Spojrzenie z nieba: jak technologie kosmiczne i lotnicze pomagają w badaniu historii

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Nie wiadomo na pewno, komu mieszkańcy pustyni Nazca przeznaczyli swoje gigantyczne rysunki, widoczne tylko z lotu ptaka. Jedno jest pewne – w przeciwieństwie do tych widzów „z góry”, współczesnym archeologom udaje się odczytać znacznie bardziej tajemnicze i znaczące znaki przeszłości. Wszystko to samo spojrzenie z nieba …

Każdy odwiedzający Wenecję, który ma już dość podziwiania pałaców, mostów i świątyń tego wyjątkowego miasta, prędzej czy później zadaje sobie pytanie – komu i kiedy przyszło mu do głowy osiedlić się w tak zupełnie nietypowym otoczeniu. Kiedy zamiast ulic stała woda, a zamiast kół żagle i wiosła.

W odpowiedzi przewodnicy i przewodniki cierpliwie tłumaczą turystom, że założyciele Wenecji przybyli na wyspy i zaczęli budować tam miasto nie od dobrego życia. W wiekach V-VII. ne Zachodnie Cesarstwo Rzymskie zamieniło się w pamięć, Włochy zostały zaatakowane przez barbarzyńców, w szczególności Hunów, a teraz uciekając przed okrutnymi zdobywcami, mieszkańcy Północy

Adriatyk schronił się na wyspach, gdzie zaczęto budować przyszłą stolicę Republiki św. Marka.

Wszystko widać z góry

W arsenale współczesnych archeologów prowadzących poszukiwania starożytnych ruin z powietrza i kosmosu istnieje kilka technologii, które pozwalają dosłownie zajrzeć w głąb czasu. Wśród nich fotografia lotnicza i kosmiczna w zakresie bliskiej podczerwieni na filmie z "fałszywym kolorem". Stosowany głównie w oceanografii "lidar" - urządzenie tworzące mapę rzeźby terenu (na dole) za pomocą skanowania laserowego od góry - jest w stanie wykryć zmiany w rzeźbie niewidoczne od dołu. Lokalizator sztucznej apertury (SAR) umożliwia skanowanie z obszarów kosmicznych, nawet pochmurnych i porośniętych roślinnością, ujawniając kontury liniowe i geometryczne.

Również do tych celów wykorzystywana jest lokalizacja mikrofalowa, która umożliwia zobaczenie, co znajduje się w ziemi na małej głębokości.

Logiczne byłoby założenie, że Rzymianie, którzy schronili się w Torcello, Burano i innych wyspach laguny, pozostawili na wybrzeżu jakieś inne miasto, doświadczenie życia, w którym umiejętności budowlane, rzemieślnicze i handlowe tworzyły podstawa dobrobytu perły Adriatyku. Ale gdzie znajdował się ten przodek Wenecji? Co dziwne, odpowiedź, mniej lub bardziej satysfakcjonująca dla współczesnej nauki, została znaleziona całkiem niedawno. Dzięki uprawom soi i kukurydzy oraz fotografii lotniczej.

Odcień i kolor

Do odkrycia doszło w 2007 roku, kiedy profesor Uniwersytetu w Padwie Paolo Mozzi wraz z kolegami zorganizowali zdjęcie lotnicze okolicy, na której nic nie przypominało starożytnych ruin. Bez murów, bez kopców, bez wybojów - tylko pole obsiane pożytecznymi uprawami. Ale na zdjęciu naukowcom przedstawiono plan dużego starożytnego rzymskiego miasta Altina, które, jak wiedzieli historycy, znajdowało się gdzieś w tych częściach. W rzeczywistości jest uważany za przodka Wenecji.

Na uzyskanych zdjęciach udało nam się rozróżnić mury z bramami, kanały (tak, kanały były w rodowym domu Wenecjan - nadmorskie tereny są tu bardzo podmokłe), domy, ulice, amfiteatr. Żadne wykopy nie były potrzebne, aby dowiedzieć się, gdzie jest.

