Лазеры, изотопы и роботы: как работают современные археологи

Археологию называют профессией романтиков. Пожалуй, самый романтичный образ археолога – это знаменитый доктор исторических наук Индиана Джонс, который постоянно попадает в самые разные передряги в поисках ценных артефактов. А обычного археолога мы представляем себе как человека в пыльной одежде, который с непонятным увлечением копается в земле, выуживая оттуда какие-то непонятные черепки.

На самом деле современный археолог – это не то и не другое. Суди сам. Да, многодневные (и многомесячные!) экспедиции к «белым пятнам» планеты Земля остались. Осталась и невероятная увлечённость археологами своей профессией. Вот только их тяжёлый полевой труд год за годом становится всё интересней и плодотворней, потому что теперь на помощь археологам приходят новые технологии.

Гуманитарная, естественно-научная, цифровая

Электро- и магниторазведка, лазерные сканеры и дроны, 3D-моделирование и изотопы... Поистине, археология стала одной из самых продвинутых наук, потому что оказалась на стыке самых разных дисциплин. Среди них не только история, но и физика, и химия, и биология, и почвоведение, и программирование, и электроника!

Современная археология – это тот самый случай, когда в одной профессии объединились и гуманитарные, и естественно-научные, и технические направления.

Полевая археология

Археология, как известно, начинается с раскопок, а это дело сложное и трудоёмкое. Где-то под землёй скрываются объекты, которые учёным нужно ещё обнаружить – древние поселения, постройки, другие артефакты.

Слово «артефакт» – археологический термин. Оно произошло от латинского «artefactum»: лат. «arte» – «искусство» или «искусственный», лат. «factum» или «factus» – «сделанный». То есть артефакт – это любой рукотворный предмет, который может относиться к разным эпохам.

К счастью, время, когда археологи начинали свою работу со случайных находок, давно уже прошло. Сейчас они полагаются на специально разработанные методики поиска и разведки. Таких методов в арсенале учёных более сорока, и некоторые из них даже не требуют контакта с грунтом. Вот только несколько из них:

• спутниковая и аэрофотосъёмка;
• геофизические методы исследования;
• воздушное и наземное сканирование;
• геоинформационные системы;
• 3D-визуализация;
• цифровые топогеодезические работы.

Разведочная геофизика

Археологические памятники редко остаются невредимыми. Они могут быть погребены под тысячелетним культурным слоем, распаханы, разрушены, разграблены. В таких случаях на помощь археологам приходят методы разведочной геофизики. Они позволяют исследовать большие территории, чтобы понять, стоит ли копать в том или ином месте.

Геофизика помогает уточнить месторасположение и характер объекта на местности, разработать подробную карту местности.

С помощью магниторазведки ищут магнитные аномалии, которые вызывают подземные артефакты – металлические предметы, уголь, фундаменты построек.

Оказывается, изделия из глины во время их обжига намагничиваются и запечатлевают магнитное поле, которое существовало в тот момент в данной точке земного шара. Этот эффект остаётся без изменения вплоть до настоящего времени. 

В электроразведке используется георадар, который исследует отражение электрических волн от подземных объектов.

Ещё один метод археологической разведки – сейсмика, которая изучает реакцию объектов на ударную волну. 

Лазерное сканирование

Воздушное лазерное сканирование – один из прорывов современной археологии. Этот метод позволяет получать трёхмерные «облака» точек ландшафта, очищенного от современных наслоений. В результате остаются чистые участки земли, которые содержат только древние объекты – строения, курганы, ямы. Из полученных данных составляют точные карты, цифровые модели поверхности и трехмерную виртуальную модель местности.

Для поиска скрытых под землёй объектов используется лазер LiDAR – своего рода радар со световыми волнами.

Метод лазерного сканирования археологических объектов используется в России уже несколько лет. С его помощью обнаружены тысячи курганов, остатки поселений, городищ и фортификационных сооружений, начиная от бронзового века и до позднего Средневековья.

Фото: Klemenso/Shutterstock.com

Роботы

Роботы в археологии нужны, чтобы исследовать труднопроходимые или опасные для человека места.

Vinebot – небольшой робот, который разработан учёными Стэнфордского университета. Его используют для исследования подземных туннелей. Vinebot оснащён видеокамерой. Он может проходить по очень узким проходам и даже подниматься по стенам.

Роботизированная рука LBR iiwa (ещё один автомат!) «рассказывает» учёным, как древние люди использовали орудия труда.

Нейронные сети

Нейронные сети для археологов созданы по подобию зрительной коры головного мозга. Их ещё называют свёрточными. Они умеют распознавать образы и помогают археологам быстро обрабатывать огромное количество данных.

С помощью свёрточных сетей можно анализировать тысячи спутниковых снимков руин и фрагментов костей или обнаруживать затонувшие корабли по изображениям гидролокаторов. 

Ещё одна искусственная нейронная сеть умеет анализировать фрагменты глиняной посуды. Используя специальное приложение для планшетов и смартфонов, археологи могут фотографировать керамику во время раскопок, искать её аналоги в архивах и каталогах, классифицируя найденные артефакты.

«Кабинетная» археология

После окончания полевых работ для археологов начинается самый сложный период – подведение итогов раскопок. Всё, что было найдено, нужно измерить, отрисовать или сфотографировать, классифицировать. Потом могут уйти годы на реставрацию и воссоздание найденных артефактов. Параллельно учёные пишут отчёты и научные тексты.

К счастью, археологи работают не одни. Чтобы обработать огромное количество материала, они привлекают к своей работе других специалистов: почвоведов, антропологов, художников, реставраторов, керамистов. 

Радиокарбонный анализ

Найденные во время раскопок артефакты поступают в лабораторию для глубокого исследования. В первую очередь важно точно определить, к какому времени они относятся.

Проблема датировок в археологии – одна из самых сложных. Для этого применяются самые разные традиционные способы: геологические, астрономические, палеоклиматологические. И только недавно археологи начали пользоваться новым, более точным методом датировок – радиокарбонным анализом. Метод позволяет определить в ископаемых органических остатках содержание изотопа углерода С-14.

Спектральный и структурный анализ

С помощью спектрального анализа в лаборатории определяют состав металла, из которого сделаны древние артефакты. Например, мечи.

Структурный анализ позволяет раскрыть секрет производства металлических предметов и даже восстановить их конструкцию.

Во время структурного анализа артефактов применяются несколько методов современного металловедения: металлографический, петрографический и другие. 

Изотопный анализ

Изучая содержание в органических останках изотопов (атомов одного химического элемента с разной массой ядер), можно определить, где жил человек, как он питался, во что был одет, где и как погиб. 

Искусственный интеллект

Всё чаще археологи используют возможности искусственного интеллекта. С его помощью можно распознавать, точнее датировать и классифицировать артефакты, проводить анализ ДНК останков, восстанавливать древние предметы. 

3D-моделирование артефактов

Чтобы защитить ценные артефакты, археологи создают их цифровые двойники. Занесённые в электронные каталоги цифровые артефакты можно изучать и использовать для создания копий артефактов.

Современная археология – необычайно увлекательная наука, которая подойдёт как романтическим натурам, так и тем, кто интересуется естественно-научными и техническими дисциплинами. А ещё в этой области очень важно обладать обширными познаниями, что привлекает тех, кто любит историю культуры и общества.