如何喚醒青藏高原上的文物沉睡千年的秘密

李默涵　許瓊　劉曉

2021年4月13日，由國(guó)家文物局指導(dǎo)的“2020全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)”出爐。位于青藏高原上的“青海都蘭熱水墓群2018血渭一號(hào)墓”榮膺2020年度全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)。

CT讓近1300歲的印章獲得“重生”

對(duì)于文物，尤其是古代陵墓，斷代和確定墓主人身份是至關(guān)重要的。

作為熱水墓群乃至青藏高原上發(fā)現(xiàn)的布局最完整、結(jié)構(gòu)最清晰、形制最復(fù)雜的高等級(jí)墓葬之一，2018血渭一號(hào)墓經(jīng)過(guò)3年的搶救性發(fā)掘，除了發(fā)現(xiàn)出土的墓室結(jié)構(gòu)、壁畫、彩棺等大量精美遺物外，在2020年11月發(fā)掘尾聲時(shí)，墓葬中埋藏的一枚邊長(zhǎng)僅1.8厘米的銀質(zhì)印章的出現(xiàn)，為墓主人身份的確定及整個(gè)墓葬的歸屬之謎找到了關(guān)鍵突破口，也成為青藏高原上劃時(shí)代的重要發(fā)現(xiàn)。

然而，這枚埋藏地下近1300年、表面銹蝕嚴(yán)重的小小印章，一開始反而成為破解墓主人謎團(tuán)的“攔路虎”， 為了盡快弄清印章上的信息，考古專家想到了給印章“拍CT”。

X射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，會(huì)與物質(zhì)發(fā)生光電吸收、散射等作用，X射線的能量會(huì)被衰減。不同的物質(zhì)對(duì)X射線的衰減能力不同，因而X射線的衰減可以反映物質(zhì)的信息。

拍CT正是利用這種性質(zhì)進(jìn)行成像。X射線探測(cè)器從不同方向記錄X射線經(jīng)過(guò)物體前后的能量，然后通過(guò)圖像重建算法，便可以獲得掃描斷層上的物質(zhì)信息。通過(guò)CT成像，還可以無(wú)損地探知物質(zhì)內(nèi)部的未知信息。

2020年11月，在文物、化石無(wú)損檢測(cè)方面有著豐富經(jīng)驗(yàn)的中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所接到了請(qǐng)求。在考古專業(yè)人員的護(hù)送下，這枚印章正式走進(jìn)中科院高能所的工業(yè)CT實(shí)驗(yàn)室。在眾多目光的注視下，印章外的包裹被小心翼翼地揭開，銹跡斑斑的印章帶著厚重的歷史走上了現(xiàn)代科技的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

由于銀質(zhì)材料對(duì)射線的衰減較強(qiáng)，考慮到印章材料的致密程度以及刻痕的深度，中科院高能所研究人員從眾多自主研發(fā)的無(wú)損檢測(cè)設(shè)備中，選擇了450kV工業(yè)CT進(jìn)行掃描。該設(shè)備采用獨(dú)特的線陣探測(cè)器進(jìn)行圖像采集，大大降低了散射效應(yīng)帶來(lái)的干擾，使得成像更加清晰。

控制室中，所有人屏息凝神又滿懷期盼地等待著結(jié)果，而在厚重水泥墻的另一側(cè)，無(wú)數(shù)X射線光子從不同方向穿過(guò)印章。經(jīng)過(guò)一上午的努力，現(xiàn)代科技終于讓近1300歲的印章“活”了起來(lái)。

通過(guò)X射線CT掃描及圖像重建，研究人員發(fā)現(xiàn)，被銹蝕層遮擋的印面信息分布在6個(gè)斷層圖像上。隨后，研究人員利用主成分分析技術(shù)，將6個(gè)斷面的信息綜合呈現(xiàn)在一張圖像上。至此，銹蝕層的“面紗”被成功揭去，刻有駱駝紋樣和古藏文的畫面呈現(xiàn)在大家眼前。

經(jīng)過(guò)專家辨識(shí)，印章上的古藏文為“外甥阿柴王之印”。結(jié)合敦煌文獻(xiàn)相關(guān)記載，專家認(rèn)為，墓主人可能是莫賀吐渾可汗，他的母親是吐蕃的墀邦公主，處于吐蕃治下，因此印章上帶有“外甥”字樣。

至此，“青海都蘭熱水墓群2018血渭一號(hào)墓”的歸屬之謎塵埃落定。

“科技+”讓文物歷久彌新

2018血渭一號(hào)墓的考古發(fā)掘，被看作是多單位、多學(xué)科合作的成功典范。

通過(guò)這種CT無(wú)損檢測(cè)的方式，還能夠準(zhǔn)確地給出文物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和傷況，就相當(dāng)于使考古專家有了一雙透視的眼睛，能看到文物里面哪些地方有腐朽或者斷裂，這對(duì)文物的修復(fù)工作無(wú)異于如虎添翼。

利用現(xiàn)代CT技術(shù)對(duì)珍貴的古老印章等文物進(jìn)行成像，使已湮滅在歷史長(zhǎng)河中的古老故事重新展現(xiàn)在世人面前。憑借殘存的信物，穿越1000多年的時(shí)空，喚起人們對(duì)歷史的記憶。

除了這種印章類文物的掃描檢測(cè)，中科院高能所還充分依托大科學(xué)裝置產(chǎn)生的先進(jìn)技術(shù)，開展核技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，利用核分析、同步輻射以及計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）等特點(diǎn)鮮明的現(xiàn)代射線技術(shù)，開展古陶瓷成分分析、青銅器文物復(fù)原、化石內(nèi)部三維成像等工作，為文物修復(fù)及研究其內(nèi)部機(jī)理、古生物化石研究提供重要參考。

CT技術(shù)與應(yīng)用

陳璋圓壺現(xiàn)藏于南京博物院，國(guó)家一級(jí)文物，是現(xiàn)存唯一一件集先秦金屬工藝之大成于一身，能反映重大歷史事件，能體現(xiàn)泥范鑄造工藝最高水平的青銅器。

為了研究陳璋圓壺內(nèi)部結(jié)構(gòu)的加工工藝，為文物的復(fù)原提供依據(jù)，2011年，南京博物院文物保護(hù)科技研究所在中科院高能所使用6MeV加速器射線源工業(yè)CT系統(tǒng)，對(duì)陳璋圓壺進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

通過(guò)后期對(duì)CT圖像進(jìn)行的分析發(fā)現(xiàn)：壺頸部有一道規(guī)則的圓凸線，并且在突出臺(tái)階的周邊有溢出的銅液。這個(gè)特征告訴我們，壺頸和壺體是分開鑄造的。銅箍有兩圈，內(nèi)箍是一個(gè)完整的圓形，壺體的盤龍網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)箍連接，立獸和鋪首都直接鑲接在內(nèi)箍上。同時(shí)，外箍分為4段，由立獸連接外箍?jī)啥?，而在兩立獸中間鑲接一鋪首裝飾。

此外，中科院高能所還利用核技術(shù)輻照工藝，在壁畫、古書、古建筑等的殺菌消毒和文保方面做出了重要貢獻(xiàn)。

僅就CT系統(tǒng)而言，中科院高能所已經(jīng)與30多家單位建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，領(lǐng)域涉及航空航天、汽車、電子、地質(zhì)、文物等多個(gè)領(lǐng)域。

本文內(nèi)容來(lái)自公眾號(hào)“中科院高能所”，ID：casihep