远古化石诉说历史 科学仪器为考古揭开神秘面纱

时间赋予了生命进化的可能，也给予了他们创造奇迹的可能。与此同时，伴随着物竞天择，时间不断地改变着生命的形态、自然的样貌，历史的痕迹以各式各样的形式被留在了地球之上。也正是因为这些痕迹，人类有了了解历史真相，探究地球过去的机会。

而在这些历史的痕迹中，有一类受到了我们的格外重视——化石。化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，其中以骸骨与贝壳等较为常见。一般来说无论是动物化石还是植物化石，即便经历了漫长的岁月，其形态中完整的部分，依旧能保留过去的样貌，也因为这个原因，化石也成为了古生物学、历史学的主要研究对象之一，为科学家探究地质时期的动、植物生命史，自然地貌的历史变迁等，提供了重要的证据。不夸张地说，化石向我们诉说了一段段人类未曾经历过或者擦肩而过的历史。

尽管化石十分神奇，但是化石却并非一开始就被广泛关注，甚至在人们发现让这些石头“开口说话”前，一度单纯的将化石认为是普通的“石化”现象。不过随着科研技术的进步，这种片面的想法很快地被推翻了，化石的形成也成为了化石研究中十分重要的一环。

而在大多数人印象里，化石常常是具备较为完整的形状或者明显的骨骼特征，因此也给人一种似乎有很明确的研究方向的感觉。但事实却并非如此。许多人对于化石的印象主要来自于博物馆与纪录片中，这些化石一般是经过修复后的拼合品或是复制品，因此更具有完整性，而实际科考发现的化石，常常是分散开来的，并且大部分都是以散乱的化石碎片的形式存在，完整、集中的化石反而是少数。因此探究难度远比想得高，需要的仪器设备也更加复杂。不过这也有一定的积极效应，化石的不规则分布往往能给地质研究、生物迁徙的研究等提供充足的依据。

而除了完整性的问题外，化石还有一个研究难点在于其特殊性。由于化石不具备生物体的六大基本特性，即“具有共同的物质基础和结构基础”“具有新陈代谢的作用”“具有应激性”“有生长发育和生殖的现象”“能适应一定的环境也能改变环境”“具有遗传和变异的特性”，因此在研究过程中，会遇到其他生物研究中鲜少遇见的难题需要去解决。

当然，人类是善用工具的，为了修复化石，为了解开化石背后的神秘面纱，大量的科学技术被运用，从简单的显微镜观察，到复杂的三维成像技术、无损检测技术的运用，再到3D打印技术等新颖技术。而可以确定的是，化石研究是一个渗透到多种科学领域的课题，从化石中探寻历史痕迹，对于科研有非常重要的意义，同时对科学仪器以及科研技术的要求，也非常高。

知识扩展——考古仪器大百科 　　

1. 金属探测器 　　

金属探测器早期是用来探测地下金属的，这类仪器是非常专业的仪器，有可以探测地下金属的，探测地下空洞，可以分别识别有色金属和黑色金属，数量，大小，范围，都可以在探测器上显示出来。考古金属探测器具有探测度广、定位准确、分辨力强、操作简易等特点。考古金属探测器主要是用探测和识别隐埋地下的金属物。考古金属探测器利用电磁感应的原理-交流电通过的线圈，会产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出提示音。 　　

金属探测器早被应用于探雷，现已成为一种广泛应用的安防器材，在机场、政府大楼、重要建筑物和奥运会赛场上都有金属探测器作为安全检查的器材，除此以外，装修工人和市政施工人员也会用它探测地底或墙体内的电缆线和管路。 　　

2. 有害气体分析仪 　　

古墓长期没有通风，里面的气体可能有害，无法测定空气中是否存在其它有害气体，这也造成很多考古人员在地下由于空气的原因而窒息，空气检测对于考古人员是一个非常大的挑战。 　　

气体分析仪主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类，气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器，一般是以检测目标为分类基础。有害气体分析仪是气体分析仪的一种，它能够有效探测地下存在的沼气、CO、氯气等对人体有害的气体，甚至能够直接在屏幕上显示各种气体的含量，在考古工作中也能发挥重要作用。 　　

3. ICP-OES光谱仪 　　

谈及考古，大家都能想到文物。文物检测也有很多专家在做，大家不仅关心文物的年限，也关心文物的材质。文物不可被破坏，溶解，所以用的方法应该是无损检测。地矿样品机体比较复杂，基因性不是很好，消解比较困难，ICP-OES光谱仪就可以快捷的做这个检测。 　　

传统的ICP法分析试样，需要将样品完全消解，转化为液相，难度较大，而且需要依赖分析人员的经验。ICP-OES光谱新技术是真正的光谱直读，一次曝光，所有的蒲县从紫外到近红外，无论是高低浓度均能一次读取。它是真正的全谱读取，能做到快速启动和快速测量。省气的设计让其省时省力。且有益的灵敏度、的分辨率和良好的精密度都是非常可取的。 

科学仪器——为考古事业保驾护航 　　

早在2009年，我国就研制出可以在发掘现场进行文物探测与保护的车式“移动实验室”，将信息采集、智能预探测、分析检测、现场提取等功能集成在移动车上。配备有智能控制、传感器、计算机、传输、数据处理和空间技术等装备，可以通过现场视频、温度、湿度监测和无线数据传输系统等，准确掌握文物埋藏的环境，实现对出土文物在第一时间检测分析和文物出土环境数据采集。大大提高我国考古探测和出土文物现场保护的能力。 　　

到了2016年，考古用仪表工具更进一步，遥感信息、虚拟现实、无人机等“黑科技”在考古发掘和文物修复中大显身手，从遥感监测到扫描测绘，从遥感考古到空间考古，仪器仪表在发挥其准准作用的同时，还大大缩短了考古发现的时间。自2012年开始，中科院遥感与数字地球研究所利用空间考古技术参与丝绸之路沿线考古，于2013年在河西走廊西端的丝绸之路瓜州-沙州段遥感考古中一次性发现6处古城遗址。相比于前辈们用了近十年才找到巴州古城，这简直可以说得上是一个“奇迹”了。 　　

随着我国智能化领域的不断扩展，仪器仪表除了应用于考古之外，也在文物保护产业崭露头角。在2015年，我国工信部就公布了文物保护装备产业化及应用示范名单。八个项目中，包括仪表监测系统、成像系统等在内的仪器仪表技术占了绝大多数。以文物高/超光谱成像设备为例，该设备应用可见光-近红外高光谱/超光谱成像技术，实现对文物的光谱信息和空间信息同时获取；同时构建相应的光谱数据库，配套相应分析软件和光谱图像处理软件，形成文物分析高光谱/超光谱成像系统。多个仪表装备齐上阵，为我国文物保护工作保驾护航。