科学汇 | 三星堆“新品”正不断出坑,考古中的科学知识,你也得更新啦

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钱江晚报·小时新闻记者 陈伟斌 马黎 

据央视报道,四川三星堆遗址发掘再次惊艳世界,目前已出土重要文物500余件,其中包括金器、青铜器、象牙等物品。

有关三星堆现场发掘的最新进展,可是本周最火热的新闻之一,相信同学们也一定对这个神秘遗址充满了好奇。

在一些视频中,大家都看到了身着防护服的考古人员。于是,这也成了很多同学好奇的角度——为啥考古人员要穿的跟无尘试验室里的科学家似的?同时,还有很多同学问及:为啥有的文物刚被发现时还鲜艳如新,可没几分钟就全都成了粉末?当时的地理环境是怎样的?竟然有这么多象牙……

为了给大家科普考古过程中的一些科学知识,这次我们特意邀请到了在三星堆发掘现场工作的中科院西安光机所唐兴佳等考古人员。   

一片头皮屑也会影响考古结果?

“以前的考古现场视频中,我们看到考古人员好像也不穿防护服,这次为什么要穿的这么严实?”面对同学的提问,记者联系到了一直都在三星堆发掘现场工作的中科院西安光机所唐兴佳,他的岗位,更像是现场的“文物医生”。

考古人员穿的如此严实,是现代考古、科技考古的一种手段,为的就是在“铲土”过程中,让样本更为“单纯”。避免考古人员的毛发、身上穿戴的东西掉落到发掘区域,例如在提取发掘坑泥土、灰烬时,保证外部物品不被掺入其中,从而能尽量保持坑里的原始信息不受影响。

一根毛发,竟然也会对考古产生影响?

“当然,万一混入了毛发,乃至头皮屑等现代人体上的信息物质,都会对后期检测结果产生影响,到时候说不清有些物质到底是现代的还是原始存在的。”唐兴佳说,科学检测是非常严谨的,在考古工作中更是如此。

“因为这次发掘的是祭祀坑,不光有青铜器,还有很多象牙、丝织品之类的文物。”唐兴佳还介绍,这次发掘过程中,考古人员会小心翼翼的一层层“铲土”,并将这些混杂着各类物质的土层带回实验室,进行科学萃取。

萃取,又称溶剂萃取或液液萃取,亦称抽提,是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取,科研人员能从固体或液体混合物中提取出所需要的物质。

这种方式,很多同学在科学实验课上操作过。三星堆考古过程中的萃取检测,其实和同学们在学校实验室里的操作很像,就是将那些带回实验室的祭祀坑样本,放置到特殊的溶液中浸泡,经过一段时间的反应和沉淀后,再将溶液抽取出来做检测。

萃取之后检测什么呢?检测样本中有没有丝蛋白、植物纤维等物质。比如,假使检测出了丝蛋白,那么就意味着在当时,人们就可能已经在使用丝绸制品了。

同时,不光考古人员防护很严实,对现场发现的象牙等有机物,考古人员也给它们穿上了“新衣”,比如用锡箔纸包裹祭祀坑里的灰烬层样本,从而确保样本不受污染。

正是有了这样的严密保护,这些被提取的样本在送到杭州中国丝绸博物馆检测后,工作人员发现了强烈的丝蛋白信号,并通过这一科学手段,证实了三星堆的这个祭祀坑中,有烧丝绸制品的证据,从而推论当时的人已经在使用丝绸了。

而这些严谨的发掘检测并不止能获悉发掘坑中的物质,还能为现代人了解古代人的生活方式、使用物品类别、生存环境都提供更多的考据细节。

为啥很多文物一被发掘就变黑?

说到丝质物,在很多考古成果发布过程中,大家一定都看到了颜色较深甚至发黑的实物。

于是有同学来问,之前看过很多考古报道,都提及了纺织物、稻谷或其它东西,刚被发掘出来时色彩鲜艳如新,可没过多久,就很快变黑甚至化为碎末的情况。这是为啥?又该怎么保护呢?

