哈伊姆·瓦茨曼著

特尔米吉多——传说中,特尔米吉多是圣经中战斗和壮观宫殿的遗址,今天的特尔米吉多是一个尘土飞扬的土堆,俯瞰以色列的耶斯列山谷。它也是考古学中最激烈的争论之一——关于《圣经》中关于第一个以色列联合王国的历史真实性的争论。

古代米吉多据说是公元前11世纪和10世纪由大卫王和他的儿子所罗门统治的王国的重要行政和军事中心。但是圣经叙事受到了考古学家的挑战,比如特拉维夫大学的Israel Finkelstein,他们认为大卫和所罗门并没有统治铁器时代的帝国。相反,他们认为,大卫和所罗门统治着一个规模不大、影响力不大的王国,米吉多的鼎盛时期是在联合王国分裂近一个世纪后。

考古学家和自然科学家在特尔米吉多和其他几个以色列重要遗址共同合作,发现了与这场争论有关的重要证据。“在过去,考古学家和科学家经常一起工作,但这是两条平行线,”以色列拉马特甘市巴伊兰大学的考古学家艾伦·梅伊尔说。他说,这些发现可能需要几个月甚至几年的时间才能送到实验室,而结果回来也需要同样长的时间。“最重要的是,有时样本采集不正确。”

默基多Dig则不同。考古队共有20多名挖掘者,其中化学家占了一半。考古队由芬克尔斯坦和史蒂夫·韦纳(Steve Weiner)领导。韦纳是一名结构生物学家,专门研究矿化组织,他是以色列雷霍沃特魏茨曼研究所(Weizmann Institute)金梅尔考古科学中心(Kimmel Center for Archaeological Science)的主任。这项研究由欧洲研究委员会资助,为期5年,价值300万欧元(合400万美元)。他们希望他们在Tel Megiddo和其他地方的工作将表明,这种密切合作的模式应该成为考古学的常态。

“这绝对是考古学的发展方向,”加利福尼亚大学洛杉矶分校的考古学家Ran Boytner说,他在南美工作。“这在一定程度上是因为分析工具的小型化和成本的降低,以及人们对考古学兴趣的恢复,尤其是那些渴望走出实验室的资深科学家。”

化学线索

考古学家受过训练,可以用眼睛来识别地层——代表特定居住时期的地下地层。例如,一条黑色条纹可能是一个燃烧层——火炉或洗劫城市的证据,这取决于城市的大小。镶嵌在地层中的人工制品和陶器也可以作为定义和定年的标记。但化学分析可以为这幅图增添更多细节。

“化学分析可以区分肉眼看起来相同的土层。”

《自然》杂志去年10月访问特尔米吉多时,挖掘机正在用刷子、镊子和茶匙将沉积物样本收集到小塑料瓶中,然后将它们带到现场边缘折叠台上的红外光谱仪中。分光仪提供的化学线索立即反馈给挖掘者,让他们收集更多的样本。

韦纳解释说,化学分析可以区分肉眼看起来相同的土层。例如,在本月发表的一篇论文中,他和他的同事展示了红外光谱法如何揭示看似相同的方解石层(碳酸钙的一种形式)的独特起源。L.雷格夫等人。j . Archaeol。科学通报37,3022-3029;2010).在500°C以上燃烧的木材会产生方解石,尽管这种矿物也可以来自于用于制造建筑石灰的石灰石,也可以在用于制造泥砖的土壤中找到。每种方解石都有独特的红外特征,提供的信息可以帮助考古学家区分地板、墙壁或窑炉。

在特尔米吉多的另一部分,韦纳指出了一个富含二氧化硅(SiO2)的层,它在植物细胞内和周围增生。这些“植物岩”层标记了植被生长或储存的位置。韦纳和他的团队计算出,这一层现在只有3-5厘米厚,最初有1米左右深。他们的第一个假设是,根据在其他地方的类似发现,该地区曾被用作动物围栏。但对植物岩的分析表明,它们都来自于驯化的草。由于放牧动物的粪便中可能含有很高比例的野生植物,植物岩似乎有可能是在该地点储存动物饲料或谷物的证据。

通常待在实验室附近的放射性碳年代测定专家也开始动手了。魏茨曼研究所(Weizmann Institute)的核物理学家伊丽莎白·博阿雷托(Elisabetta Boaretto)是挖掘工作的常客,在那里可以看到她用手和膝盖和团队的其他成员一起挖掘样本。她说:“在我的领域,我是为数不多的,如果不是唯一的一个,在坑里挖东西的人。”“但这是必要的。”

博阿雷托的博士生迈克尔·托佛洛在特尔米吉多东南部地区挖掘时,发现了一个装满麦粒的陶罐。在仔细拍摄并记录了发现的背景后,他将玉米粒收集在一个小瓶中,以便将它们送到国外的粒子加速器设备中进行年代测定。Boaretto目前正在为她在魏茨曼的实验室采购粒子加速器。这台机器预计耗资约200万美元,将在12-18个月内用于放射性碳年代测定工作。Boaretto说,在当地的挖掘地点附近设置一个加速器将有助于更快地得出结果,她的团队将能够在从挖掘到加速器的每个阶段监督样本,防止污染,否则可能会对分析产生怀疑。

博阿雷托解释说,她在现场是因为准确了解样本的来源是获得最准确的年代测定的关键。例如,在同一地点发现的陶器碎片通常用麦粒和木炭片来确定年代。但是,如果没有看到地层,就很容易错过在某一特定层中发现的颗粒或烧焦的木块实际上来自其他地方的证据,这使得它们对邻近样品的年代测定毫无用处。如果被提取出来进行分析的碳样本实际上包含了不止一个来源的物质,那么它就会完全推翻年代测定。

有科学家在现场可以帮助考古学家更快地决定在哪里挖掘和收集什么样本,并最终产生更有用的分析。“这一领域的科学家可能会提出与考古学家不同的问题,”德国海德堡大学专门研究古希腊遗址的考古学家约瑟夫·马兰(Joseph Maran)说。“这不同于让考古学家定义问题,然后请科学家来解决这个具体问题。”

马兰说,据他所知,让科学家和考古学家一起进行挖掘是以色列独有的现象。他说,作为一个拥有丰富考古遗址和强大科学基础的小国,以色列的科学家可能比其他国家的科学家更容易花更长的时间进行挖掘。

但韦纳希望这种合作的方法能在其他地方流行起来。今年早些时候,他出版了一本关于考古学和分析科学的结合的书,《微考古学:超越可见的考古记录》,他希望这本书能激发其他的挖掘。

韦纳说,在过去,很少有科学家愿意花大量的时间在这个领域。他说,使合作成功的关键是“匹配正确的分析工具来应对揭示微观记录的挑战,而不会大大减慢挖掘速度”。