丁见祥：水下考古之深海考古的发生与发展 - 深海考古学研究

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身居自家兮抗疫  心向深海而求索

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      19世纪及其以前，人类对陆地自然界的探索给我们带来了许多精彩；20世纪及其以后，人类凭借科学技术的进步，以水下考古的方式潜入历史，探索自己的另一种过去，同样精彩纷呈。

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      这篇短文就是通过一些具体的例子，讲述人类对深海考古的探索。

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深海考古与水下考古的诞生

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    公元前 480 年，希罗多德在描写希波战争萨拉米斯海战时曾经提到，波斯舰队里有个潜水技术高超的人，叫司苦里亚思（Scyllias）。波斯人发生船难时，他曾帮助救捞出大批财宝，自己也因此致富；后来，司苦里亚思从水下潜泳 80 斯塔迪昂（约合15千米）投靠希腊人，并将波斯舰队的有关情况告知了希腊人。他的救捞沉宝和潜泳的技能，实际上是屏气潜水（Breathhold Diving）。公元前 350 年，亚里士多德对潜水钟（Diving bell）的描述是人类使用潜水钟进行潜水活动的最早记录，潜水钟的使用提高了屏气潜水的作业能力，直到今天还在使用。地中海区域较早出现潜水活动的有关记载，与其丰富的海绵资源和繁盛的古代海洋贸易密切相关。在采集海绵的过程中，人们会不断发展潜水技术，还经常会发现精美的古代文物，这反过来又刺激了他们对水下遗存的探索欲望。

   中国古代文献中关于“潜行”“潜涉”“潜水”等的记载出现很早，不过以战国时期及战国以降的记载更为丰富。《庄子·达生》篇已出现了专门指代潜水者的称谓“没人”以及“至人潜行不窒”的说法。公元前219年，秦始皇在东行郡县后的归途中，“……过彭城，斋戒祷祠，欲出周鼎泗水。使千人没水求之，弗得”。鲁西南地区汉墓中发现的主题为“泗水捞鼎”的画像石又为这个故事提供了更为形象具体的资料。抛开其象征寓意和历史内涵不谈，这些人称“升鼎图”的图案，说明在汉代中国已出现了比较明确的潜水打捞作业，或至少已经具备了这项能力。

     自此以后，东西方的类似记载始终存在，只是经文艺复兴时期（ 14 － 16 世纪）及大航海时代（ 15 － 16 世纪）科技进步的推动，西方进展更为显著，探索活动也更加频繁。例如，意大利内米湖罗马遗迹（ 1446 、 1535 、1827 、 1895 年的工作）、瑞士湖上居址（ 1853 、1854 年的工作）、墨西哥玛雅文明水下遗迹（ 1904 －1907 年的工作）都留下了人类探索水下遗存的身影。

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    到了19世纪30年代，随着水面供气（Surface-Supplied Gas）系统的成熟和盔式潜水装备的出现，人类对水底世界的探索进程加速。地中海及西欧海域的大量海底精美文物被发现，有钱有闲阶层随之出现了收藏和鉴赏海捞文物的热潮。但科学的水下考古尚未出现，上述活动只能算文人雅士、巨贾富商、冒险者等玩古猎奇行为在水下的延伸和扩展。20世纪30年代前后，人类对水底世界的探索进程再度加速。1943年，法国海军军官雅克斯·库斯托（ Jacques Cousteau ）和工程师埃米尔·迦南（Emil Gagnan）联合发明了现代轻潜设备——自携式水下呼吸系统（ Self-Contained Gas System ），也称“ Aqualung ”，即现在常说的“水肺潜水”。这代表了潜水技术的又一次革命性变化，意义在于大幅度降低了潜水作业的技术门槛，极具推广性。自此以后至 1950 年代，人类对以水下沉船遗址为主要对象的探索迎来新的高潮，有人还把这类探索活动直接叫做“水肺考古学”（Aqualung Archaeology）。这一时期的沉船探索活动为下一阶段的变化奠定了实践基础。现在一般认为， 1960 年考古学家乔治·巴斯（George F. Bass）在土耳其格里多亚角（Cape Gelidonya）青铜时代沉船遗址现场指挥并亲自进行水下发掘作业，宣告了科学水下考古学的诞生。至今，已整整过去了六十年。

