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太空考古学瞄准地球

一个相对较新的考古学领域利用技术将学科从地面移至天空。

Avery Hurt
作者:Avery Hurt
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图片来源:Andrey Armyagov/Shutterstock

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2009年,克里斯·费舍尔(Chris Fisher)在墨西哥米却肯州研究古老的普里佩查帝国时,他的团队发现了一个定居点的遗迹。他试图找出定居点的边缘,却发现他们原以为只是一个小村庄的地方,实际上是一座占地10平方英里的城市。费舍尔意识到,仅仅 survey 这个地点就需要他余下的职业生涯。

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至少,在过去是这样的。但费舍尔,一位科罗拉多州立大学的考古学家和《国家地理》探险家,赶上了好时机。当他回到科罗拉多州时,他了解到了一种名为激光雷达(LiDAR,Light Detection and Ranging)的新技术,这是一种遥感工具。激光雷达从飞机或卫星上向地球表面发射激光脉冲,创建一个高分辨率的3D点网格,代表地球表面。科学家们随后可以使用计算机过滤掉树木和植被,以查看下方的地面。

这项技术迅速完成了普里佩查城市的 survey 工作。在45分钟的扫描中,激光雷达能够收集到使用传统方法需要数十年才能完成的数据。由此产生的3D点图详细描绘了房屋、道路和金字塔。事实证明,费舍尔还有很多职业生涯可以继续。

从热气球到太空卫星

基本想法并不新鲜。肯塔基大学的考古学家、肯塔基州立考古办公室副主任菲利普·明克(Philip Mink)说:“自从第一架热气球升空以来”,考古学家就一直在空中俯瞰地球。但自热气球时代以来,技术已经取得了长足的进步。在过去的几十年里,考古学家越来越多地利用美国宇航局的卫星数据,以及地面穿透雷达(GPR)和激光雷达等技术,这些技术改变了这个领域。

明克说:“查看海量数据集可以让我们看到我们通常在挖掘时看不到的更大图景。”这有助于确定现有遗址的挖掘地点,并定位考古学家以前没有发现的全新遗址。

明克在受到高度管制的地区的大峡谷工作,因此很难进入和 survey。这项技术创造了新的通道。“卫星图像可以帮助我们找到可能存在普韦布洛(pueblos)的地方,”他说。能够事先确切地知道需要挖掘的位置,也可以节省时间和金钱,这两者在考古学中都是稀缺资源。

地球物理学领域也随着现代技术而发展,例如地面穿透雷达(GPR),它使用雷达脉冲来捕捉地下图像。“能够看到埋在地下的考古遗迹,而不仅仅是地表的遗迹,总是很有用的,”明克说。这是一种更敏感的方式来探索人们可能不想挖掘的区域。例如,考古学家们正在与原住民部落合作,使用 GPR来定位前印第安寄宿学校的无标记墓地。

这些技术,特别是激光雷达,极大地改变了考古学的实践。明克说:“一些考古学家认为,[激光雷达] 与碳-14测年法一样重要,因为现在我们可以看到丛林植被下面的情况了。”

国际空间站上的考古学

太空考古学不仅仅是指从太空拍照。它也可以指研究在太空拍摄的照片。今年,考古学家将开始运用他们的专业技术和工具来研究国际空间站上的生活。他们希望更好地了解太空生活的功能以及太空文化如何出现。这对于人类开始规划星际探险将非常有帮助。

考古学家们不会亲自前往太空,而是将利用近二十年来记录的数百万张关于空间站生活的数字照片,来记录太空生活的文化变迁。

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这项项目由澳大利亚阿德莱德弗林德斯大学的Alice Gorman和加州查普曼大学的Justin Walsh开发,将招募宇航员协助记录。参与者将收集照片,并最终收集音频数据,以阐明人类在太空中的生活和工作方式。

记录气候

作为参与普里佩查项目的考古学家,费舍尔当然很欣赏这些新技术对考古学的价值。但他表示,考古学并不是这些技术最重要的一项应用。他说,更紧迫的是记录下如今的地球,因为它在气候变化的影响下进一步改变。“我开始明白,世界非常脆弱。而且它变化得非常非常快,”他说。“我们只有很短的时间来记录地球现在的样子。”他补充道,有了激光雷达,我们可以做出记录,让子孙后代了解当今世界的样子。

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如果现在就能获得这样的数据,它也能帮助我们这一代人。“我们对月球的三维地图比对我们自己星球的三维地图要好得多,”费舍尔说。

他补充说,绘制地球地图将有助于科学家们制定应对气候变化的措施:“除非我们有基线记录可以衡量,否则我们无法开始衡量变化。没有基线记录,我们就不知道什么在变化,也不知道它变化的速率。所以,第一个合乎逻辑的步骤是为一切创建基线数据。”

费舍尔说,激光雷达非常适合这项工作,因为它能以极其高的分辨率记录地球表面以及上面的一切。“通过我使用激光雷达的工作,我开始明白,它是终极的保护工具。”

为此,费舍尔和同事们启动了一个名为The Earth Archive的项目。他们从最受威胁的地区(如雨林)开始,利用激光雷达捕捉图像,构建一个开源的地球数字表示。他们称这个档案是送给子孙后代的礼物。但他们也希望它能帮助我们这一代人,在我们努力为未来尽可能多地保存真实的地球。

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  • Avery Hurt

    Avery Hurt

    Avery Hurt 是一位自由科学记者,经常为 Discover Magazine 撰稿,报道神经科学、昆虫和微生物等主题的科学研究。

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