Hur tekniken hjälpte arkeologer att gräva djupare

Max-o-matic

Byggnadsarbetare i New Yorks Lower Manhattan-kvarter bröt mark för en ny federal byggnad redan 1991 när de grävde fram hundratals kistor . Ju mer de grävde, desto mer hittade de – och till slut upptäckte de nästan 500 individer, många begravda med personliga föremål som knappar, snäckor och smycken. Ytterligare undersökningar visade att kvarlevorna alla var mellan 200 och 300 år gamla, och de var alla afrikansk och afroamerikansk .

Denna upptäckt kom vid en brytpunkt i vetenskapshistorien. Genombrott inom kemisk och genetisk analys gjorde det möjligt för forskare att ta reda på var många av dessa människor hade fötts, vilka typer av fysiska utmaningar de stod inför och till och med vilken väg de tog från Afrika för att komma till Nordamerika. Webbplatsen, känd som Afrikansk begravningsplats , blev en av de mest kända arkeologiska upptäckterna i landet och är nu ett nationellt monument.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2021

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Joseph Jones, en antropolog vid College of William & Mary och en av webbplatsens utredare, berättade för mig att vetenskapen mognade även medan hans team fortfarande grävde. I början av deras utgrävning analyserade de skelettrester med samma teknik som arkeologer hade använt i nästan ett sekel, mätte storleken på ben och tittade på skador på dem för att sluta sig till detaljer om människors liv. Idag använder laget dock moderna tekniker som tidigare generationer av forskare bara drömt om: att använda laser för att skära mikrotunna bitar av tandemaljen så att isotoperna som är fångade inom kan analyseras; sekvensering av gammalt DNA för att koppla människor som dog för århundraden sedan till sina ättlingar.

Den afrikanska gravplatsen avslöjades också i ett ögonblick av kulturell upptäckt. Historiker undersökte vilken roll förslavade människor spelade i att bygga städer i norr, medan svarta forskare som Henry Louis Gates Jr. och författare som Toni Morrison centrerade rollerna för afroamerikaner i USA:s historia.

Genom att använda fjärranalystekniker som lidar kan forskare avslöja ett helt stadsnät, vilket ger oss en bättre bild av hur det skulle ha varit att gå genom stadsdelar och kika in i butiker.

Vetenskaplig analys på platsen lade till övertygande data till dessa sociala rörelser och förändrade hur många amerikaner såg på sin nations grundande. Den avslöjade att förslavade människor från Afrika byggde många av de städer som amerikaner fortfarande bor i idag - i norr och söder. Och det visade hur vi gick från att vara en nomad som reste i små band till att dela tätt packade livsmiljöer med miljontals andra människor.

African Burial Ground-projektet var bland de första som använde en ny konstellation av bioarkeologiska verktyg som gick långt utöver de traditionella hackor och penslar. Men detta var helt enkelt det första steget i en mycket bredare arkeologisk revolution som förde vetenskapsmän och humanistiska forskare samman för att generera data om våra förfäder. Idag kompletterar forskare bioarkeologi med 3D-fotografering, lidar, satellitbilder och mer.

Den här typen av högteknologisk utforskning, som ibland kallas dataarkeologi, är väl lämpad för studiet av stadshistoria. Genom att använda fjärranalystekniker som lidar kan forskare avslöja ett helt stadsnät, vilket ger oss en bättre bild av hur det skulle ha varit att gå genom stadsdelar och kika in i butiker. Den här typen av data gör korrekta digitala återskapanden möjliga, vilket innebär att historiker kan förvandla en avlägsen, otillgänglig webbplats till något som alla kan besöka online.

Dessa data demokratiserar också historien: forskare kan nu undersöka hundratals, om inte tusentals, lämningar och bearbeta stora datamängder för att få insikt i vanliga människors erfarenheter – inte bara de lyckliga få som ägde mark, prydde sina namn på monument, eller innehade offentliga uppdrag.

Tandsägande

Dataarkeologi är särskilt bra för historiker som studerar städer eftersom urbana platser ofta innehåller berättelser om invandrare som annars kan vara svåra att spåra. Bioarkeologen Michael Blakey, som har lett African Burial Ground-projektet sedan början av 1990-talet, sa att hans team aldrig skulle ha vetat var människorna på kyrkogården kom ifrån om de inte hade kunnat göra flera typer av kemiska analyser på sin tandemalj. Eftersom denna emalj byggs upp i lager när människor mognar kan kemister studera ett tvärsnitt av tanden och lära sig vilka ämnen människor utsattes för som barn. Det är lite som att analysera trädringar, där varje lager av emalj representerar en period av personens liv.

