丁見祥：水下考古之深海考古的發生與發展

    公元前 480 年，希羅多德在描寫希波戰爭薩拉米斯海戰時曾經提到，波斯艦隊里有個潛水技術高超的人，叫司苦里亞思（Scyllias）。波斯人發生船難時，他曾幫助救撈出大批財寶，自己也因此致富；后來，司苦里亞思從水下潛泳 80 斯塔迪昂（約合15千米）投靠希臘人，并將波斯艦隊的有關情況告知了希臘人。他的救撈沉寶和潛泳的技能，實際上是屏氣潛水（Breathhold Diving）。公元前 350 年，亞里士多德對潛水鐘（Diving bell）的描述是人類使用潛水鐘進行潛水活動的最早記錄，潛水鐘的使用提高了屏氣潛水的作業能力，直到今天還在使用。地中海區域較早出現潛水活動的有關記載，與其豐富的海綿資源和繁盛的古代海洋貿易密切相關。在采集海綿的過程中，人們會不斷發展潛水技術，還經常會發現精美的古代文物，這反過來又刺激了他們對水下遺存的探索欲望。

   中國古代文獻中關于“潛行”“潛涉”“潛水”等的記載出現很早，不過以戰國時期及戰國以降的記載更為豐富。《莊子·達生》篇已出現了專門指代潛水者的稱謂“沒人”以及“至人潛行不窒”的說法。公元前219年，秦始皇在東行郡縣后的歸途中，“……過彭城，齋戒禱祠，欲出周鼎泗水。使千人沒水求之，弗得”。魯西南地區漢墓中發現的主題為“泗水撈鼎”的畫像石又為這個故事提供了更為形象具體的資料。拋開其象征寓意和歷史內涵不談，這些人稱“升鼎圖”的圖案，說明在漢代中國已出現了比較明確的潛水打撈作業，或至少已經具備了這項能力。

     自此以后，東西方的類似記載始終存在，只是經文藝復興時期（ 14 － 16 世紀）及大航海時代（ 15 － 16 世紀）科技進步的推動，西方進展更為顯著，探索活動也更加頻繁。例如，意大利內米湖羅馬遺跡（ 1446 、 1535 、1827 、 1895 年的工作）、瑞士湖上居址（ 1853 、1854 年的工作）、墨西哥瑪雅文明水下遺跡（ 1904 －1907 年的工作）都留下了人類探索水下遺存的身影。

    到了19世紀30年代，隨著水面供氣（Surface-Supplied Gas）系統的成熟和盔式潛水裝備的出現，人類對水底世界的探索進程加速。地中海及西歐海域的大量海底精美文物被發現，有錢有閑階層隨之出現了收藏和鑒賞海撈文物的熱潮。但科學的水下考古尚未出現，上述活動只能算文人雅士、巨賈富商、冒險者等玩古獵奇行為在水下的延伸和擴展。20世紀30年代前后，人類對水底世界的探索進程再度加速。1943年，法國海軍軍官雅克斯·庫斯托（ Jacques Cousteau ）和工程師埃米爾·迦南（Emil Gagnan）聯合發明了現代輕潛設備——自攜式水下呼吸系統（ Self-Contained Gas System ），也稱“ Aqualung ”，即現在常說的“水肺潛水”。這代表了潛水技術的又一次革命性變化，意義在于大幅度降低了潛水作業的技術門檻，極具推廣性。自此以后至 1950 年代，人類對以水下沉船遺址為主要對象的探索迎來新的高潮，有人還把這類探索活動直接叫做“水肺考古學”（Aqualung Archaeology）。這一時期的沉船探索活動為下一階段的變化奠定了實踐基礎。現在一般認為， 1960 年考古學家喬治·巴斯（George F. Bass）在土耳其格里多亞角（Cape Gelidonya）青銅時代沉船遺址現場指揮并親自進行水下發掘作業，宣告了科學水下考古學的誕生。至今，已整整過去了六十年。

