兩千年前，一場風暴將一艘羅馬船隻推向了偏遠的希臘安提基特拉島北側的陡峭巖壁。船隻沉沒， μαζί με τόνους θησαυρούς: 貨幣、黃金首飾、數十尊大型大理石和青銅雕像，以及一個非凡的青銅機械裝置，現在被認為是第一臺模擬計算機。
沉船殘骸位於海底 165 英尺深處，直到 1900 年才被人觸及，當時有一天，一些潛水員偶然發現了它。潛水員的裝備僅僅是一個頭盔和一根連線到水面以供空氣的長管；他們費力地才到達這艘腐朽的船隻。其中一人死亡，另外兩人癱瘓。
下一次探險直到 1976 年才到來。雅克·庫斯托和他的船員使用標準水肺潛水裝置探索了該地點。為了留出上升時間，上升必須緩慢以避免“減壓病”——體內氮氣的快速膨脹會破壞神經並致人死亡——潛水員每次潛水只能在水底停留寶貴的幾分鐘。
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去年十月，在前往安提基特拉島的新探險中，海底的有限時間消失殆盡。探險家菲利普·肖特從借來的船隻“Petros Iro”號的船尾走下，身穿一套帶有多個氣罐的計算機控制呼吸系統，稱為閉路迴圈呼吸器。這種裝置降低了氮氣在組織中積聚的速度，使他能夠在折返前探測沉船一個半小時。在如此長時間的潛水後，返回的上升仍然必須緩慢；肖特帶上了一本雜誌，以便他可以在計劃的上升停留點閱讀。在為期兩週的潛水中，肖特和他的探險夥伴們發現了各種各樣的結殼物體，從雙耳陶瓷罐到七英尺長的青銅矛。
在肖特和其他人進行了多次往返之後，伍茲霍爾海洋研究所的愛德華·奧布萊恩對一種更先進的技術進行了測試。在希臘海軍艦艇“Thetis”號上，他爬進了一個閃閃發光、肌肉發達的外殼，名為“外骨骼潛水服”，使他看起來像是鋼鐵俠和巴斯光年之間的某種東西。在陽光明媚的上午 10:40，他從“Thetis”號被放入海浪中，下降到 200 英尺深處，就在沉船地點附近。這套潛水服保持了地表氣壓，使潛水員能夠在水下停留數小時，並直接返回水面，而無需停止……或閱讀。“你沒有任何壓力或深度的感覺，”奧布萊恩在興高采烈地返回船上後驚呼道。“五十英尺的感覺和 200 英尺一樣，除了 200 英尺可能更暗一些。”
肖特和奧布萊恩使用的裝置象徵著海洋科學家現在可以支配的強大技術。他們正在迅速而巧妙地將其他專業的創新技術應用於增強自身能力。“外骨骼潛水服”最初是為那些必須在數英里長的水和汙水隧道中跋涉的工人設計的，但現在 J. F. White Contracting 公司已將其改裝用於海洋考古。
因此，許多以前難以到達的珍貴遺址現在正在開放探索，在幾周內取得的發現，在不久前可能需要數年時間。例如，在希臘的帕夫洛佩特里，有史以來發現的最古老的水下港口城鎮遺址，潛水員在水面下幾英尺處推動了一個小型光學測繪儀，拍攝了數千張數字三維照片。軟體將它們拼接在一起，揭示了水下的房屋、街道、貿易中心和墳墓，這些構成了一個完整的、4000 年前的海濱城鎮。在西西里島附近的埃加迪群島附近的挖掘工作中，公元前 241 年，在第一次布匿戰爭的最後一場戰役中，羅馬和迦太基的船隻沉沒在那裡，聲納掃描器精確定位了十幾艘水下沉船。配備強大、靈活夾鉗的機器人潛艇捕獲了各種戰鬥裝備，並將其提升到水面。
