作者：蒋迅

本文已经发表在《太空探索》杂志上。

汤姆·西佛（Tom Sever） (来源：UCSC)

通往北危地马拉（Guatemala ）的佩腾（Peten ）地区的丛林山路上尽是荆棘，有时甚至是危险的。现在，在米拉多尔（El Mirador），史前玛雅神庙好像是从稠密的森林里挺拔而出，刺向天空。汤姆·西佛（Tom Sever）徒步登上了佩腾最大的51米高的丹塔神庙（Danta Temple）并测量了它的石灰石墙壁。他喘着粗气，小心翼翼地扫清途中的窄窄的路呀。巨大和辉煌的青翠雨林从身边延伸出去。难道地球上还有比这里更美丽的地方吗？

世界上最大的玛雅金字塔达 (来源：Ancient-Wisdom)

作为一名考古学家和人类学家，西佛更感兴趣的是那些建造了这些神庙的人们。他们是如何到达这里的？通向现在已经消失数千年的玛雅城市的道路在哪里？

站在神庙上的西佛 (来源：UAH)

当西佛扫视着周围的景象时，他看不到茂密的丛林中任何古路的痕迹。然而他知道这些路就在这里。他已经从在空中拍摄的照片中看到了这些路径。作为NASA唯一一名考古学家，西佛能够像接触铲子和铁锹那样便利地接触到卫星图像。

考古学的所有魅力在于，它是一个极为缓慢的科学。它可能要数月、数年、以致数十年才能发掘出一个重要的遗址。但是在最近二十多年里，考古学家们发现了一个捷径：利用安装在卫星、航天飞机和飞机甚至卡车上的NASA遥感器，他们可以找到已经失去的古文明的蛛丝马迹。而这一切都是从西佛开始的。

年轻时的西佛对考古和NASA都没有兴趣。他原来是想当一名教师的。1967年，他上了一所师范学院：哈里斯教师学院（Harris Teachers College，现在的哈里斯 - 斯托州立大学），主修教育学和英语，副修科学。1971年，他顺利地获得了本科学士学位。本该如愿以偿地去当教师的他突然又对天文学、古建筑和古宗教的历史和关系发生了兴趣。于是两年后他又义无反顾地报考了桑德州立大学人类学/考古学研究院。他在上研究生期间就写出了“天文学，建筑学和宗教的相互关系的调查”和“对天狼星的痴迷：过去和现在”。他还到秘鲁实地考察。1976年他硕士毕业，开始了他从事一生的考古生涯。

一开始，西佛把自己的目标定在了南美洲的印加人的文化上。1977年，他接受了秘鲁的一个资助（Earth watch Fellowship），到秘鲁库斯克（Cuzco Peru）附近的安第斯山脉（Andes Mountains）研究印加人的年历系统。这个与我们现在的历表很接近的印加系统由41条从金庙（Temple of Gold）发射出来的直线组成；在每一条直线上有八个神社，一共有328个。这个数字可能就是印加月历中的一个循环。西佛和其他人每天去寻找这些直线和神社。两个月后，他们也只走了其中的三条线。这时候他意识到这样下去他们是得不到一个答案的。

“必须有别的办法！”他回忆到，他曾经读到过NASA国家空间实验室（今天的斯坦尼斯宇航中心）将遥感技术用到农业灌溉和土壤分析中。那这项技术能否用到考古领域呢？

用现在流行的一句话来是说就是“开了一个脑洞”，或者叫“换新技术”（game changing）。对他来说，则是命运的转折点。他立即回到美国并访问了在密西西比州的NASA斯坦尼斯航天中心并变随后成为了NASA唯一的一名考古专家至今。

意识到遥感对考古的重要性是一个方面，把这项技术运用到考古中去又是另一回事。1982年，西佛从NASA得到了一笔经费，到新墨西哥的查科峡谷（Chaco Canyon）做了一次考察。这里是北美最大的史前遗址聚集地。人们相信，早在公元950年到1100年间，阿那萨奇文化（Anasazi culture）就已近把这里作为社交活动和宗教仪式的地方了。考古学家对这里已经做过大量的研究，这包括地面上的和飞机摄影。但是西佛相信他能使用遥感技术找到新的东西。

