一艘沉没于2200年前的罗马共和国时期商船,最近给现代人上了一堂古代材料学课。科学家从它船体上残存的涂层里,不仅发现了古人防水的具体配方,还通过困在涂层里的花粉,还原了当年造船和修缮时周围的植被环境。
这项研究发表在《Frontiers in Materials》期刊上,由法国和克罗地亚的研究人员合作完成。他们分析的这艘沉船名为Ilovik-Paržine 1,大约在2200年前沉没于如今克罗地亚附近的海域。有意思的是,这艘船在2016年才被发现,此后船体和货物被多次研究,但这次是第一次有人把分子分析和花粉分析结合起来,去搞清楚船上涂层的成分,以及这些材料是在什么样的环境里被生产、被刷上船身的。
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船体涂层:松焦油和蜂蜡的混合配方
先说结论:研究人员在这艘船的船体上发现了两种不同的防水涂层。一种是用松焦油做的,也就是常说的沥青或松脂;另一种则是松焦油和蜂蜡的混合物。这两种东西,放在今天看可能觉得平平无奇,但在两千多年前,这已经是当时条件下相当讲究的防水方案了。
论文第一作者、法国斯特拉斯堡质谱与相互作用系统实验室的考古测量学家Armelle Charrié博士解释说,在考古学里,有机防水材料一直不太受重视,但它们对于海上或河上航行来说至关重要,是过去航海技术的真实见证。他们研究涂层后发现,这艘船上确实用了两种不同的材料,而分析涂层里困住的花粉,就能识别出造船或修缮时周围环境里存在的植物种类。
具体来说,研究人员用了结构分析、分子分析和花粉分析三种手段,其中质谱法可以在复杂的有机混合物里识别并测量未知物质。他们一共分析了10个涂层样本,来确定这些天然材料的生物来源。
花粉成了“地理指纹”
这里有个特别巧妙的地方:花粉颗粒极其微小,又非常坚韧,能在地层里保存很久。当古人熬制松焦油或者混合蜂蜡的时候,周围环境里的花粉颗粒就会飘进去,被裹在这些黏稠的材料里,然后随着涂层一起被刷到船体上,一待就是两千多年。
这些花粉就像一枚枚“地理指纹”,记录下了当时造船或修缮地点周围的植被面貌。通过分析这些花粉,研究人员就能反推出来,这艘船在建造和维修时,周围长着什么树、开着什么花,进而了解当时的自然环境。
这种思路其实不算特别新颖,但把它用在古代船只的防水涂层上,确实是头一回。以前研究古船,大家的目光大多集中在木材本身,很少有人去仔细看那些附着在木头上的非木质材料,尤其是防水涂层,更是长期被忽略。
亚得里亚海的独特造船传统
这项研究是克罗地亚保护研究所水下考古部门和法国艾克斯-马赛大学Camille Jullian中心的ADRIBOATS项目合作的成果。Charrié博士提到,亚得里亚海的一些地区有独特的地理特征,这让当地居民发展出了特定的造船风格,而只有像他们这样的研究,才能提供这些传统的全貌,这些传统见证了真正的技艺和多样的文化。
换句话说,这艘沉船不只是古代防水技术的样本,也是了解亚得里亚海地区造船传统的一个窗口。不同地方的造船匠人,会根据自己的环境和资源,摸索出适合自己的配方和工艺。
为什么防水材料值得被认真研究
可能有人会问,研究两千多年前的船涂层,到底有什么用?其实用处不小。人类航海的历史很长,船只要在水里跑,就得面对水、盐分、微生物,还有像船蛆这样的海洋动物的侵蚀。防水涂层做得好不好,直接关系到船能不能安全航行、能用多久。
但直到20世纪中期以前,研究人员对古代造船中使用的非木质材料关注得都很少,防水材料更是被严重忽视。这艘沉船的研究,算是把这个被冷落的角落重新拉回到了聚光灯下。
从实用的角度看,了解古人的防水配方,也能给现代材料科学提供一些灵感。松焦油和蜂蜡都是天然材料,它们能在海水里保护木船两千多年,这种耐久性本身就值得琢磨。当然,现代船只早就用上了各种合成材料,但古人的智慧里,或许还藏着一些我们没想到过的思路。
花粉分析还能告诉我们什么
这次研究里,花粉分析的价值不只是确认了涂层里有松树和蜜蜂的痕迹,更重要的是,它把造船这件事和当时的生态环境联系了起来。造船不是凭空发生的,它需要合适的木材、合适的树脂、合适的蜡源,而这些都取决于周围的环境。
通过花粉,研究人员能知道造船时周围有哪些植物,这反过来也能帮助理解古代人是怎么选择材料、怎么组织生产的。比如,如果花粉显示当时周围有大片松林,那松焦油的来源就清楚了;如果同时还有大量蜜源植物,那蜂蜡的获取也就有了着落。
当然,这项研究目前还只是针对这一艘沉船。亚得里亚海沿岸还有不少古沉船等着被研究,如果以后能有更多类似的涂层分析,就能拼出一幅更完整的古代造船技术地图,看看不同地区、不同时期的造船匠人,各自有什么独门绝活。
说到底,这艘2200年前的沉船,不只是一堆古老的木头,它身上涂的那层东西,本身就是一部浓缩的古代技术史。而困在里面的花粉,则是打开这部历史的一把钥匙。
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