    根據深海科技的說法，“深海”涉及兩個概念，一個是“深”，通常指水深達千米以上的海域；另一個是“遠”，指的是到達深海海域的空間距離。實際上，40~50米以深水肺潛水的作業難度已大大增加，而效率遞減；200~300米則基本達到目前水肺潛水的極限，且難以開展具體工作。從能否有效作業的角度考慮，本文籠統地將50米以深水域視作深水或者深海。在這個意義上，人類探索深海遺存的起源也很早，當時多采用飽和潛水手段，又缺乏潛水“減壓”經驗，潛水員面臨很高的傷亡風險。地中海較深海域先后發現多條古代沉船，大大刺激人們對深海遺存的探索興趣，如1900年發現的安迪基西拉沉船（Antikythera）和1935年調查的盧西塔尼亞沉船（Lusitania）就是顯例。1964年5月，為延長考古學家的海底停留時間（當時的主要目的是監督職業潛水員水下作業），以及更便捷地對水下沉船進行立體攝影測量，喬治·巴斯團隊與美國通用動力電船公司（the Electric Boat Company of General Dynamics）合作為賓夕法尼亞大學博物館設計生產了載人潛器阿瑟拉號（Asherah）。阿瑟拉全長5.2米、重3810千克，設計工作深度180米，具有可滿足2人 48小時的生命支持系統。1964－1967年，考古學家在土耳其海域的亞西·阿達（Yassi Ada）等多處水下遺址對其進行了試驗性應用。這是世界上專門為水下考古設計的首款載人深潛器，考古學家與深海技術人員的這次合作標志著深海考古工作的正式開始。也就是說，深海考古幾乎與科學意義上的水下考古學同步發生。自此以后，考古學家對以沉船為代表的深海遺存的探索一直持續進行。據不完全統計，世界范圍內現已開展了近40項深海考古工作，并表現出明顯的階段性特點，其中不乏精彩案例。

1）.挪威奧爾曼·蘭格沉船（Ormen Lange）發掘項目——基建考古的優秀案例

    奧爾曼·蘭格項目是挪威大陸架內的一個大型海底油氣管道工程項目，來自挪威科技大學的考古學家在 170 米深的海底發現了一條沉船，從船鐘、加農炮等信息判斷，是一艘 17 世紀后半葉的歷史沉船。沉船意義重大，工程卻無法規避。為此，秉持著樹立深海考古里程碑的學術理念，挪威考古學家與斯拜雷ROV制造商（Sperre AS.）合作設計出一臺 2 噸工作級考古ROV（機器人）。

挪威水下考古專用ROV(水下機器人）

    同時還研制了用于分區作業、控制精度的 ROV發掘支持框架，并搭載高精度（小于1厘米）定向傳感器支持的旋轉聲吶和長基線定位系統（Long Baseline Positioning  System）來解決水下定位問題；使用基于力反饋原理（force feedback）的多功能機械臂進行考古發掘或文物提取，并設計了吸盤拾取器（吸盤通過軟管與泵連接）提取有機質類或其他脆弱文物。

挪威水下考古專用ROV(水下機器人）吸盤拾取器提起文物

    此外，工作團隊還設計了專門的數據管理系統用來記錄和存儲數據。總之，在已有工作的基礎上，挪威考古學家借助奧爾曼·蘭格這一配合基本建設的考古項目，發展出了一套適合深海考古發掘的設備、方法與操作流程，改變了挪威過去只能通過水肺潛水的方式在較淺海域開展工作的現狀，同時也證明考古學家在水質許可的情況下能夠按照陸地考古的精度和標準完成深海考古發掘作業。

2）.泰坦尼克號沉船（RMS Titanic）探索——深海探險的“范式轉換”

     泰坦尼克號是北愛爾蘭貝爾法斯特哈蘭德與沃爾夫造船廠（The Harland and Wolff Shipyard of Belfast）建造的第二艘奧林匹克級遠洋客船。1912年4月15日，它沉沒于加拿大新斯科舍省（Nova Scotia）東南 375 英里處 3810 米深的大西洋海底， 1500 余人喪生，是 20世紀最為著名的海難之一。1985年9月1日，美國伍茲霍爾海洋研究所（ WHOI ）和法國海洋探索與開發研究所（ INFREMER ），在測試阿爾戈號（Argo）水下機器人時最終發現了泰坦尼克號沉船。此后，有些機構提取文物并舉辦展覽盈利，這類做法受到《探索》雜志等媒體的譴責。1997年前后，因拍攝電影《泰坦尼克》的需要，導演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）曾多次抵達遺址現場。