首先，西佛从NASA获得了在NASA飞机上安装的专项制图仪模拟器（The Thematic Mapper Simulator，TMS）拍摄下来的图片。TMS记录了从可见光到红外线的七个波段的光谱。然后他派人携带着热红外多光谱扫描仪（The Thermal Infrared Multispectral Scanner，TIMS）上飞机，到这一带做了一次考古飞行。TIMS可以检测到地表或地表附近的十分之一摄氏度的温差。

土壤的成分是影响温度的一个因素。埋在土壤下面的石头会使得其上面的土壤比周围土壤获得更多或失去更多的热量。类似地，用于灌溉的农田垄沟能比周围地区保留更多的湿度。温度的不同可以让TIMS更容易地“看到”这些石头和垄沟。

新墨西哥州的史前道路 (来源：NASA)

得到了这些数据后，西佛把数据送入计算机，让计算机提高图片的清晰度。然后带上这些图像又回到了查科峡谷。站在这块土地上，他肉眼看不出有任何特别的地方。但是计算机提供的图片却显示了不同的景象：他的面前是一个完整的公路系统，它应该是北美最为古老的公路系统了。

波弗蒂角 (来源：Wikipedia)

他在路易斯安娜州波弗蒂点（Poverty Point）的一个遗址做了一次普查。这个遗址早在公元前1200年就有人活动，大约六百年后被遗弃。它有一个中心广场，由六个同心脊所环绕。当考古学家们将TIMS提供的信息综合起来后，他们发现了从中心地带发射出的线性结构。他们将那里的泥土挖起来后看到的是以前未发现的进入这个中心地带的堤道或斜坡。在这里，考古学家们曾经发现过密西根的铜和田纳西及俄亥俄的燧石。这说明在波弗蒂点一带曾经有过一个大型的交易网。

从阿雷纳湖横跨的阿雷纳尔火山 (来源：Wikipedia)

遥感对考古的价值的最具戏剧性的证明是在中美洲。在公元前3000年到公元1500年间，一个印第安人文化在哥斯达黎加西北部的海拔1600米的阿雪纳尔火山（Arenal Volcano）的底部兴旺发达。而在哥斯达黎加的这些山区里曾经被认为不存在史前人类的。这个文化早于并更持久于玛雅人（Mayas）和阿兹台克人(Aztecs)，但在西班牙人入侵的那段时期里玛雅人和阿兹台克人被征服。这个阿雪纳尔遗址的特殊之处是这座火山在以后的4000年里喷发了10次，从而把这些民居村庄加上了10层的保护，并且由一个150英尺的丛林树冠。这就等于在空中又加了一个遮蔽。是TIMS检测出的土壤的不同湿度水平引导人们得到这些发现。尽管他们没有在地面上看到任何物证，他们挖了壕沟来通过考古调查来证实其存在。除此之外，他们通过跟随便道和使用统计预测模型确认了大约60个定居点和其他遗址。

1980年代中期，在NASA的帮助下，两国考古学家建立了旨在证明遥感的价值一项合作。西佛与科罗拉多大学的培森·希兹（Payson Sheets）、美国国家科学基金会及国家地理学会组成团队，以期解决哥斯达黎加的史前印第安人的秘密。

希兹带领一队科学家进入这个地区做了初步考察，紧接着是把NASA开发的遥感器到这个地区的上空覆盖了一遍。到1985年中，一个由红外照片和TIMS热数据产生的大型遥感数据库形成了。再后来是通过雷达和光达（LIDAR）传感器记录陆地卫星（Landsat）的数据和信息。雷达揭示地面的线条和几何形状。如果光达从上面经过一段被侵蚀了的小径，那么这段路径的缩进痕迹就会出现在数据上。

红外成像显示了古路 (来源：NASA)

这对考古有什么帮助呢？

早期人类的活动都是居住在某个固定的地区，附近有淡水，种的植物都在某个固定的海拔高度。根据这些信息，我们可以在计算机缩小到几个具体的地点，在这些地点做进一步的调查。

