黑海寻古

一艘满载油罐和香料、23米长的希腊商船穿行在各个独立城邦国之间，这些城邦国分布在地中海东端上方的黑海沿岸。不料风暴突起，海浪扑向这艘木制船的甲板。船上的大约25名海员奋力自救，但在距离当今保加利亚沿岸城镇伯加斯80千米的海上，商船最终沉到海底，被人遗忘。

2017年秋季，在一次历时3年的调查中，考古学家发现了躺在黑海海底、几乎完整的这艘船。碳14测年结果表明，它沉没于伯罗奔尼撒战争（在公元前431到公元前404年间，斯巴达和雅典之间爆发的战争）期间。考古学家说，这是迄今已知最古老而又完好的沉船，其完好的保存状态会让人相信它是在仅仅几个月前才沉没的。

两千多年前的古船就像是几个月前才沉没的

在这3年的探险调查期间，考古学家发现了这艘船的至少66块残片。得以完好保存的船绳、船帆等船具和船的装饰等，正在深化考古学家对古船设计的了解。在此之前，这方面的了解几乎都来自對当时花瓶及其他物品表面所刻画船只形象的推断。不仅考古学家，而且地质学家也从这次考察中大有收获，因为调查结果还揭示了黑海的形成原因和极端状况。

探险之旅

2015年，由来自15个国家的水下考古学家、地质学家和工程师组成的一个70人团队开始探索黑海，为其中超过200平方千米的海底绘制地图。该项目的名称是“黑海海洋考古计划”，英文字母缩写为“黑海测绘”。该项目的主要目的是查明在大约1.2万年前且距今最近一次冰期后海平面的上升怎样殃及黑海沿岸的早期文明。

黑海测绘项目的目标之一是调查黑海的起源，以及它怎样变成像今天这样分层、缺氧和有毒的海洋。考古学家对这次调查也充满期待，但没想到竟然会有这么大的收获——2016年秋，黑海测绘团队一次性发布了对至少40艘黑海沉船的船骸检测报告，这些船的沉没时间从公元10世纪的拜占庭帝国时期到20世纪才终结的奥斯曼帝国时期都有。

投放“调查拦截者”

但最大的惊喜来自2017年秋季的第三次，也是最后一次调查。当时，在大约2000米深的黑海底，调查船携带的水下机器人之一——“调查拦截者”发现了一块23米长的船骸，其中一小部分被带到水面，科学家对它进行碳14测年。这种技术检测的是不稳定的碳同位素——碳14的衰减。

碳14存在于有机物质（例如骨骼和木头）里，有机体在存活期间会持续吸收新的碳14。一旦有机体（例如木头被砍伐后）死亡，碳14就不仅不会再被吸收，而且会转变成稳定的氮14。这艘古希腊商船木料样本中的碳14数量在几千年前减半。考虑到测量误差，科学家最终认为用于制造此船的树木被砍伐于公元前4世纪。这意味着这艘船是已知最完整、最古老的船。

考古学家相信，这是黑海作为古希腊繁忙贸易路线时期的一艘古希腊商船。事实上，此船与一些同时期古希腊花瓶和壁画上刻画的船很相似。这些花瓶中最具代表性的是塞壬（半人半鸟的女海妖）花瓶，它刻画了奥德修斯（荷马史诗《奥德赛》中的主人公，曾指挥特洛伊战争，献木马计，使希腊获胜）被绑在船桅上，面对海妖诱惑时的场景，而花瓶上的船与这艘商船看起来很像。

古希腊塞壬花瓶上描绘了同样的商船

古希腊商船（还原图）

虽然此船的船龄很老，但甲板上的船桅、船桨和划船椅依然完好。科考船送下水的遥控机器人抓拍到了这艘海底古商船的成千上万幅高像素照片，后来这些相片被合并成三维模型。

同位素测年显示，制造此船的树木被砍伐于公元前4世纪

时间机器

参与黑海测绘项目的考古学家在科考船“斯特里尔探险者号”上观察出现在海底的古商船船骸。随着遥控机器船（机器人）探索相关海底，科学家在科考船的甲板上盯住电脑屏幕上由机器人传回的数据。这些机器人配备了高像素相机、光源和先进声呐，能借助声学信号准确绘制海底地图。考古学家表示，这个过程让他们感到仿佛回到了从前。

