作者：海姆·沃茨曼
米吉多遺址——米吉多遺址以聖經戰役和壯觀宮殿的遺址而聞名，如今是一個俯瞰以色列耶斯列谷的塵土飛揚的土堆。這裡也是考古學中最激烈的辯論之一的場所——關於《聖經》中關於以色列第一個聯合王國的記載的歷史真實性的爭議。
據說古代米吉多是公元前十一世紀和十世紀大衛王和他的兒子所羅門統治的王國的關鍵行政和軍事中心。但《聖經》的敘述受到了特拉維夫大學的以色列·芬克爾斯坦等考古學家的挑戰，他們認為大衛和所羅門並沒有統治鐵器時代的帝國。相反，他們認為，大衛和所羅門統治著一個弱小且影響力不大的王國，而米吉多的鼎盛時期是在聯合王國分裂近一個世紀之後。
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與這場辯論相關的重要證據正在被考古學家和自然科學家之間獨特的合作所發掘，他們在米吉多遺址和以色列其他幾個重要遺址並肩工作。“過去，考古學家和科學家經常一起工作，但那是兩條平行線，”以色列拉馬特甘巴伊蘭大學的考古學家阿倫·梅爾說。他說，發現物可能需要數月甚至數年才能送到實驗室，結果也需要同樣長的時間才能返回。“最重要的是，有時樣本採集不正確。”
米吉多遺址的挖掘工作有所不同。化學家佔團隊二十幾名挖掘人員的一半，該團隊由芬克爾斯坦和史蒂夫·韋納領導，史蒂夫·韋納是一位專門研究礦化組織的結構生物學家，也是以色列雷霍沃特魏茨曼研究所金梅爾考古科學中心的負責人。在歐洲研究委員會五年內價值 300 萬歐元（400 萬美元）的資助下，這對搭檔希望他們在米吉多遺址和其他地方的工作將表明，這種密切合作的模式應成為考古學的規範。
“這絕對是考古學的未來方向，”加州大學洛杉磯分校的考古學家蘭·博伊特納說，他在南美洲工作。“這部分與分析工具的小型化和成本降低有關，以及考古學興趣的復甦，尤其是在渴望走出實驗室的資深科學家中。”
化學線索
考古學家接受培訓，用肉眼識別地層——代表特定居住時期的埋藏層。例如，黑色條紋可能是燃燒層——根據其大小，可能是爐灶或城市遭到洗劫的證據。埋在地層中的人工製品和陶器也可以作為定義和確定其年代的標記。但化學分析可以為畫面新增更多細節。
“化學分析可以區分肉眼看起來相同的土壤層。”
當《自然》雜誌十月份訪問米吉多遺址時，挖掘人員正在使用刷子、鑷子和茶匙將沉積物樣本收集到小塑膠瓶中，然後將它們帶到現場邊緣摺疊桌上設定的紅外光譜儀。光譜儀產生的化學線索為挖掘人員收集更多樣本提供了即時反饋。
韋納解釋說，化學分析可以區分肉眼看起來相同的土壤層。例如，在本月發表的一篇論文中，他和他的同事展示了紅外光譜法如何揭示看似相同的方解石層（碳酸鈣的一種形式）的不同起源（L. Regev 等人，J. Archaeol. Sci. 37, 3022-3029; 2010）。在 500°C 以上燃燒的木材會產生方解石，儘管該礦物也可能來自熟石灰石，用於建築用石灰，並且存在於用於製造泥磚的土壤中。每種型別的方解石都有獨特的紅外特徵，提供資訊，幫助考古學家區分地板、牆壁或窯爐。
在米吉多遺址的另一部分，韋納指出了一層富含二氧化矽 (SiO2) 的物質，這種物質在植物細胞內和周圍積聚。這些“植物矽酸體”層標記了植被生長或儲存的位置。韋納和他的團隊計算出，現在只有 3-5 釐米厚的這一層，最初大約有一米深。他們最初的假設，基於在其他地點的類似發現，是該區域曾被用作動物圍欄。但對植物矽酸體的分析表明，它們都來自馴養的草。由於草食動物的糞便預計會含有很高比例的野生植物，因此植物矽酸體似乎證明動物飼料或穀物被儲存在該地點。
放射性碳定年法的專家通常在實驗室裡工作，現在也開始親自動手。魏茨曼研究所的核物理學家伊麗莎貝塔·博雷託經常參與挖掘工作，人們可以看到她和團隊的其他成員一起跪在地上刮取樣本。“即使不是唯一一個，我也是我這個領域中少數幾個在坑裡挖掘的人之一，”她說。“但這至關重要。”
博雷託的博士生邁克爾·託佛羅在米吉多遺址的東南部地區挖掘時，出土了一個裝滿小麥顆粒的陶罐。在仔細拍照並記錄發現的背景後，他將穀粒收集在一個小瓶中，以便將它們送到國外的粒子加速器設施進行年代測定。博雷託目前正在為她在魏茨曼研究所的實驗室購買一臺粒子加速器。這臺預計耗資約 200 萬美元的機器應該會在 12-18 個月內準備好進行放射性碳定年工作。博雷託說，在當地挖掘地點附近擁有一臺加速器將有助於更快地產生結果，她的團隊將能夠在從挖掘到加速器的每個階段監督樣本，防止汙染，否則可能會對分析產生懷疑。
博雷託解釋說，她之所以在現場，是因為了解樣本的確切來源是獲得最準確年代測定的關鍵。例如，小麥顆粒和木炭碎片通常用於確定在同一地點發現的陶器碎片的年代。但是，如果不瞭解地層學，就很容易忽略在特定層中發現的穀物或燒焦的木塊實際上來自其他地方的證據，這使得它們無法用於確定相鄰樣本的年代。而且，如果移除用於分析的碳樣本實際上包含來自多個來源的物質，則可能會完全擾亂年代測定。
讓科學家在現場可以幫助考古學家更快地決定在哪裡挖掘以及採集哪些樣本，並最終產生更有用的分析結果。“現場的科學家可能會提出與考古學家不同的問題，”德國海德堡大學的考古學家約瑟夫·馬蘭說，他專門研究古希臘遺址。“這與考古學家定義問題，然後請科學家來解決特定問題是不同的。”
馬蘭說，據他所知，科學家與考古學家一起進行實際挖掘的做法是以色列獨有的現象。他說，作為一個擁有豐富考古遺址和小國和強大的科學基礎的國家，以色列的科學家可能比其他國家的科學家更容易在挖掘現場花費較長時間。
但韋納希望這種合作方法能在其他地方流行起來。今年早些時候，他出版了一本書《微觀考古學：超越可見的考古記錄》，講述了考古學和分析科學的結合，他希望這本書能啟發其他挖掘工作。
韋納說，過去，很少有科學家願意在野外花費大量時間。他說，使合作成功的關鍵是“將正確的分析工具與揭示微觀記錄的挑戰相匹配，而不會極大地減慢挖掘速度”。