载人深潜器阿瑟拉号

    根据深海科技的说法，“深海”涉及两个概念，一个是“深”，通常指水深达千米以上的海域；另一个是“远”，指的是到达深海海域的空间距离。实际上，40~50米以深水肺潜水的作业难度已大大增加，而效率递减；200~300米则基本达到目前水肺潜水的极限，且难以开展具体工作。从能否有效作业的角度考虑，本文笼统地将50米以深水域视作深水或者深海。在这个意义上，人类探索深海遗存的起源也很早，当时多采用饱和潜水手段，又缺乏潜水“减压”经验，潜水员面临很高的伤亡风险。地中海较深海域先后发现多条古代沉船，大大刺激人们对深海遗存的探索兴趣，如1900年发现的安迪基西拉沉船（Antikythera）和1935年调查的卢西塔尼亚沉船（Lusitania）就是显例。1964年5月，为延长考古学家的海底停留时间（当时的主要目的是监督职业潜水员水下作业），以及更便捷地对水下沉船进行立体摄影测量，乔治·巴斯团队与美国通用动力电船公司（the Electric Boat Company of General Dynamics）合作为宾夕法尼亚大学博物馆设计生产了载人潜器阿瑟拉号（Asherah）。阿瑟拉全长5.2米、重3810千克，设计工作深度180米，具有可满足2人 48小时的生命支持系统。1964－1967年，考古学家在土耳其海域的亚西·阿达（Yassi Ada）等多处水下遗址对其进行了试验性应用。这是世界上专门为水下考古设计的首款载人深潜器，考古学家与深海技术人员的这次合作标志着深海考古工作的正式开始。也就是说，深海考古几乎与科学意义上的水下考古学同步发生。自此以后，考古学家对以沉船为代表的深海遗存的探索一直持续进行。据不完全统计，世界范围内现已开展了近40项深海考古工作，并表现出明显的阶段性特点，其中不乏精彩案例。

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深海考古的精彩案例

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1）.挪威奥尔曼·兰格沉船（Ormen Lange）发掘项目——基建考古的优秀案例

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    奥尔曼·兰格项目是挪威大陆架内的一个大型海底油气管道工程项目，来自挪威科技大学的考古学家在 170 米深的海底发现了一条沉船，从船钟、加农炮等信息判断，是一艘 17 世纪后半叶的历史沉船。沉船意义重大，工程却无法规避。为此，秉持着树立深海考古里程碑的学术理念，挪威考古学家与斯拜雷ROV制造商（Sperre AS.）合作设计出一台 2 吨工作级考古ROV（机器人）。

挪威水下考古专用ROV(水下机器人）

    同时还研制了用于分区作业、控制精度的 ROV发掘支持框架，并搭载高精度（小于1厘米）定向传感器支持的旋转声呐和长基线定位系统（Long Baseline Positioning  System）来解决水下定位问题；使用基于力反馈原理（force feedback）的多功能机械臂进行考古发掘或文物提取，并设计了吸盘拾取器（吸盘通过软管与泵连接）提取有机质类或其他脆弱文物。

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挪威水下考古专用ROV(水下机器人）吸盘拾取器提起文物

    此外，工作团队还设计了专门的数据管理系统用来记录和存储数据。总之，在已有工作的基础上，挪威考古学家借助奥尔曼·兰格这一配合基本建设的考古项目，发展出了一套适合深海考古发掘的设备、方法与操作流程，改变了挪威过去只能通过水肺潜水的方式在较浅海域开展工作的现状，同时也证明考古学家在水质许可的情况下能够按照陆地考古的精度和标准完成深海考古发掘作业。

2）.泰坦尼克号沉船（RMS Titanic）探索——深海探险的“范式转换”

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     泰坦尼克号是北爱尔兰贝尔法斯特哈兰德与沃尔夫造船厂（The Harland and Wolff Shipyard of Belfast）建造的第二艘奥林匹克级远洋客船。1912年4月15日，它沉没于加拿大新斯科舍省（Nova Scotia）东南 375 英里处 3810 米深的大西洋海底， 1500 余人丧生，是 20世纪最为著名的海难之一。1985年9月1日，美国伍兹霍尔海洋研究所（ WHOI ）和法国海洋探索与开发研究所（ INFREMER ），在测试阿尔戈号（Argo）水下机器人时最终发现了泰坦尼克号沉船。此后，有些机构提取文物并举办展览盈利，这类做法受到《探索》杂志等媒体的谴责。1997年前后，因拍摄电影《泰坦尼克》的需要，导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）曾多次抵达遗址现场。