MAX-O-MATIC

De fann genast en skarp skiljelinje mellan människor födda i Afrika och människor födda i Amerika: bly. Även om afrikanska civilisationer arbetade med en rad metaller, användes bly nästan uteslutande av européer, för saker som rör och tennfat. Alla som hade bly i barndomens tandemalj var nästan säkert född lokalt.

När vetenskapen utvecklades använde Blakeys grupp också en teknik som kallas strontiumisotopanalys för att lära sig mer om var människor hade kommit ifrån. När människor äter och dricker i ett specifikt område under en längre tid absorberar deras tänder en liten mängd strontium, ett grundämne som läcker ut ur den steniga marken till mat och dricksvatten. Strontium från äldre landmassor har en något annorlunda kemisk signatur än strontium från nyare, så att titta på isotoper i människors tandemalj låter forskare avgöra ungefär var de bodde under hela sin livstid.

Verktyg för handeln

• Markpenetrerande radar

  använder högfrekventa radiovågor som passerar genom jordens yta, stöter på objekt och strukturer nedanför och studsar tillbaka till en mottagare ovan jord som registrerar dessa mönster. Redan vanligt inom geologin har arkeologer utökat sin användning av den under de senaste åren.

• DNA-sekvensering

  har revolutionerat arkeologin genom att möjliggöra detaljerad analys av lämningar som kan avslöja en persons familjehistoria och migrationsmönster. Föreställ dig genomiska tester hemma, men för ben.

• Fotogrammetri

  innebär att fånga 3D-information om en plats eller ett objekt med en rad olika tekniker, inklusive radar och ekolod. Det kan även innehålla lidar, ett lasersystem som mäter reflektioner för att bedöma avstånd, och som används i allt från laserguidning till vissa autonoma bilar.

• Isotopanalys

  används inom arkeologi för att spåra historien om ett föremål. Genom att leta efter kemiska signaturer i tillverkade föremål och organiskt material, såsom benen på den afrikanska gravplatsen, kan denna teknik bestämma deras ålder och härkomst.

Genom att studera detta, förklarade Blakey, gjorde det möjligt för hans team att upptäcka att några av de människor som begravdes i dagens New York hade tillbringat tidiga barndomar i Afrika men sedan levt en tid under tonåren i Karibien, dit förslavade män ofta skickades för smaksättning eller , som Blakey uttryckte det, bryts ihop. Formen av en diaspora avslöjades i en enda tand.

Arkeologer har sedan dess använt denna teknik för att utforska hur städer har utvecklats över hela världen. Som ett resultat känner vi nu till det gamla Rom var fullt av invandrare från hela Europa och Nordafrika.

I Amerika tittar arkeologer på hur inhemska städer som Cahokia i dagens södra Illinois bosattes av människor födda någon annanstans. Till och med en 9 000 år gammal stad som Çatalhöyük i centrala Turkiet var befolkad av människor som kom långväga ifrån.

Från denna forskning förstår vi nu att invandrare har byggt och bott i städer så länge som städer har funnits. Vissa, som det förslavade folket i New York, kom mot deras vilja. Andra kom på egen hand och sökte arbete eller ett bättre liv, på samma sätt som hoppfulla invandrare gör idag.

Undvika skador

Medan bioarkeologiska data kan avslöja mycket om vem som bodde i en stad, kan sofistikerade sensordata belysa exakt var de bodde och vilken typ av arbete de utförde. Det är där markpenetrerande radar, eller GPR, kommer in i bilden. En av de stora tragedierna på många begravda platser är att grävning ofta förstör lagren mellan ytan och de djupaste föremålen – även om de kan vara värdefulla i sig. Precis som traditionell radar sänder GPR ut radiovågor och mäter hur de studsar tillbaka för att lokalisera föremål, skjuta dem mot marken för att undvika oönskad förstörelse.

I Pompeji, till exempel, använde forskare nyligen denna typ av radar för att hjälpa till att rikta in områden för utforskning i en del av staden som har legat begravd under aska i 2 000 år. Endast två tredjedelar av Pompeji har grävts upp under de senaste tre århundradena, och under större delen av den tiden gjordes jobbet med hackor. Men forskare närmar sig den sista tredjedelen av staden med så många högteknologiska verktyg som möjligt.

I början av 2021 gav deras omsorg resultat: forskare upptäckte en vackert bevarad bar där arbetare skulle ha njutit av en snabb måltid och lite vin. Ännu mer fantastisk var upptäckt av en sällsynt, intakt ceremoniell vagn som skulle ha använts i parader och hjälpt till att modellera hur trafiken skulle ha sett ut på romerska gator.

