2022-02-18 08:02

科学家如何防止古代沉船碎裂成尘土

Shipwreck on shore

从水下看,一艘有几百年历史的沉船看起来几乎是全新的。当条件合适时,木材可以不受影响,避免被饥饿的海洋生物或细菌吃掉的命运。不同于其他必须从坟墓中挖掘出来或隐藏在多年的灰尘和灰尘下的文物,这艘船完全是原样下沉的,这是一个完美的场景,详细描述了过去的普通人、探险家和商人在前往新世界的航行中所携带的物品。

西佛罗里达大学(University of West Florida)专门研究沉船的人类学教授约翰·布莱顿(John Bratten)说:“很多人把它们称为时间胶囊。”“他们给我们提供了人们(使用的)物品的快照,甚至是衣服,他们吃什么,他们携带什么,在船的哪个部分进行了什么活动,带了什么防御物品。”

沉船可以无限期地沉入海底而不会引起太大的骚乱。真正的麻烦发生在他们浮出水面的时候。在和海里的鱼一起生活的这些年里,木头中的纤维素已经开始分解,现在唯一能把船和木头碎片固定在一起的是细胞之间的粘性水。“问题是,当你把木头拿出来的时候,它已经被水浸渍了很长时间,所以它实际上膨胀了一点,”大谷州立大学(Grand Valley State University)的人类学教授马克·施瓦茨(Mark Schwartz)说,他曾研究过五大湖的沉船。

你可以想象,等水干了,船的结构就毁了。船一碰到干燥的空气,时间就不多了。研究人员试图通过在碎片上涂上聚乙二醇或用一个巨大的冷冻干燥器来暂时保存木材的结构,但这不会永远持续下去。一个潜行的、等待的酸化过程随时可能开始,甚至可以在几天内将保存最完好的船只变成尘土。

这就是“瓦萨”号现在的处境,这艘巨大的战舰位于瑞典,于1628年沉没。为了让这艘226英尺长的船从水里爬出来,经过了多年的保存,木头上的铁钉已经开始酸化,从而破坏了木头。一旦这个过程开始,几乎不可能让整艘船不生病。

“现在在瓦萨,实际上有两吨硫酸。法国格勒诺布尔Laue-Langevin研究所的物理学家Claudia Mondelli说:“如果反应开始,在几天内,木材就会碎裂并变成粉末。”但是,蒙德利和一个由意大利和法国研究人员组成的团队发现,土壤碱性氢氧化物的纳米颗粒——一种由氢氧根和像镁或钙这样的土壤金属组成的化合物——可以形成一个中和酸的屏障,阻止破坏性的化学反应继续进行,并对已经感受到酸化痛苦的木材起到“治疗”作用。他们的发现发表在上周的《纳米材料》杂志上。

Mondelli和她的团队在2003年发现的一个二世纪高卢罗马沉船上的木材样本上验证了他们的想法。Mondelli说,为了保护木材不受这些残骸的破坏,它们必须在巨大的聚乙二醇池中浸泡数月,甚至数年。他们的研究发现,水和氢氧化钙或氢氧化镁的悬浮液,可以加入到这些池中,有能力阻止酸化。悬浮的纳米粒子能够穿透木材,中和木材内部已经发现的任何酸,并在酸化再次发生时创造一点储备。

当然,虽然这些结果对那些想要实现沉船探险梦想的人来说是令人兴奋的,但仍有工作要做。这些粒子的悬浮在水里是一个大的第一步因为其他试图用酒精,更危险的和反应性的溶剂,但解决方案仍然必须在一个特制的实验室和一个合适的用量根据木头的厚度仍在工作。

更不用说,营救沉船是一项耗资巨大的努力。毕竟,填满一池特殊的化学物质来浸泡大量的文物,以便对它们进行老化、分析、拍照或重建,以供博物馆使用,并不是一项简单的任务。

德克萨斯农工大学(Texas A&M)海洋考古与保护中心主任克里斯·多斯托(Chris Dostal)没有参与这项研究,他补充说,除非你对即将到来的任务做好充分准备,否则不建议将沉船材料带出水面。否则,可能会发生的情况是,看着一件美丽的工艺品枯萎,变成“无法修复的眼中钉”,就像20世纪60年代在威斯康星州发现的有百年历史的阿尔文·克拉克(Alvin Clark)船。

但这项研究提供了一个简单的额外步骤,以确保制造瓦萨号和玛丽玫瑰号等船只的所有工作,不仅仅是一个海员的传奇,持续足够长的时间,让世世代代的人欣赏它们的美丽,创新和历史。