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用于泰坦尼克号水下考古的鹦鹉螺号（ Nautile ）深潜器

    不过总体来看，泰坦尼克发现后的近二十年内，严肃的科学研究并未开展。直到2010年，伍兹霍尔海洋研究所、威特研究所（Waitt Institute）、凤凰国际、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）等组成联合考察队，用高度复杂的深潜器所携带的高精度声学与光学设备采集数据，首次制作出泰坦尼克号沉船遗址的声呐全景地图，并传输全色 3D 图像供水面专家研判分析。在此基础上，遗物空间分布记录、遗存保存环境分析、遗址形成过程研究以及遗址 GIS 数据库建设都逐渐得到重视，这些工作无疑对复原“沉船”这一流动的微型社会具有很大价值。可以说，从这次工作开始， 泰坦尼克号沉船在研究上实现了“范式转换”，成为考古遗址，成为水下考古学的研究对象。

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泰 坦 尼 克 号 沉 船 照 片 拼 接 与 3 D 图 像

3）.法国“奔向月球”海洋考古计划——“人机互动”的崭新模式

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   自1980年开始，法国便已开始积累深海考古的经验。1993年，鹦鹉螺号（Nautile）深潜器在土伦外港近百米深的海底发现了月亮号（La Lune）沉船—— 1664年沉没的法国皇家海军著名战舰。经过对沉船深度和保护状况的评估，法国水下考古研究所（DRASSM）决定原址封存沉船，留待深海考古技术有了进一步突破后再来发掘这处重要的沉船遗址。这次等待耗20年。2012年1月，法国第二代水下考古船安德烈·马尔罗号（ ANDRÉ MALRAUX ）交付使用，除具备传统水下考古作业能力外，还能搭载各型水下机器人、遥控潜水器、自主式水下巡航器及重达 7 吨的载人潜水艇，这成为法国深海考古事业深入发展的重要基础。

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安德烈 · 马尔罗号考古船

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     于是，法国很快发布“奔向月球”海洋考古实验计划，重启月亮号沉船发掘。“奔向月球”计划的具体目标主要有两点：其一是详尽地研究这处重要的沉船遗址，其二是以月亮号沉船遗址为实验基地，逐步完善深海发掘技术与方法，以尽快实现2000米级深海考古的作业能力的梦想。为此，围绕如何获取高质量沉船影像，如何保证考古学家触碰到遗存遗物以及如何做好深海考古发掘等问题，法国考古学家在发掘设备、提取方法、影像图像等方面都做了深入探索，其核心是在月亮号遗址为考古学家创造一个可实时更新的虚拟发掘环境，通过与斯坦福大学合作研制的海洋一号（Ocean One）考古机器人执行深海考古发掘作业，并使人类能够触摸、感受到这个过程，努力促成由“人操作机器”到“人与机器合作”的转变。法国人自称这是一趟“乌托邦式的旅行”，正是法国式的乌托邦浪漫与科研冒险实实在在的结合，开创了深海考古的崭新模式。

法国Ocean One考古机器人

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努力探索前行的中国深海考古

    2017年5月12日，国家文物局在海口召开了“南海和水下考古工作会议”，专门探讨南海水下考古与水下文化遗产保护的有关问题。根据此次会议的精神与水下考古发展的实际需要，国家文物局水下文化遗产保护中心与中国科学院深海科学与工程研究所积极酝酿、探讨中国深海考古工作的各项事宜，并积极促成了“深海考古联合实验室”的挂牌成立。2018年4月18日至26日，双方联合海南省博物馆共同在西沙北礁海域组织实施了“2018年南海海域深海考古调查”项目。

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参加南海海域深海考古调查的队员们

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     水下考古队员搭乘国产大深度载人潜器“深海勇士”号执行了这次调查任务，同时结合机载超短基线定位系统（USBL）以表格、影像等方式进行考古记录。

深海勇士号

    这次调查，最大调查深度1003米，定点采集器物标本6件，积累了一大批基础数据与影像资料，为中国深海考古的后续发展积累的宝贵的经验。

部分出水文物

     随着深海技术及其周边技术门类的不断发展，日益精细化、规范化的深海考古会将人类对水下遗存的探索引向新的境界，前景可期！

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（附：本文内容主要摘编自《大海寻踪：深海考古的发生与发展》，《中国文化遗产》2019年第5期，注释及图片来源从略。）

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作者：丁见祥  （就职于国家文物局水下文化遗产保护中心）

编排:李岩  代雨彤

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