另一个办法是向计算机提问题，比如已知的考古点都有什么共同之处。然后我们可以找出其他也具有这些特点的地方做深入调查。

西佛和希兹 (来源：NASA)

西佛和希兹在哥斯达黎加的森林中央用每天不到一美元的价格租了一个窝棚。在这里，他们仔细研究了这个地区的红外图片。西佛在一个区域里看到了一些可能是路径的狭窄的线条。后来他们发现这些线条确实是史前小路的热成像。这些小路是世界上最古老的小路，现在已经被埋在了1.5米深的火山灰下面了。

但是，红外照相只能在辽阔的平原上。在茂密的森林地区，西佛只能依赖于TIMS。那些被掩埋的小路影响了在其上的土壤是如何腐蚀的。而这又改变了土壤的构成、湿度从而植被。正因为如此，从这些小路上的植被发出的红外线多于周围环境里的植物。传感器可以识别这样微小的区别。依据红外线图像提供的线索，他们找到了以前从未知道的三个半米宽的连接村庄和其他聚集地的小路网络，它们都通向希兹几年前就发现了的一个墓地。

希兹和一些考古学家和人类学家开始相信遥感技术，但仍然有人表示怀疑，有人公开质疑这个手段。

然而西佛继续宣传这项技术。他说，至少有一点是肯定的：遥感不会损坏东西。一个遗址一旦开发就永远不可能恢复到原来的样子。如果你挖错了地方，你可能就永远地失去了本来存在的线索。另一个优越处是遥感提供了迅速确认有望收获值得开发的场址。在考古学里，时间是一个关键的因素。森林砍伐和建筑活动对考古现场的破坏速度远超记载到案的速度。遥感技术已经证明是节省时间、节省经费同时能帮助考古学家决定优先开发的遗址。这项技术已经在整个非洲、委内瑞拉和欧洲大陆。

但是，是NASA首先认识到了这项技术的意义所在并大力支持西佛的努力。

危地马拉的一座玛雅废墟 (来源：NASA)

他的另一项计划是到中美洲的雨林中去，那里是玛雅人在大约公元900年左右完全消失之前出没的地方。他进行一些实地工作以证实遥感数据并提供整个地区的考古地图。这种实地考察是辛苦的，有时是异常危险的。

在雨林里，他使用GPS卫星精确地确定考古遗址的地点。问题是GPS读取只有在卫星通过上空时才能进行。有时这意味着他必须在深夜爬到一座寺庙的顶部的话，那么这正是毒蛇和蝎子出来活动的时候。

有一次，斯坦尼斯航天中心的斯维德鲁普技术(Sverdrup )公司的职员李丹（Dan Lee）爬到一座庙的顶部去做GPS读取时发现，、、、   顶部完全被树覆盖了。他不得不一直爬到树顶上去。当他把GPS接收器举起指向卫星时发现自己的胳膊上已经被红蚂蚁覆盖。尽管如此，李丹还是成功读取了GPS数据。

除了毒蛇、蝎子和蚂蚁，树林里还有其他的危险。有一次，西佛的考察队被武装了AK-47和步枪的左翼游击队逮捕。他们被扣押了十个小时。

大量收集的遥感数据帮助他们找到了玛雅人的道路，其中一些可能会导致新遗址的发现。遥感图像显示了沼泽地带的水井系统。在沼泽地带的边缘，图像揭示的可能是一个大规模的建筑。雅玛人曾经统治过整个中美洲。在其高峰期的公元900年左右，玛雅城市的人口达到每平方英里2000人。即使在乡村，人口密度也达到了200到400 人。但是他们突然间消失了。这给后人留下了一个人类史前史中最大的人口灾难之一 - 曾经充满活力的玛雅社会的灭亡。

