1100年時間，其間兩度被阿雷納爾火山爆發(fā)造成的災(zāi)難打斷。當(dāng)?shù)厝饲巴摰貐^(qū)其他定居點（村子）的主要原因，很可能是為了重建與遠(yuǎn)處墓地中自己已亡故祖先的魂靈之間的聯(lián)系。換句話說，卡勒斯村的一代又一代定居者都不是外來人，而是當(dāng)?shù)厝恕?/p>

當(dāng)然，并非植被才能揭示隱藏的結(jié)構(gòu)。宇宙中所有的物體都在連續(xù)不斷地釋放電磁波，比如可見光和紅外光，其波長則取決于材料本身和物體的溫度。借助人造衛(wèi)星和飛機上的敏感探測儀器，科學(xué)家就能探查地面溫度的微小變化。如果一個地區(qū)比周圍地區(qū)包含更多的石頭、水或木頭，該地區(qū)就會在多重光譜圖像上更加顯眼。

人造衛(wèi)星紅外圖像顯示出溫度差異

2007年8月，一個國際性研究小組運用這種技術(shù)對柬埔寨吳哥窟的“地面?zhèn)窝b”進(jìn)行“剝離”，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了這個高棉帝國（繁榮于公元9～14世紀(jì)之間）都城的廟宇周圍地下有著復(fù)雜的水務(wù)工程。除肖像型廟宇之外，吳哥的小廟宇、高地勢區(qū)和池塘間也交織著水道和水庫。堤壩缺口、潰壩及古代洪水證據(jù)暗示，吳哥居民當(dāng)時未能維護好他們的巨大灌溉系統(tǒng)?？脊艑W(xué)家現(xiàn)在相信，吳哥的最終消亡源自于人口過度增長和森林大面積消失所帶來的環(huán)境壓力。

在過去20多年里，來自人造衛(wèi)星和飛機航拍的多重光譜圖像揭示了許多古代隱秘寶藏的復(fù)雜細(xì)節(jié)。要是沒有這些圖像，區(qū)域性考古的許多成果都無從談起。不過，這些圖像非常昂貴，每一幅都要花費數(shù)萬美元。2005年，互聯(lián)網(wǎng)搜索巨擘谷歌公司推出了“谷歌地球”服務(wù)，即利用人造衛(wèi)星拍攝的圖像和航拍照片來“建筑”地球的全貌。這一服務(wù)迅速吸引了全球眾多用戶，他們主要關(guān)注自己的房子、夢想的度假目的地等，但也對無意間搜到的船只和飛機圖片感興趣。

2009年，意大利電腦程序員盧卡·默里將“谷歌地球”應(yīng)用于考古，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了在一條河床下面存在古羅馬別墅的跡象。美國考古學(xué)家斯科特·馬德利從報紙上讀到了默里的故事，他從事專業(yè)考古發(fā)掘已超過25年，但他對航拍調(diào)查的效率、風(fēng)險和不太準(zhǔn)確感到不滿意。而利用“谷歌地球”，他僅用幾個小時就在法國中部一個面積為1440平方千米的范圍內(nèi)定位了101處古代遺址，其中包括鐵器時代、中世紀(jì)和高盧-羅馬時代的遺址。馬德利說，這簡直太不可思議，因為以往要想獲得這么多成果不知要耗費多少人力物力財力。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異。我們相信，借助更新的高科技手段，考古學(xué)家一定能揭示更多的古人的秘密。

美麗的吳哥窟廟宇