用于泰坦尼克號水下考古的鸚鵡螺號（ Nautile ）深潛器

    不過總體來看，泰坦尼克發現后的近二十年內，嚴肅的科學研究并未開展。直到2010年，伍茲霍爾海洋研究所、威特研究所（Waitt Institute）、鳳凰國際、美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）等組成聯合考察隊，用高度復雜的深潛器所攜帶的高精度聲學與光學設備采集數據，首次制作出泰坦尼克號沉船遺址的聲吶全景地圖，并傳輸全色 3D 圖像供水面專家研判分析。在此基礎上，遺物空間分布記錄、遺存保存環境分析、遺址形成過程研究以及遺址 GIS 數據庫建設都逐漸得到重視，這些工作無疑對復原“沉船”這一流動的微型社會具有很大價值。可以說，從這次工作開始， 泰坦尼克號沉船在研究上實現了“范式轉換”，成為考古遺址，成為水下考古學的研究對象。

泰 坦 尼 克 號 沉 船 照 片 拼 接 與 3 D 圖 像

3）.法國“奔向月球”海洋考古計劃——“人機互動”的嶄新模式

   自1980年開始，法國便已開始積累深海考古的經驗。1993年，鸚鵡螺號（Nautile）深潛器在土倫外港近百米深的海底發現了月亮號（La Lune）沉船—— 1664年沉沒的法國皇家海軍著名戰艦。經過對沉船深度和保護狀況的評估，法國水下考古研究所（DRASSM）決定原址封存沉船，留待深海考古技術有了進一步突破后再來發掘這處重要的沉船遺址。這次等待耗20年。2012年1月，法國第二代水下考古船安德烈·馬爾羅號（ ANDRé MALRAUX ）交付使用，除具備傳統水下考古作業能力外，還能搭載各型水下機器人、遙控潛水器、自主式水下巡航器及重達 7 噸的載人潛水艇，這成為法國深海考古事業深入發展的重要基礎。

安德烈 · 馬爾羅號考古船

     于是，法國很快發布“奔向月球”海洋考古實驗計劃，重啟月亮號沉船發掘。“奔向月球”計劃的具體目標主要有兩點：其一是詳盡地研究這處重要的沉船遺址，其二是以月亮號沉船遺址為實驗基地，逐步完善深海發掘技術與方法，以盡快實現2000米級深海考古的作業能力的夢想。為此，圍繞如何獲取高質量沉船影像，如何保證考古學家觸碰到遺存遺物以及如何做好深海考古發掘等問題，法國考古學家在發掘設備、提取方法、影像圖像等方面都做了深入探索，其核心是在月亮號遺址為考古學家創造一個可實時更新的虛擬發掘環境，通過與斯坦福大學合作研制的海洋一號（Ocean One）考古機器人執行深海考古發掘作業，并使人類能夠觸摸、感受到這個過程，努力促成由“人操作機器”到“人與機器合作”的轉變。法國人自稱這是一趟“烏托邦式的旅行”，正是法國式的烏托邦浪漫與科研冒險實實在在的結合，開創了深海考古的嶄新模式。

法國Ocean One考古機器人

    2017年5月12日，國家文物局在海口召開了“南海和水下考古工作會議”，專門探討南海水下考古與水下文化遺產保護的有關問題。根據此次會議的精神與水下考古發展的實際需要，國家文物局水下文化遺產保護中心與中國科學院深海科學與工程研究所積極醞釀、探討中國深海考古工作的各項事宜，并積極促成了“深海考古聯合實驗室”的掛牌成立。2018年4月18日至26日，雙方聯合海南省博物館共同在西沙北礁海域組織實施了“2018年南海海域深海考古調查”項目。

參加南海海域深海考古調查的隊員們

     水下考古隊員搭乘國產大深度載人潛器“深海勇士”號執行了這次調查任務，同時結合機載超短基線定位系統（USBL）以表格、影像等方式進行考古記錄。

深海勇士號

    這次調查，最大調查深度1003米，定點采集器物標本6件，積累了一大批基礎數據與影像資料，為中國深海考古的后續發展積累的寶貴的經驗。