西佛认为，对玛雅文化的研究是他经历过的最重要的考古项目之一。在不破坏雨林的条件下了解玛雅人是如何在其中生活的，这对我们现代社会的环境管理具有重要的参考价值。

“我们在去发现玛雅人是如何在这个精致的环境中生活了数百年，而如今却有几百人几乎要把森林毁掉”，他说。

西佛和他的团队不仅是在与毒蛇、蝎子和游击队在战斗。他们还在与时间竞赛。中美洲的这片地区是世界上最大的热带雨林之一，但是正在迅速地被人类砍伐掉。重要的是人们不知道他们正在玛雅人死亡的道路上重蹈覆辙。

那么玛雅人到底是犯了什么致命的错误呢？西佛的团队和其他考古学者们把遥感得到的数据与常规办法得到的信息结合起来，逐渐得到了一个较为清晰的答案。他们从古底层中湖沉积物的草籽中发现，在1200年左右，正是在玛雅文化倒塌之前，树的籽几乎完全消失了，而取而代之的是杂草的种籽。也就是说，这个地区几乎完全没有了森林。玛雅人为生活所需而大量砍伐树木。他们采用刀耕火种的办法毁林造田。他们还要用树木去烧用来盖他们的神殿的石灰石。每生产一平方米的石灰石膏就需要砍掉20棵树。没有了树木，侵蚀会恶化，带走肥沃的表层土。根据NASA计算机模拟计算，地表的覆盖变化导致这个地区的温度变化达3-5度之多。炎热的气温可以使得大地干旱，变得无法种植庄稼。气温上升改变降雨模式。干旱季节里，水源不足，深达500多英尺的地下水不能从水井里打出。缺水是一个严重的问题。玛雅人一定是依靠着水库里积存的雨水维持生活。因此一旦降雨中断，后果不堪设想。 “以前，考古学家们一直在争论玛雅文化的消亡是由于干旱、战争还是疾病，或其他因素。”西佛说，“现在我们认为所有这些因素对起了作用，但这些都只是表面现象。根源在于自然干旱和人类毁掉森林所造成的长期食物和水源的缺乏。”

而今天，热带雨林在人类的破坏下迅速消失。在过去的40年里，有大约一半的雨林已经被砍掉。当地的农民还是刀耕火种的办法。这样的土壤经过三五年后就贫瘠了，于是他们就再去烧另一片森林。而被抛弃的天地需要15年才能恢复生机。这样无休止地进行下去，直到森林完全消失。按照现在的速度，到2020年，至多还有15%的森林能幸免。看来现在的人类正在重复玛雅人的致命错误。

但，毕竟玛雅文化延续了数百年，他们一定也有值得我们学习的地方。这些正面的东西是什么呢？一个重要的线索就可以从空间看到。西佛和他的同事仔细查看了卫星成像，他注意到在雅玛遗迹附近的类似沼泽地带的排水和灌溉系统。现在当地的危地马拉人没有这样的系统，考古学家也一直认为雅玛人也没有这样的系统。从6月到12月的雨季里，这里是泥□地带，而在旱季，这里是一片焦土。两个季节都不适合耕作。西佛怀疑，这些古运河是雅玛人设计的管理水资源的一部分，这使得他们可以在这里种庄稼。这样的沼泽地带占地40%。有了这样的耕地，雅玛人就可以有较为充分和稳定的食物，因为他们可以在雨季到高地耕作，然后再旱季到低□地带去耕作。很有可能，雅玛人用这个办法避免了刀耕火种，从而保存了雨林。

雅玛人的灌溉系统 (来源：NASA)

那么今天的农民能向玛雅人学习吗？西佛认为他仍然抱以希望。西佛和他的同事们正在和当地的政府学校合作，第一步先要划分出始于耕作的土地，然后尝试建立一个灌溉系统并种下庄稼。一千年前玛雅人留下的信息对后人永远是不晚的。中美洲环境与发展委员会与NASA签署了协议，扩大中美洲科学家们使用遥感数据。这个协议包括里伯利兹，哥斯达黎加，萨尔瓦多，危地马拉，洪都拉斯，尼加拉瓜和巴拿马。