古希腊人称黑海为敌海，可能是因为黑海上经常突发风暴，水雾弥漫，但研究发现，黑海底却相对“平静”得多。在大多数海洋中都有沙虫、海蚁和食碳细菌，它们和氧一起缓慢分解沉船，木制沉船通常在沉没百年后就会被彻底分解，消失无踪。但黑海测绘项目揭示，在黑海里，沉船在无氧和几乎无菌的环境中得以长期保存。

黑海从海面下大约200米再往下就无氧了。黑海深处的硫化氢（有毒）浓度在地球海洋中最高，只有为数不多的微生物能在这里存活，这就让黑海海底成为沉船的理想保存地。黑海海底之所以会这样，是因为黑海通过博斯普鲁斯海峡与地中海相连。这条长约33千米的海峡经过土耳其最大城市伊斯坦布尔，海峡最窄处的宽度仅为750米，水深从未超过110米。这条海峡就像一道阀门，每年有来自黑海的大约385立方千米淡盐水（由盐水和来自河流的淡水组成）通过它流出，但只有来自地中海的175立方千米的海水通过海峡流进黑海。因为海水密度随盐浓度增加而增大，所以最具流动性的淡盐水总是位于黑海的海水顶层，而黑海其他深度的海水完全静滞，不被置换。缺乏新鲜水循环和缺乏由新鲜水补充的氧，黑海中90%的体积变成了无氧区，生命在这些地方很难生存。但与此同时，黑海保存船骸的能力则无与伦比。事实上，在其他海洋里，一旦深度超过2000米，就不可能有完整的船骸保存下来。

机器人测绘黑海海底

寻找大洪水

除了已知世界上最古老的船骸，在黑海海底迄今还发现了其他65艘船的船骸。但黑海测绘项目的主要目的并非是寻找古船，而是通过扫描大片海底来寻找有关黑海起源的线索。通过在黑海最底层提取的超过400个钻芯，科学家可以分析黑海的起源时间和起源方式。这对于证实或推翻一种争议很大的理论来说很重要。

1998年，两名美国地质学家提出一种理论：黑海起源自一场自然灾难。他们声称，在上一次冰期过后，每天都有来自地中海的40立方千米海水通过博斯普鲁斯海峡扑向内陆。仅仅过了300天，海水就淹没了由冰川融水形成的一个淡水湖周围的肥沃平原，由此形成一个由被隔绝和静滞的海水组成的海洋。原先的湖岸被向内陆推进了大约1.5千米，湖区居民被迫迁徙。

提取海底钻芯（示意图）

这两名地质学家还说，有关这场大洪水的口头记录代代相传，最终在大约公元前900年演变成诺亚方舟传奇。但随着黑海测绘团队向下钻探得越深，提取到海底更深处的钻芯，他们发现了更准确的解释。海底不同区域不同地层的年代可通过沉积物颗粒来测定，这些颗粒中还包含有关过去气候、海水温度、全球洋流变化、海水盐度和海面高度的大量信息，科学家可据此推测黑海成因。

镁来证明

“斯特里尔探险者号”提取的黑海海底钻芯被送往专业实验室检测。检测采用的钻芯扫描仪用X射线轰击钻芯样本，X射线迫使样本中的原子发出荧光辐射，辐射被探测器接收，并且被转化为科学家可以解读的数字信号。

钻芯中的钾和镁等元素含量，能提供有关气候的不同方面信息。海水中存在镁，通过检测不同钻芯中的镁的浓度，科学家能证明来自地中海的鹽水自何时开始流入黑海，以及形成一个盆地需要多长时间。

钻芯样本中的镁元素帮助科学家追溯黑海的历史

黑海测绘团队现在已经能确定黑海并非形成于某个短期自然灾害。对黑海海底钻芯的研究仍在继续中，但现有研究成果已经表明，地中海对博斯普鲁斯海峡的淹没是在从公元前1.6万年到公元前1万年之间的成千上万年中逐渐发生的。不过，虽然黑海的形成并非陡然，但海面升高的确造成了严重后果。