我在安提基特拉島與潛水員和探險隊成員一起度過了一個多星期，在船隻和岸邊之間來回穿梭。一天晚上，率領這次考察的伍茲霍爾海洋考古學家布倫丹·福利坐在碼頭上方通風的懸崖邊儲藏室接受採訪。他身後的牆上是最初幾天的戰利品——該遺址有史以來製作的第一張照片地圖的大幅列印件。“我們正處在一個新時代的開端，”他告訴我。
“我們可以更快、更準確地覆蓋更大的區域。而且請記住，”他繼續說道，“沉船是凝固在時間瞬間的考古遺址。它們與陸地遺址不同，陸地遺址不斷遭到掠奪、重建和以其他方式破壞。例如，青銅雕像在過去的時代經常被熔化以製造大炮，但在海底可以找到完整的；博物館中最好的古代雕像大多來自海洋而不是陸地。”
因為時間在沉船上停止了，所以數千年來未被觸及的物體可以為過去的社會提供重要的文化和科學見解。現在實現這一承諾的機會更大了。“過去，在海洋考古學中，水下作業一直是個問題，”英國諾丁漢大學的考古學家喬恩·亨德森說，他曾共同領導帕夫洛佩特里探險隊。“這不再是問題了。我們已經向前邁進了。”
安提基特拉島的自動測繪
這項新技術非常強大，它正在開啟宏偉的新夢想。其中之一是相對快速地繪製整個深海海底區域的地圖，使用一支小型自主水下機器人載具艦隊。例如，福利希望繪製克里特島和希臘大陸之間整個愛琴海海底的地圖。該地區 5000 年來一直是繁忙的海上交通走廊，攜帶聲納的機器人應該能夠很容易地看到海底的寶藏。在一項實驗中，福利在短短 10 天內發現、確認並錄影了 10 艘可能的沉船。
過去，海洋考古學家不得不使用手動工具，如捲尺和帶有繩子的木框架來製作網格，以指示物體可能位於何處以及它們之間可能存在何種關係，從而費力地繪製出潛在的遺址地圖。繪製或挖掘超過 100 英尺的深度很快就變得有問題，因為潛水員只能在水下停留幾分鐘，然後就必須再次上升。
在安提基特拉島，悉尼大學的一隊工程師從一艘簡陋船隻的船尾將一對黃色魚雷放入清澈的愛琴海海水中。然後，研究人員放出了機器人，讓它去尋找海底。團隊負責人奧斯卡·皮薩羅不必操作這輛名為“天狼星”的自主水下航行器，因為它自行遵循預先設定的任務。“天狼星”在沉船遺址上方 10 英尺處滑行，進行了 40 次平行的、重疊的執行——像割草機一樣——沿途發射頻閃燈，以照亮海底，供其立體相機使用。該航行器藉助 GPS 訊號，知道自己的位置在三英尺左右的範圍內，但它透過將每張影像的資料與其自身的速度、深度和方向資料相結合，獲得了關於每塊岩石、凹陷和突起的更精確的位置資訊。每一點資訊都用於進行校正和調整。例如，如果在一張影像中一塊岩石後面有陰影，那麼另一張來自另一個角度的影像就會填補陰影。
儘管一個三小時的會話，再加上幾個小時的計算機工作，就足以拍攝舊沉船的完整肖像，但該團隊又進行了兩次掃描，以提高精度。最終的合成影像包含 50,000 張單獨的照片，每張照片的精度都達到十分之一英寸。而且影像是三維的，因此可以傾斜並從側面觀看。
團隊成員斯特凡·威廉姆斯說，幾年前在其他地方進行的類似範圍的調查需要一個多月才能完成。他的小組在一個週末內完成了三次。
呼吸與再呼吸
一旦測繪完成，潛水員就可以下降到特定的地點，如果需要，可以反覆下降。1900 年到達海底的海綿潛水員在那裡只待了大約三分鐘，儘管即使這樣也足以回收一臺古代模擬計算機，現在稱為安提基特拉機械裝置。深潛是危險的，因為巨大的水壓會將人體組織中的氣體壓縮到其通常體積的很小一部分。人體的細胞會透過使用潛水員吸入的氧氣瓶中的空氣來填充組織並抵抗壓力，從而進行補償。這意味著人體必須應對大量的空氣，主要是氮氣。一個人在水下停留的時間越長，積聚的氣體就越多。