Markpenetrerande radar kan också avslöja flera nivåer av historien. En nyligen genomförd undersökning av ett palatsliknande hus i Pompeji visade till exempel att det var det byggt på grunden av en mycket äldre byggnad.

Detta tyder på att grannskapet var en enklav för de rika redan innan romarna ockuperade staden med början omkring 89 fvt. En titt under jorden avslöjade att arbetare byggde om huset och utökade dess trädgårdar avsevärt efter en massiv jordbävning år 62 e.Kr. Enligt Cornell-klassikern Caitlín Barrett och hennes kollegor lovar deras resultat att skriva om historien om ett av de äldsta och mest politiskt framstående stadsdelarna i Pompeji.

Relaterad berättelse

Är din hjärna en dator?

Vi frågade experter om deras bästa argument i den mångåriga debatten om huruvida hjärnor och datorer behandlar information på samma sätt.

Tyvärr kan inte all arkeologi utföras med fjärranalys. Eftersom de flesta städer är byggda i lager, med äldre strukturer gradvis begravda under de nya, måste grävmaskiner förstöra de övre lagren för att nå längre tillbaka i tiden. Det är därför fotogrammetri, metoden att fånga 3D-information med ekolod, lidar och digitalkameror, nu är de rigueur på nästan alla större utgrävningsplatser.

Med hjälp av dessa metoder kan forskare registrera detaljer om en struktur ner till millimetern och använda programvara för att återskapa dem.

Detta är särskilt viktigt på platser som Çatalhöyük, där forskare måste gräva genom ett övre lager av staden för att nå äldre strukturer nedanför. Genom att först skanna de övre lagren kan forskare göra det möjligt att praktiskt taget återbesöka alla strukturer som måste förstöras.

Virtuella besök

Data från fotogrammetri utgjorde också ryggraden för den prisbelönta Virtuellt Angkor-projekt , som återskapar staden som var huvudstad i Sydostasiens Khmerrike i 500 år tills den plundrades 1431 e.Kr. Ett samarbete mellan Monash Universitys SensiLab, Flinders University och University of Texas i Austin, Virtual Angkor använder 3D-skanningar från områden runt det buddhistiska templet Angkor Wat för att skapa hisnande visualiseringar – en del video, en del stillbild – av vad vanliga människor skulle ha sett när de besökte staden på 1300-talet.

Virtual Angkor möjliggjordes också av ett annat genombrott inom arkeologisk datainsamling. I hundratals år förblev Angkors layout gömd under djungeln. Det förändrades i början av 2010-talet när Damian Evans, en arkeolog vid den franska skolan i Fjärran Östern, och hans team använde helikoptermonterad lidar för att kartlägga tempelhöljena. Det de hittade förändrade världens förståelse av denna tropiska stad.

När vi tittar ut över de glänsande skyskraporna och den stora utbredden av dagens megastäder är det lätt att glömma de gamla benen som ligger under.

Lidar fungerar genom att studsa laserstrålar från markytan och tillbaka till en mottagare; tidpunkten för dessa reflektioner indikerar hur långt ljuset färdades innan det träffade något. Det var det perfekta verktyget för att avslöja vägarna, husgrunderna och poolerna som en gång täckte landskapet. Med lidar-kartor kunde arkeologer äntligen verifiera att Angkor hade varit hem för nästan en miljon människor på sin höjdpunkt - ett påstående som hade varit allmänt omtvistat.

Virtual Angkor använde dessa kartor för att skapa ett detaljerat rutnät över stadens centrum, komplett med bilder av blygsamma stadsdelar där manuella arbetare och invandrare skulle ha bott. Eftersom dessa människor bodde i trähus som bröts ner för länge sedan, var det svårt för tidigare generationer av arkeologer att veta var – eller ens om – människor bodde i områdena kring Angkors stenpalats. Men tack vare lidarundersökningarna kan dagens arkeologer nu se många hektar med prydliga grunder uppradade längs vägar.

Fotogrammetri kan berätta om Khmerrikets konst och arkitektur, men lidar berättar om livet för människorna som byggde denna legendariska metropol. Genom att använda avancerad teknik för att utveckla nya typer av datamängder, centrerade arkeologer vid African Burial Ground också stadsbyggarnas liv. Och isotopanalysen som avslöjade New Yorks bortglömda förflutna har också visat oss invandrarna som byggde antika romerska städer.

När vi tittar ut över de glänsande skyskraporna och den stora utbredden av dagens megastäder är det lätt att glömma de gamla benen som ligger under. Men ju mer vetenskapen går framåt, desto närmare kommer vi att uppskatta vem som byggde vår värld och hur deras liv verkligen såg ut.

Annalee Newitz senaste bok är Four Cities: A Secret History of the Urban Age.

Dölj