废弃定居点

在黑海测绘项目终止前不久，项目团队终于发现了他们当初要找寻的证据。在已被海水淹没、原本是一个山谷的海底，他们发现了一个青铜器时期的定居点，它在公元前3000年到公元前1200年被黑海淹没。通过向海底发射声学信号（声学信号的反射差异能揭示不同的物体），科学家辨识了被埋在海底泥浆下2.5米深处的木头、陶瓷和火炉。科学家还发现，这个定居点曾经演变成了一个港口。

在成千上万年时间里，随着黑海淹没该地区，顶层海水变成了该地区的“食品储藏室”：富含氧的上层海水中充满生物，其中包括180种鱼。但顶层富含营养的海水仿佛组成了一个盖子，让海水深处的生物窒息而死。为什么这么说？当来自河流的营养水流入黑海，细菌采用水中溶解的氧来氧化养分，这样一来细菌吸收养分会更容易。当所有溶解氧被耗尽后，细菌开始剥离海水中硫酸盐的氧原子，由此产生的强毒性硫化氢杀死了其他所有生物。

现在各种迹象都表明，缺乏营养的深层海水可能会在将来某个时期占据整个黑海。一些科学家的估算结果是，黑海顶层深度在过去60年里已经从140米减少到90米。这意味着，如果不及时采取措施，黑海渔业就可能遭受毁灭性打击。

毒海水能保留过去

黑海海底的硫化氢和缺氧环境有效抑制了沉船腐烂

在大片无氧的黑海海底，完全不见海蚁、沙虫和食木细菌。由于黑海海水分层，食硫细菌毒化海水，导致其他生物无法存活，反而让沉没的古代木船能够保存完好，千年万年都不腐

浅浅的海峡是黑海的唯一调控者

黑海盆地包含大约54.7万立方千米的海水，它们只能通过750米宽、最多只有110米深的博斯普鲁斯海峡逃逸。海峡水上层是河水和盐水的混合淡盐水，下层是来自地中海的盐水。窄窄的海峡意味着，每年只有大约0.14%的黑海海水能被置换

水密度的差异导致各海水层区别明显

高浓度的盐分子赋予黑海海水各层不同的密度。顶层100米海水中盐浓度为1.7%～1.8%。再往下几米，盐浓度就上升到2.1%。这种浓度差异形成一道屏障，阻止不同层海水混合，因此黑海深层水得不到来自上方的氧

细菌用毒气消灭了其他所有生命

黑海深层水中原本有氧，但在成千上万年里细菌用氧分解从上层海水落下的养分，随后又开始剥离硫酸盐的氧原子，吸收氢而形成有毒的硫化氢。这种毒素导致海底一切生命销声匿迹，只有一些非常坚韧的细菌除外

“调查拦截者”

速度为15千米/时的“调查拦截者号”水下机器人在现有的同类型机器人中速度最快。这一遥控船已经扫描了黑海底1250千米长的地带，在此过程中，它还必须尽快处理数据

浅浅的海峡是黑海的唯一调控者

为准确记录尽可能多的海底细节，“调查拦截者号”配备了3部超高解析度相机，这些相机拍摄了上万张照片。激光扫描仪测量不同深度的海底维度，方法是产生由数百万个点组成的点阵，点阵被叠加到超高解析度照片上，通过摄影制图软件转换为3D模型。LED灯和频闪灯确保图像清晰，图像拍摄一般是在海底上方5米处进行的

声波发射器解析海底

运用声波发射器，遥控机器人能辨识海底地下2.5米处的被弃定居点及其他物体，这是因为高频声学信号会被更深层反射。声波发射器和声呐位于机器人前端，以免受推进器噪声干扰

800個声呐信号“描绘”海底

在海底上方20米处，遥控机器人通过多波束声呐发射声波，信号在800个地点被反射和接收。通过反射信号的时间和强度，能辨识表面高度差、硬度和任何物体

油船变身实验室

76米长的“斯特里尔探险者号”原本是一艘海上油田勘测船，却在寻找黑海船骸方面大显身手

钻芯揭示海洋成因

科学家可从科考船上钻取黑海海底的12米长钻芯。对钻芯不同段的检测，可揭示黑海成因

机器人扫描海底

科考船的两部遥控潜水器（机器人）原本用于检测输油管道状态，但它们也是在海底寻找和拍摄船骸的理想工具