最大的威脅是，當潛水員開始上升時，組織中的氣體會釋放和膨脹，就像開啟的汽水瓶中的氣泡一樣。潛水員必須緩慢上升，以便氣體緩慢逸出；如果他們上升太快，它們會在血液中形成氣泡，從而阻塞小血管中的血液迴圈，並損害神經和器官。氮氣尤其麻煩。
在狹窄的潛水船上，肖特需要搬運大約是普通水肺潛水任務兩倍的裝備，扭動身體並轉身才能將所有裝備都穿在身上。與標準水肺潛水中使用簡單的金屬氧氣瓶不同，迴圈呼吸器從肖特拉到背後的兩個氣瓶中吸氣，一個裝有氧氣，另一個裝有氦氣、氧氣和氮氣的“混合氣”。迴圈呼吸器吸入潛水員撥出的氣體，去除二氧化碳，然後注入氧氣以補充潛水員已使用的氧氣。軟體監控氧氣水平，實際上為潛水的各個階段建立定製的氣體混合物。
每天晚上還需要一個小時的工作來拆卸、清潔和重新組裝高科技裝置。“我承認我對這些東西完全有強迫症。它必須恰到好處，”肖特跪在氣罐和控制它們的腕式計算機顯示器旁說道。“當一切都運轉良好時，就沒問題。但是你必須保持警惕，併為出現問題時該怎麼做做好準備，比如電子裝置出現問題。這就是你需要接受培訓的原因——可能的緊急情況。”
索蒂里歐之矛
在早期的潛水中，一種技術含量較低但非常有用的工具是水下金屬探測器。經過 2000 年，船隻的木製部件已大部分溶解，大多數文物都埋在沙子和沉積物中，其中許多文物都“固結”了——包裹在碳酸鈣和其他礦物質中，因此它們看起來像白色的大石頭。
就像在陸地上一樣，當棒狀探測器發現金屬物體時，會發出嗡嗡聲。在最初的幾天裡，潛水員探測到幾個強烈的訊號，並放下塗成黃色的石頭，以標記熱點，供以後搜尋。
在等待了隨後的幾天每小時 30 英里的風速和 8 英尺高的海浪後，潛水員亞歷克斯·索蒂里歐回到了標記區域，開始挖掘。在這裡，水的劣勢變成了優勢。乾燥的地面通常很堅硬，需要陸地考古學家用鏟子、泥刀，最後用刷子慢慢地從遺址中挖掘文物。但在海上，“地面”是柔軟的，很容易被潛水員的手掃走。可以輕鬆地挖掘溝槽，吸水軟管可以將淤泥和沙子吸上來並傾倒在其他地方。索蒂里歐用戴著手套的手一揮，就掃走了幾英寸厚的淤泥。又一揮，一根青銅矛的尾端出現了。他沿著矛杆繼續扇動，最終找到了又大又尖的矛尖。總的來說，這根完整的矛有七英尺長。
團隊中的考古學家認為，這根矛太重了，不可能是武器，它可能曾經握在一個巨大的青銅戰士雕像手中，這個雕像仍然埋在遺址中。潛水員還撈起了一個大約一英尺半高的紅色赤陶罐，可能用於盛酒。他們發現了一個用於捆紮船隻索具的青銅環，以及兩個來自羅馬床的裝飾環。潛水員用手提袋撈起較小的物體。對於矛等較大的物品，他們打開了隨身攜帶下去的扁平管子，用其中一個氧氣瓶中的空氣將其充氣，然後將它們綁在物體上，輕輕地將它們漂浮到船上。
然而，最令人感興趣的發現是在 600 英尺之外——距離主沉船足夠遠，潛水員認為他們發現了第二艘船，它可能與第一艘船一起航行。在那裡，他們發現了一個第二根錨、一段鉛管（可能來自船隻的艙底泵）和一堆看起來從未被打擾過的罐子。它們的形狀和標記表明它們來自四個港口：帕加馬、以弗所、科斯和羅德島——與在主船上發現的四種品種相同。