这些纺织品一般都是由纤维素、蛋白质、脂质等有机高分子构成的,一切与高分子老化降解相关的反应都可能在这些纺织品上发生,比如会导致化学断链、变色、交联、氧化和水解等化学劣变。

并且,一些纺织品文物在未被发掘时,即便会受到水、土壤中的有害离子,以及腐霉微生物等侵蚀,但在温度和湿度等条件稳定的环境中,部分纺织物会保持相对好的状态,从而历经百年甚至千年,依旧被完好保存。当然,这并不是说,这些纺织品就完全没有受到侵蚀,只是相较而言,侵蚀度较低。

可它们也因此异常脆弱——一旦出土,高分子排列很容易受外界影响,比如温度和湿度突然变化,让这些原本在地下保存的纺织品会遭遇水分散失、光线、紫外线等不利因素,导致力学强度迅速下降,物理破坏也就变得可以肉眼可见了,比如裂隙和粉化。

特别是丝织品,天生就质弱。有的经历了长久的地下水侵泡,使得丝纤维吸收水分而溶胀,并被水解为氢化纤维素和氧化纤维素,丝绸强度随之下降,时间越长,越脆弱不堪。所以在干燥后,这些丝织品就不能再复原了,甚至变粉末。

这也就是为啥,我们去博物馆看一些丝织品文物展出时,它们都是被泡在特制的容器和溶液中。

至于谷物种子、之类纸质档案、纺织品文物、漆木竹器、皮毛文物、骨角象牙等有机质文物,其实是差不多的道理,特别是我们课本上经常提及的氧化反应,是出土文物所要面对的最主要问题之一。对这些文物的保护,目前主要依靠丝网加固法、水封冷藏法、玻璃夹持法、密封隔绝法、树脂喷涂法等方式。

兴趣小组

发现了大量象牙

可以证实四川曾有大象吗

至于大家关注的关键重点,就是青铜器。和大家以前看到的青铜器文物展品一样,它们整体呈绿色。这是因为青铜器是由青铜(红铜和锡的合金)制成的,其中的铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应后会生成碱式碳酸铜,也就是俗称的铜锈。

铜锈一般又分为无害锈与有害锈两种。由于受水浸土埋及大气的侵蚀,青铜表面逐渐产生变化,它们在青铜器表面形成了保护层使之不再继续遭受腐蚀,并增添了青铜器的古雅色调,这种是俗称的“无害锈”。有害的青铜锈,像绿色粉末,危害性很大,即有害锈。

而与这些青铜器一并发现的,还有大量的象牙。

其实早在1986年,三星堆第一次被发现并发掘时,考古人员就在现场发现了大量象牙。可惜的是,对于出土象牙的保护,全世界至今都缺乏真正有效的办法,更不要说在30多年前了。那批象牙,最终也很可惜的变成了粉末——因为象牙与树木年轮相似,是分层组成的,一旦牙釉质遭到破坏,历经数千年的它们,很快就会风化。

于是很多同学还问到,难道当年的四川有很多大象吗?

这个问题,至今还存有争论。但2001年的成都金沙遗址发掘过程中出土的大量象牙,后经鉴定,被证实是来自雄性亚洲象。

此外,考古人员在金沙遗址还曾发现藻类、蕨类、祼子、被子植物等大量极占优势的草本植物遗存,这意味着在当时,至少成都平原一代可能还属于热带和亚热带的温暖气候,年平均气温高于现在大概2摄氏度。

另有古代文献记载,当时的长江流域和黄河中下游地区是有大象的,甚至有驯象行为。而我们下象棋的同学,肯定知道其中有一颗棋子叫“象”,多少也是于此有渊源的。且现在大家所熟知的,并且在语文课本中学到过的黄河象,指的就是曾在现在河南一代生活的大象。

而成都平原比上述地区更靠南,那么从这些线索看来,或许确如同学们猜测的一样,当时的四川地区,有大象生活。

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网络迷
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好的好的!

135****3391
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了解一下!

庄稼
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好的好的!

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