Przezroczysta ziemia

W ostatnich latach dokonano kilku ważnych odkryć archeologicznych za pomocą teledetekcji powierzchni. Słynny buddyjski kompleks świątynny Angkor Wat (Kambodża, XII w.) dziś otoczony jest gęstą dżunglą. Jednak badania lotnicze tego obszaru za pomocą radaru z syntetyczną aperturą, rejestrujące mikrorzeźby i zmiany wilgotności gleby, przyniosły niesamowite wyniki.

Okazuje się, że Angkor Wat był kiedyś otoczony zamieszkałym obszarem wielkości współczesnego Los Angeles, zabudowanym domami i pokrytym siecią dróg i kanałów. W innej części świata - w Egipcie - w delcie Nilu odkryto około 100 nowych stanowisk archeologicznych. Zespół archeologów kierowany przez Sarah Parsack (University of Alabama) badał zdjęcia wykonane przez satelitę Landsat w różnych pasmach widma elektromagnetycznego. Po przetworzeniu tych zdjęć naukowcy zauważyli, że miejsca dawnych osad wyraźnie różnią się od nietkniętych „ziemi dziewiczych”, ponieważ dzięki pozostałościom organicznym w inny sposób wchłaniają wilgoć.

Ściśle mówiąc, wykorzystanie fotografii lotniczej do badań archeologicznych wcale nie jest wczorajszym wynalazkiem. Już u zarania aeronautyki stało się wiadome, że patrząc na ziemię z lotu ptaka, niewidoczną z dołu, nagle pojawiają się kontury starożytnych murów i dróg. W naszym kraju prace horezmskiej ekspedycji archeologiczno-etnograficznej Instytutu Etnograficznego im. NN Miklukho-Maclay, który za pomocą zdjęć lotniczych odkrył setki pomników cywilizacji środkowoazjatyckich zakopanych pod piaskiem w dolnym biegu Amu-darii i Syr-darii.

Niekiedy to, co widać z powietrza, może występować na ziemi tylko w postaci mikroreliefu, małego - kilkucentymetrowego wzniesienia. To już dobrze, bo pod pewnym kątem oświetlenia elewacja zaczyna rzucać cienie. Ale często nie ma mikroreliefu, a kontury struktur „zakamuflowanych” przez glebę ledwo wyróżniają się specjalnym odcieniem gleby. A jeśli teren starożytnego pomnika porośnięty jest roślinnością? Czasami staje się przeszkodą dla archeologów, ale czasami pomaga.

Życie nad starożytnym kamieniem

W 2016 roku na terenie słynnego Stonehenge, oglądane z powietrza, odkryto kręgi zbożowe, ale nie do końca te, których autorstwo przypisuje się zwykle kosmitom lub nieznanym ziemskim dowcipnisiom. Koła o „obcych” wydźwiękach to geometrycznie zweryfikowane obszary w kształcie pierścieni ze starannie zmiażdżonymi uszami lub źdźbłami trawy. Tutaj pierścienie wyróżniały się tym, że trawa na nich nie rosła dobrze, to znaczy wyróżniała się słomianym żółtym kolorem na tle otaczającej zieleni.

Rozwiązanie tej tajemnicy okazało się dla archeologów dość ziemskie i bardzo radosne: kręgi wyznaczały zarysy ukrytych pod ziemią kurhanów, w których starożytni Brytyjczycy żyjący około 6000 lat temu odnaleźli spokój. Mechanizm powstawania tak ważnych dla nauki znaków jest bardzo prosty – w porze suchej rośliny żywiące się cienką warstwą gleby, która pokrywa np. prastare mury, cierpią z pragnienia i zmieniają kolor. Jednocześnie ich znajomi sąsiedzi, którzy mają możliwość zapuszczania korzeni głębiej w ziemię bez ingerencji, wciąż radośnie zielenią.