當陸地上確認了這些罐子的來源後，希臘水下文物管理局的探險隊負責人 Theotokis Theodoulou 興奮地宣佈：“這個地方仍然有很多秘密。我們想一次又一次地回來揭開它們。”
卓越的外骨骼潛水服
如果下一次旅行成行，進展可能會更快，這要歸功於在安提基特拉島潛水期間推出的最受關注的新技術：外骨骼潛水服。
由於惡劣的風天氣延誤了兩週後，10 月 7 日，身穿外骨骼潛水服的奧布萊恩被從“Thetis”號的甲板上吊起，用纜繩放入海浪中。這是這套潛水服的首次任務，由 Nuytco Research 公司製造。“第一次在海水中使用，”擁有這套潛水服的 J. F. White Contracting 公司的吉姆·克拉克驚呼道。
當奧布萊恩入水後，操作員解開了纜繩，他下降到 200 英尺深處的海底，靠近沉船。在那裡，他讓這套潛水服經歷了各種考驗。它有 18 個柔性關節，可以讓人體的手臂、腿部和軀幹進行自然的運動。如果需要，奧布萊恩可以跪下、俯臥在海底，並扭曲成工作潛水員經常發現的各種姿勢。
真正的令人興奮之處並非來自潛水服的強度和靈活性，而是它在整個潛水過程中都能使人體保持地表壓力——體內沒有壓縮氣體，也不會發生減壓病。
在短短幾分鐘內返回水面並爬出甲板上的潛水服後，奧布萊恩站在船的欄杆旁告訴我，這次體驗與水肺潛水完全不同。當天晚些時候，希臘海軍軍官福蒂斯·拉扎魯駕駛這套潛水服下潛到 200 英尺深處。
在陸地上，這套由金屬和合成材料製成的潛水服重達 500 多磅，但在水中卻輕如鴻毛，幾乎呈中性浮力。它可以使潛水員在水下 1000 英尺深處保持地表氣壓，大大擴充套件了人類可以在不被困在潛水器內的情況下工作的深度。
考古學家已經在討論使用外骨骼潛水服來搜尋大片未受干擾的海底區域——低於漁民拖網的深度，大約 300 英尺。在未來的潛水中，這套潛水服將配備專門設計的吸水軟管，使其人類駕駛員能夠一次數小時地從沉船中吸取沙子和淤泥。研究人員希望在今年的一次新任務中使用外骨骼潛水服，以繼續安提基特拉島的挖掘工作。
帕夫洛佩特里的原型
早期的行動為安提基特拉島奠定了基礎。“天狼星”機器人載具的前身實際上是為帕夫洛佩特里探險隊開發的，該探險隊旨在調查希臘伯羅奔尼撒半島末端拉科尼亞南部海岸沿線 10 到 15 英尺水深下的異常結構。這些遺址於 1968 年被發現，但只進行了粗略的測繪和部分挖掘。2009 年，考古學家喬恩·亨德森抵達進行詳細考察。
工程師將兩個高解析度攝像頭安裝在一個箱形框架上，潛水員在水下結構上方的重疊路徑中推動該框架。軟體將數千張照片與有關鑽機的速度和位置的資訊相結合，建立了海底的精確照片拼接圖——所有這些都無需繩索和捲尺。
照片拼接圖首次真實地展現了海底的情況：一個完整的城鎮，街道縱橫交錯，分佈著 15 座建築物、裝滿罐子的房間和墳墓，總面積超過兩英畝。對挖掘出的物體的年代測定表明，帕夫洛佩特里市最古老的部分大約有 4000 年的歷史。它是第一個被數字化測繪，然後以 3D 建模的水下聚落。亨德森請來了曾在《哈利·波特》電影中擔任電腦動畫專家的西蒙·克拉克來做最後的潤色——他創作了一個影片動畫，利用調查資料重建了在城鎮中漫步和滑翔的場景，就像它曾經存在的那樣。
來自迦太基的屠殺