“通过这个独特的合作关系，我们给予了中美洲的这个委员会一个可以让他们自己管理环境的工具。”西佛说。他们将具有保存和保护考古遗址及森林的环境意义的手段，同时做出关于开发、移民和旅游的有科学根据的决定。作为地球观测系统（Earth Observing System）的一部分，NASA将与中美洲的科学家们合作去研究全球变化的机制。

莱特兄弟的1910年机库 (来源：Wright-brothers)

完成了对中美洲的考察，西佛又把他的考古研究放回了美国。他决定去寻找莱特兄弟1910年在俄亥俄州的一个机库。说起莱特兄弟来应该是家喻户晓的人物了。1903年12月17日莱特兄弟驾驶自行研制的固定翼飞机飞行者一号实现了人类史上首次重于空气的航空器持续而且受控的动力飞行，被誉为现代飞机的发明者。他们的飞机和机库应该算是文物了。那怎么还要西佛去找呢？原来，他们在1903年成功后回到了家乡俄亥俄州。他们借用了赫夫曼草原来继续他们的飞行试验和训练驾驶员。在那里，他们于1904年、1905年和1910年建了一系列机库。其中的1910年机库是本文的重点。它比前两个机库都大，曾经被莱特兄弟用来做飞机展览房和飞行员训练学校。1915年，奥维尔·莱特（这时威尔伯·莱特已经去世）卖掉了莱特公司，机库则一直用到1916年。1917年，美国陆军把这里命名为“威尔伯·莱特场”（Wilbur Wright Field）。以后机库就一直在那里孤零零地竖立在那里。直到1924年戴顿航空展（Dayton Air Show），机库被改造成了一个展览大厅，用来接待前来参加航空展的客人。这个机库的状况越来越坏，最终于1940年代被拆除。几年之后，竟然就没有人再记得这个曾经的机库的具体位置了。如果你现在到赫夫曼草原去的话，看到的就只是一个草原而已。

赫夫曼草原 (来源：Finding Marshall)

从1990年至1994年，美国陆军建筑工程研究实验室（CERL）组织了一批人要重新找到它。西佛参与了这项任务。他们使用了多种手段：传统的地面考古、飞机遥感、磁场和电磁场考察等等。穿透地面的雷达确定了一个与机库有关的矩形地带。NASA使用小型飞机上安装的热感器来记录了这个1910年机库的踪迹。这些数据拼凑到一起后很容易就把这个机库的位置找到了。1994年，CERL来到赫夫曼草原做实地考察来印证这个发现。他们挖掘出了建筑物的碎片，甚至有一个保存完好的机库的柱子。

热传感数据成像显示的1910年机库 (来源：Wright State University)

“很多人认为考古学家就是挖掘古文物或者寻找消失的城市，”他说。“这显然不对。我们在考察人类文明是如何适应环境的变化的，古人是如何适应环境的变迁，为什么一个文化出现又消失。通过学习过去，我们可以为我们的今天学到宝贵的经验，也希望能为后人继续使用。NASA的遥感技术给予我们前所未有的机会。

西佛获得过包括“NASA杰出服务奖”在内的十多项奖项，1994年的专业考古协会的“杰出成就奖”，美国科学基金、美国国家地理学会基金等研究基金。作为NASA唯一的考古学家，他在三十多个重要会议上做过报告，发表过29篇学术论文。他的研究结果被大量媒体采用。

西佛离开NASA，又当起了老师 (来源：UAH)

完成了NASA赋予他的遥感考古任务之后，西佛突然间又有了当老师的冲动。那是他青年时的梦想。但历史让他走上了一个完全不同的人生道路。他决定从他工作了27年的NASA辞职去实现自己的教师梦。现在他是阿拉巴马大学亨茨维尔分校（The University of Alabama in Huntsville）的考古学教授。这里是NASA的马歇尔太空飞行中心所在地。他可以继续与NASA在遥感项目上合作。在学校里，他开设了“文明的崩溃”“ 环境考古学”“遥感引论”等课程并指导了硕士论文。

现在，航天遥感考古已经成为了考古学中的一个越来越重要的手段。人们有理由相信考古学家们能解决更多的千古之谜。让我们记住西佛这位航天考古第一人。

这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到这里继续阅读