W zasadzie odkrycie konturów starożytnego Altina przez profesora Mozziego i jego towarzyszy nastąpiło z powodu tego samego zjawiska. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że Włosi wykonywali zdjęcia lotnicze w czasie, gdy nad brzegami Zatoki Weneckiej działo się suche lato i miejscowych z reguły wilgotnych gleb zaczęło brakować. Subtelność polega jednocześnie na tym, że nie zawsze natura i ziemia zdradzają swoje sekrety tak łatwo, jak to miało miejsce z brytyjskimi kopcami.

Innymi słowy, ślady dawno zapomnianych miast i świątyń wyryte na ziemi mogą, nawet podczas strzelania z wysokiego punktu, nie ujawnić się w widzialnym zakresie. Dlatego w arsenale współczesnej archeologii znalazły się nowe sposoby poszukiwania starożytnych zabytków, pozwalające na ich odkrycie poprzez obserwację w innych zakresach widma promieniowania elektromagnetycznego.

Na zdjęciu samolot NASA Gulfstream III testujący lokalizator z syntetyczną aperturą (SAR), przeznaczony w przyszłości do instalacji na bezzałogowych statkach powietrznych. SAR jest aktywnie wykorzystywany przez naukowców, w szczególności do poszukiwania starożytnych zabytków w Ameryce Środkowej i Azji Południowo-Wschodniej. Zdjęcie po prawej przedstawia satelitę IKONOS, który rozpoczął aktywne wykorzystanie obrazów kosmicznych w archeologii.

Szpiedzy archeologów

W szczególności zdjęcie lotnicze pól soi i kukurydzy, na których powstał plan Altina, zostało wykonane w zakresie krótkofalowym (bliskim widzialnej czerwieni) widma podczerwonego. Zdjęcia wykonano w tzw. fałszywej barwie, kiedy obszary o bardzo różnych natężeniach promieniowania nie były odwzorowywane jako odcienie szarości, lecz oznaczane kolorami różowymi i zielono-niebieskawymi. Takie zdjęcie dało niezwykle szczegółowy i wytłoczony obraz miasta, właściwie wymazany z powierzchni ziemi przez czas.

Jednak jeszcze bardziej imponujące wyniki osiąga się dziś w archeologii nie za pomocą fotografii lotniczej, ale za pomocą obserwacji powierzchni Ziemi z kosmosu. Są ku temu dwa powody: po pierwsze, satelity przeznaczone do monitorowania powierzchni Ziemi wyposażone są w dużą liczbę różnorodnego i efektywnego sprzętu, który umożliwia prowadzenie obserwacji w różnych zakresach promieniowania elektromagnetycznego, w tym w warunkach zachmurzenia ponad terytorium. Po drugie, statki kosmiczne mają łatwy dostęp do tych części planety, w które nie jest tak łatwo wyposażyć ekspedycje archeologiczne, zwłaszcza jeśli nie wiadomo na pewno, czy jest tam coś wartego uwagi.

Aktywna praca z obrazami satelitarnymi w archeologii rozpoczęła się nie tak dawno - przez długi czas zdjęcia z kosmosu nie miały wystarczającej rozdzielczości, aby wypatrywać upiornych konturów starożytnych budowli. Wtedy osiągnięto takie rozwiązanie, ale wojskowi, którzy byli właścicielami satelitów szpiegowskich, nie spieszyło się z udostępnieniem swoich zdjęć cywilom, w tym historykom. To prawda, Tomowi Siverowi, jedynemu archeologowi, który współpracował w tym kierunku z NASA, od 1981 roku zdołał (za pomocą zdjęcia w zakresie termicznym) odkryć m.in. najstarsze indyjskie szlaki w stanie Nowy Meksyk, a nawet dokładna lokalizacja dawno zburzonego hangaru braci Wright.