另一項開創新技術以實現其目標的海洋考古探險涉及 2005 年至 2013 年對埃加迪群島進行的一系列考察。
多年來，古代城市迦太基一直控制著非洲和現在的義大利之間的重要貿易路線。它的大型手划船只一次又一次地擊敗了羅馬的船隻，主要是透過用固定在船頭的巨大青銅撞角猛擊對方的船體。公元前 241 年，羅馬人為反擊建造了自己的撞擊艦隊。大約 200 艘羅馬戰艦向數百艘迦太基戰艦和貨船猛撲過去。歷史學家波利比烏斯說，這場對抗是“歷史上競爭最激烈的戰爭”。但他沒有具體說明它發生在哪裡。
西西里島水下考古主管辦公室請來了義大利考古學家塞巴斯蒂亞諾·圖薩和佛羅里達州 RPM 海事基金會的傑弗裡·羅亞爾來尋找戰場。舊檔案暗示了一個位於萊萬佐島以東的地方，但殘骸可能散落在 100 平方英里的海底，深度達 300 英尺的任何地方。
圖薩和羅亞爾開始了他們為期多年的探索，他們使用一艘研究船，該船以來回搜尋模式航行，船體上裝有迴聲探測裝置。這種“多波束聲納”一次發出 500 個不同的聲波，頻率高達每秒 40 次脈衝。透過從海底反射，聲波建立了巨大區域的粗略地圖。研究人員分析了似乎指示物體的回聲，並可以辨別出一系列殘骸，從現代飛機到舊船隻。但任何一個位置的準確性都相對較低。
經過大量分析，該團隊帶著更精確的聲納成像儀返回，稱為扇形掃描器。科學家們將其放在三腳架上，放到潛在遺址的底部，以獲得更近、更清晰的聲音影像，產生更容易識別的幽靈般的形狀。如果團隊認為某些物體很重要，它會派遣一艘帶有攝像頭的遙控機器人潛艇來定位它。船上的成員透過影片連結看到了機器人正在看到的東西。如果他們發現了一個物體，他們會遠端操縱機器人上的機械臂（末端帶有夾鉗），試圖將文物從汙泥中拔出來並將其帶到水面——這是一種不尋常的機器人使用方式，用於從古代沉船中獲取文物。
然而，直到 2010 年搜尋季的最後，圖薩和羅亞爾才遇到了他們正在尋找的東西：一艘帶有撞角的沉船。在接下來的三年裡，他們又發現了八艘帶有撞角的船隻，一些是羅馬的，一些是迦太基的，他們回收了所有九個青銅撞角。這些撞角帶有將它們與海戰時代聯絡起來的標記。它們還揭示了當時海洋戰爭的許多資訊：它們安裝在槳船的船頭上，就在水線處，並且有三個寬闊的水平葉片，旨在在撞擊時切穿船隻的船體。
解凍時間
高科技海洋考古的能力正在迅速擴充套件。配備迴圈呼吸器或外骨骼潛水服的潛水員可以下沉到數百英尺深處，並停留數小時。從船上駕駛或程式設計為自主遊泳的機器人載具可以快速覆蓋不是平方碼而是平方英里的區域，捕獲精確到英寸的數字影像。在未來，探險家可能會操作整個水下機器人站，而無需昂貴的船隻和船員。在最宏偉的夢想中，伍茲霍爾的福利設想繪製整個地中海海底的地圖，並編目數千艘沉船，這些沉船可以為各個時代的多元文化提供敏銳的見解。
在 2014 年秋季舉行的海洋考古學會議上，羅亞爾還指出，一系列新技術使勘探變得更加便宜和容易：科學家只需花費數千美元就可以前往遺址，並帶著引人注目的物體的 3D 影像返回。“更多的人可以在更多的地方做到這一點，”他說。“而且由於可用的資金很少，這是海洋考古學必須走的路。”
整個人類航海的歷史，凝固在海底的時間中，已經變得可以觸及。正如福利在我們離開前在偏遠的安提基特拉島對我說的那樣，“98% 的海洋深度現在都是首次可及的。”