用CT去考古：在“万年陶片”里透视“万年水稻”

2024-10-22 08:33:28 来源：中国科技网

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提到CT（计算机断层扫描），许多人都知道这是医院常用的一种影像检查技术，实际上，CT的应用非常广泛，就连考古工作也能用上CT。浙江大学艺术与考古学院安婷课题组最近运用显微CT，在距今约1万年的两枚陶片中，找到了水稻的痕迹，相关内容已经在国际知名考古学杂志上发表。

接受“CT检查”的两枚陶片来自浙江金华浦江的上山遗址。该遗址于2000年发现，距今已有11400年至8600年。以它命名的上山文化，是长江下游最早的新石器文化，同时也是世界稻作文化的源头。目前，上山文化考古已经发现了24处遗址，为栽培水稻源于中国提供了重要实证。

而为陶片做“CT检查”，则为进一步研究稻作文化起源开辟了新的战线。浙江大学艺术与考古学院百人计划研究员安婷博士告诉记者，要研究水稻从野生稻到驯化稻的演变，就要克服一个巨大的挑战——大植物遗存的不足，而出土器物上的植物印痕则是追踪植物踪影的一种关键证据。于是，从2021年起，课题组就开始探索用显微CT当一回“植物侦探”，探索上山遗址出土陶片中的秘密。

“显微CT的基本原理和医院中使用的CT扫描是一样的。它运用X光对材料开展断层扫描，再进行三维重构，从而‘透视’到材料的内部情况。”课题组成员、浙江大学建筑工程学院土木水利实验中心实验师彭宇介绍说，在他工作的“X光计算断层扫描和多尺度模拟实验室”里，显微CT被用于透视混凝土、岩石、岩土等材料，发现其中的掺杂物、裂缝和空腔等。而之所以能应用到考古，是因为它同样可以检测出陶片中的“空腔”。

而上山遗址所出土的陶片恰好就有“空腔”。浙江省文物考古研究所研究员、上山遗址发现者蒋乐平介绍说，上山文化的陶器多属于夹炭陶。先民在陶泥中掺杂稻叶、稻壳等有机物质，可以在陶胎成型和烧制过程中防止开裂，达到成器更加牢固的效果。安婷说，经过高温烧制后，夹炭陶里肯定会有稻壳留下的空腔。而彭宇也认为，只要烧制时陶土与稻壳表面紧密贴合，就可以提取到稻壳的印痕。

2021年，“CT检查”正式开始。浙江省文物考古研究所研究员、中国考古学会植物考古专业委员会副主任郑云飞从上山遗址出土的大量陶片中，为课题组选出了两枚断裂处带有明显植物炭化痕迹的陶片。经过显微CT的“透视”和计算机建模，两枚陶片里显现出184个水稻小穗轴留下的痕迹。研究人员还可以对这些痕迹进行无死角的观察。

小穗轴是稻谷与稻秆小枝梗的连接部位，野生稻谷可以自然脱粒，因此稻谷和小穗轴的接触面是光滑的，但是栽培稻失去了自然脱粒的特性，因此，接触面上就有人工脱粒的“疤痕”。安婷说，在植物考古领域，它的形态与水稻驯化程度的指标之一——落粒性密切相关，而这184个植物印痕在考古学上已具有统计意义，其中，有65%呈现出野生稻的特征，12%则已属驯化稻类型。

显微CT的精度可达0.01毫米，因此，陶片中还发现了水稻稻谷上芒的痕迹，这同样可以用于分辨水稻的驯化程度。安婷说，不少禾本科植物的种子外壳上都有芒。芒既能抵御鸟类等动物吃种子，也可以帮助种子附着在其他物体上，向外传播。野生稻通常具有长芒，且芒上刚毛长而密集，而驯化稻往往没有芒，或者虽然有芒，但芒短且无刚毛。然而，细小的谷芒很难保存，在以往的植物考古研究中很难发现它的踪迹。在此次研究中，课题组找到了一定数量的“水稻芒”的痕迹，以及一颗带芒的较为完整的稻谷的遗存，这有助于为研究水稻驯化提供新的参照系。