Prawdziwa rewolucja nastąpiła, gdy 1 stycznia 2000 roku na wolnym rynku pojawiły się zdjęcia powierzchni Ziemi, wykonane z rozdzielczością do 1 m. Zdjęcia te pochodziły z satelity IKONOS, wyprodukowanego przez Lockheed Martin i wystrzelonego we wrześniu 1999 roku.. Satelita nadal znajduje się na orbicie i wykonuje zdjęcia zarówno w trybie panchromatycznym (obraz czarno-biały utworzony przez wszystkie promienie widma widzialnego bez filtrowania), jak i osobno w kanałach spektralnych (bliska (krótka fala) podczerwień, czerwony, zielony, niebieski).

Pamięć o dżungli

W 2002 roku Daniel Irwin, kolega Toma Seivera z NASA, wysłał mapy Ziemi IKONOS swojemu nowemu przyjacielowi Billowi Saturno. Ten amerykański archeolog słynie z wykopalisk w departamencie Petén (Gwatemala), gdzie odkrył piramidy Majów, zbudowane w epoce prekolumbijskiej. W VIII-IX wieku na terytorium Pétain życie toczyło się pełną parą. Majowie budowali miasta, drogi i świątynie, wycinając po drodze wszystkie lokalne lasy.

Uważa się, że wynikająca z tego katastrofa ekologiczna była jedną z przyczyn upadku starożytnej cywilizacji indyjskiej. Kiedy człowiek opuścił naturę w spokoju, wilgotna równikowa dżungla wyrosła ponownie nad pozostałościami swojej dawnej świetności.

Po zbadaniu zdjęć satelitarnych wykonanych w różnych zakresach Bill Saturno nagle zdał sobie sprawę, że zarysy struktur, które od dawna były pokryte ziemią i gęstą roślinnością leśną, były wyraźnie widoczne na zdjęciach kosmicznych. Było to wyraźnie widoczne na zdjęciach w bliskiej podczerwieni.

Saturno przekazał swoje odkrycia Siverowi i choć początkowo był sceptycznie nastawiony do wyników analizy obrazów, później obaj archeolodzy rozpoczęli aktywną współpracę w zakresie wykorzystania teledetekcji do badań archeologicznych. W końcu wnioski Billa Saturno okazały się całkowicie poprawne.

Faktem jest, że pozostałości tynku wapiennego używanego przez Majów, raz w ziemi, zmieniały swoje właściwości chemiczne na setki lat wcześniej. Z tego powodu na terenie dawnych budynków i dróg nieco zmienił się kolor gleby, a nawet ulistnienia drzew. Jednak nie można było zobaczyć tej różnicy od Ziemi.

Do monitora - poza Atlantis

Dziś techniki teledetekcji Ziemi umożliwiają dostrzeżenie śladów dróg, wałów obronnych i murów miejskich nawet pod warstwami lawy wulkanicznej lub pod warstwą wody morskiej. Oczywiście poszukiwania te obejmują nie tylko wytwarzanie obrazów powierzchni Ziemi z kosmosu czy powietrza, ale także przetwarzanie tych danych za pomocą wyrafinowanego oprogramowania. Na ogół jest to sfera działalności wysokich profesjonalistów, co wcale nie oznacza, że amatorzy nie mogą włączyć się w poszukiwanie ukrytych zabytków. Dzięki powszechnej dostępności tak popularnych usług sieciowych, jak Mapy Google i Google Earth, każdy może spróbować zobaczyć na powierzchni to, co umknęło oczom wszystkich innych.

W 2005 roku włoski programista Luca Mori, patrząc na otoczenie swojego domu na kosmicznych mapach z Internetu, zobaczył dziwny ciemny owal na ziemi i prostokątny kontur w pobliżu. Okazało się, że tak pojawiły się na ziemi podziemne pozostałości rzymskiej willi. Tak więc jest całkiem możliwe, aby znaleźć starożytne ruiny bez wstawania od komputera. Najważniejsze, żeby czasem jeszcze pohamować wyobraźnię i nie spieszyć się z doniesieniami o odkryciu starożytnych ruin w Mozambiku czy Atlantydzie na dnie oceanu.