潛入安提基特拉島沉船遺址,科技應對深海危險

編者按:資深科學記者菲利普·希爾茨正在與一組考古學家、工程師和潛水員在偏遠的希臘島嶼安提基特拉島海岸附近工作,一艘同名的寶藏船於公元前 70 年在那裡沉沒。

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編者按:資深科學記者菲利普·希爾茨正在與一組考古學家、工程師和潛水員在偏遠的希臘島嶼安提基特拉島海岸附近工作,一艘同名的寶藏船於公元前 70 年在那裡沉沒。新的高科技裝備首次使團隊能夠像考古挖掘一樣細緻而徹底地檢查和挖掘沉船遺址。這是 系列 中的第二篇,完整系列可以透過點選此處找到;或者點選以下連結訪問第一篇 第三篇故事(目錄也可以在本篇文章末尾找到)。

希臘,安提基特拉島—安提基特拉島沉船遺址從一開始就受到深潛危險的困擾。

1900 年,海綿潛水員之一喬治奧斯·克里蒂科斯從水下 165 英尺的沉船遺址中打撈出寶藏,但在工作中死於減壓病。同一團隊的另外兩名潛水員癱瘓。1953 年,雅克·庫斯托前往沉船遺址考察期間,他的一名潛水員弗雷德里克·杜馬斯因同樣的疾病,肩膀和手臂持續數日感到麻痺性疼痛。


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但是,今年探險隊的潛水員擁有一項對海洋考古學來說相對較新的技術,如果運用得當,可以提供更安全的潛水模式。

在偏遠的安提基特拉島附近的工作於 9 月 15 日開始,並將持續到 10 月 12 日左右,部分取決於這裡眾所周知的惡劣風浪,荷馬寫道,尤利西斯就是在這裡被風浪推著迷失了回家的路。公元前 70 年在這片海域沉沒的滿載貨物的羅馬船撞上了島嶼北側的水下巖壁,墜落到巖壁上的一個平臺上。多年來,潛水到沉船遺址的嘗試一直受到危險深度的阻礙。

本週,每位從潛水船尾部下水的潛水員都配備了多個氣瓶和一個名為閉路迴圈呼吸器的計算機化呼吸系統。這種裝備使潛水員在水底的工作時間延長了 20 多倍——每次潛水超過一個小時。

第一次潛水是為了將浮標繫泊在海底的一塊岩石上,以便工作人員可以日復一日地找到確切地點。潛水員還開始用一個水下金屬探測器掃描該地點的一部分。潛水員亞歷山德羅斯·索蒂裡烏說,在工作時,他們必須始終將一部分注意力放在深度以及電子儀表的讀數上。

深潛之所以危險,是因為水對人體施加巨大的壓力。它將氣體壓縮到其通常體積的一小部分,並擠壓組織。人體透過利用從氣瓶中吸入的空氣來填充並抵抗壓力來補償。這意味著人體必須應對大量空氣,主要是氮氣,這些空氣被壓縮到肺部和組織中。

然而,壓縮氮氣會起到麻醉劑的作用,而且麻醉作用會隨著深度和水下時間的增加而增強。潛水員使用“馬提尼”的比喻來形容它:每下潛 30 英尺,就會產生相當於一杯額外馬提尼酒的麻醉效果。在最初的 30 英尺處,效果通常不明顯,但在那之後,效果會急劇增加。

限制水底停留時間是減輕威脅的一種明顯方法。1900 年的海綿潛水員,使用金屬頭盔和連線到水面的空氣軟管,每次下潛只允許自己在水底停留五分鐘,然後再次上升。本次探險的潛水員使用的水肺迴圈呼吸器使他們有更多水底停留時間。在過去一週的前兩次潛水中,潛水員每次下潛後都在水底停留了一個多小時。

與標準水肺中使用的簡單金屬氣瓶不同,迴圈呼吸器從兩個氣瓶中吸氣,一個氣瓶裝有氧氣,另一個氣瓶裝有氦氣、氧氣和氮氣的“三混氣”。迴圈呼吸器吸入潛水員撥出的氣體,清除二氧化碳,然後注入氧氣以補充潛水員消耗的氧氣。軟體監控氧氣水平,實際上為潛水的各個階段定製混合氣體。

在 165 英尺深處,混合氣體含有高濃度的氦氣,可能高達 40%,以取代通常存在於空氣中的部分氮氣。取代氮氣非常重要,因為氮氣是導致麻醉的原因,雅克·庫斯托稱之為“深海狂喜”。它會減慢反應時間,降低心理能力,並導致不良決策。氦氣的麻醉性較弱。

另一個危險發生在潛水結束後潛水員浮出水面時。帶著壓縮在身體組織中的大量氣體浮出水面是危險的。浮出水面太快會迅速釋放將氣體固定在體內的壓力;氣體可能以氣泡的形式從組織中逸出到血液中,從而阻塞小血管中的血液迴圈,並對神經和其他組織造成嚴重損害。

肖特和索蒂裡烏的浮出水面計劃包括每上升幾米就停留懸停。雖然他們只用幾分鐘就到達了海底,但他們花了 1 小時 10 分鐘才上升。他們說,這非常無聊,但很有必要。

潛水員使用的金屬探測器是手頭的第二項關鍵技術。由於來自這艘船的雕像和其他物品已經在鹽水中浸泡了 2000 多年,它們中的大多數已經“混凝土化”——被碳酸鈣和其他礦物質包裹,並埋在沙子和沉積物中。探測器可以幫助找到沙子和岩石下的青銅和黃金——並且首先可以精確定位在哪裡尋找。

從水面上看,沉船遺址看起來就像白色的岩石和沙子,幾乎沒有明顯的船隻跡象。木製船體大部分已經溶解,剩下的部分被埋起來,必須挖出來。探測器的線圈產生一個磁場,當靠近金屬物體時,磁場會發生扭曲。扭曲被測量出來,並在儀表上顯示為訊號,並透過耳機聽到嗚嗚的聲音。本週,潛水員已經從沙子下聽到了幾個強烈的金屬訊號,並希望很快挖掘到源頭。

顯然,沉船上仍然有很多貴重物品,因為之前的打撈工作已經打撈出數十個青銅和大理石雕像的部件——頭部、身體、手臂——而其餘部分則留在原地。1900 年,當潛水員匆忙挖掘出主要是小型物體時,一位考古學家要求拉起一塊大石頭只是為了檢查一下。結果發現它是一個完全混凝土化的、近 7 英尺高的年輕男子青銅雕像,據信是帕里斯或赫拉克勒斯——當然,直到工人們鑿開外殼才被發現。它現在是雅典國家博物館的珍貴展品之一。

希臘非營利組織 Argo 是這次探險的組織機構,僱用了潛水員、工程師和其他工作人員。“重返安提基特拉島”任務的首要目標是製作整個沉船遺址的詳細而精確的 3D 照片地圖,然後開始艱苦的考古挖掘工作,逐寸挖掘該遺址。如果資金允許,計劃在未來幾年進行潛水,以完成詳細的考古記錄。

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菲利普·J·希爾茨 擔任科學作家超過 40 年,其中許多年在《紐約時報》工作。直到最近,他還是麻省理工學院騎士科學新聞專案的負責人。他曾多次參與水下探險,有一次乘坐 Alvin 深潛器潛入太平洋一英里深處的活火山內部。

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