Quo vadis archeologio
W badaniu pradziejów niezbędne są metody fizyki i chemii

Krzysztof Kowalski
źródło: http://www.rzeczpospolita.pl/dodatki/po ... o_a_5.html (Rzeczpospolita 20.05.04 Nr 117)


W tegorocznym pikniku bierze udział aż dziewięć placówek archeologicznych. Z ich prezentacji wyłoni się obraz dyscypliny, w której łopata staje się jednym z wielu narzędzi, wcale nie najważniejszym. Do archeologii wkroczyła fizyka i chemia. Jakie są tego skutki, czyli "quo vadis archeologio" pokaże Instytut Archeologii i Etnologii PAN.


Nawet najbardziej metodycznie prowadzone wykopaliska archeologiczne, z najlepiej prowadzoną dokumentacją - jednak niszczą badany obiekt. Poza tym bardzo trudno jest natrafić na coś, co tkwi w ziemi od stuleci i tysiącleci, i nie "wystaje", nie tworzy, na przykład, charakterystycznych kopców, takich jakie pozostają po grodziskach średniowiecznych czy kurhanach grobowych z epoki brązu.


Zamiast łopaty


Jednak współczesna technika znalazła sposób na tę archeologiczną bolączkę, jest nią georadar. Urządzenie to emituje impulsy elektromagnetyczne w kierunku ziemi; z kolei, na podstawie odbieranego echa tych impulsów powstaje trójwymiarowy obraz tego, co znajduje się pod ziemią, do głębokości nawet dziewięciu metrów. Georadar używany jest w geologii, a także przez służby miejskie do śledzenia przebiegu podziemnych rur czy instalacji, ale również w archeologii, umożliwia on odkrycie zupełnie niewidzialnych struktur, takich jak ruiny murów czy fundamenty domostw. Jednym z najbardziej spektakularnych ostatnich osiągnięć przy zastosowaniu tego urządzenia jest odkrycie w Anglii wraku żaglowca "Beagle", tkwiącego pod kilkumetrową warstwą mułu, na statku tym Darwin opłynął świat.

Radary mikrofalowe, instalowane na satelitach, będą przydatne do zbadania ogromnych połaci pustynnych, w sumie szacuje się, że 15 proc. powierzchni globu może być penetrowanych tą techniką - nadaje się ona tylko do powierzchni suchych, woda w stanie płynnym pochłania mikrofale radarowe.

Do bezinwazyjnego badania służy również magnetometr - urządzenie mierzące zmiany pola magnetycznego ziemi; zmiany takie powstają wtedy, gdy pod ziemią znajdują się puste komory, na przykład piwnice; ale odwrotnie, gdy w ziemi tkwią struktury wyraźnie różniące się gęstością od otoczenia - na przykład kamienne wały, ceglane mury obronne, itp. Tego rodzaju urządzenie okazało się przydatne w Polsce do badania terenów starożytnych kopalni krzemienia, po których pozostały szyby, korytarze, a nawet puste komory.

Problemem badawczym wciąż pozostają ogromne budowle, takie jak piramidy, których nie sposób rozebrać, aby sprawdzić, co zawierają we wnętrzu. Ale i tu nadzieję stwarza detektor cząstek elementarnych. Trwają przygotowania do pionierskiego zastosowania takiej aparatury w Teotihuacan w Meksyku, gdzie w ten sposób "prześwietlona" zostanie Wielka Piramida Słońca. Detektor będzie rejestrował cząstki zwane mionami, powstają one pod wpływem docierającego do ziemi promieniowania kosmicznego. Detektor pozwoli ustalić, w których częściach piramidy jest więcej mionów, a w których mniej; więcej będzie ich w mniej zwartych miejscach, jeśli w piramidzie są miejsca puste - są to prawdopodobnie komory grobowe i rytualne.


Metryka high-tech


Sprawą absolutnie fundamentalną dla archeologa jest określenie wieku badanych obiektów, zaliczenie ich do epoki kamienia, brązu czy żelaza już nie wystarcza. Niektóre zabytki są szczególnie trudne do zbadania, zwłaszcza te, wobec których zawodzi metoda węgla radioaktywnego C 14. Tak było w przypadku malowideł z Republiki Południowej Afryki, wykonanych farbami zawierającymi zaledwie mikroskopijne ilości węgla. Poradzono sobie z tym w ten sposób, że zbadano wiek podłoża malowideł za pomocą spektrometru masy i akceleratora cząstek.

Ta metoda spowodowała jakościowy skok w określaniu wieku. Akceleratorowe spektrometry masy (SMA) badają daną substancję za pomocą widma mas atomów cząsteczek wchodzących w jej skład. Istota metody polega na tym, że zjonizowane atomy lub cząsteczki substancji są rozdzielane i rejestrowane oddzielnie, za pomocą spektrometru masowego. Z otrzymanego widma mas wyznacza się wartości mas oraz względną zawartość składników badanej substancji. Metoda ta znalazła początkowo zastosowanie w fizyce doświadczalnej, chemii, biologii molekularnej; ale coraz częściej sięga po nią archeologia i muzealnictwo - do ustalania wieku i autentyczności zabytków. Zamiast co najmniej kilku gramów węgla potrzebnych do badania metodą C 14, tu wystarczy mniej niż miligram; zamiast kilku dni, a nawet tygodni, analizy metodą C 14 - tu wystarcza niespełna godzina.

Rewelacyjną metodę ustalania wieku zabytków krzemiennych opracowali badacze z uniwersytetu Irvine w Kaliforni. Woda wnika w głąb minerału tworząc warstwę uwodnionego kwarcu, grubość tej warstwy wzrasta z upływem czasu. Pomiar jej grubości jest podstawą do określenia, jak dawno miała miejsce obróbka krzemienia. Metoda znajdzie zastosowanie także do określania wieku ceramiki - na podstawie zawartej w glinie domieszki piasku, którego składnikiem jest kwarc, czyli dwutlenek; to jeden z najpospolitszych minerałów na kuli ziemskiej, stanowi główny składnik krzemienia - skały osadowej, bardzo twardej, wykorzystywanej do wyrobu narzędzi i broni od setek tysięcy lat.


Krzysztof Kowalski