《沉没宝藏:七个著名沉船的奇妙科学》
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2021-04-07 09:35
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火星译客

沉没的珍宝

(图片来源:公共领域)

世界的海洋和海岸线上散落着数千艘横跨数千年历史的沉船。据估计,只有不到1%的沉船被找到,只有一小部分被探索或挖掘。

对于科学家和历史学家来说,每一艘沉船都是一艘来自过去的船只,每一次新的发现都在继续,所以让我们封好舱口,来看看一些世界上最著名的沉船科学。

玛丽·罗斯号

玛丽·罗斯号是英国舰队中速度最快、装备最精良的战舰之一,1545年在英国南海岸的朴茨茅斯港口指挥进攻法国入侵舰队时沉没。(图片来源:Mary Rose Trust)

玛丽·罗斯号是英国舰队中速度最快、装备最精良的战舰之一,1545年在英国南海岸的朴茨茅斯港口指挥进攻法国入侵舰队时沉没。唯一一名证实沉船的目击者报告说,在向一侧开火后,船剧烈摇晃,然后转向另一侧开火。船上约有400名船员和士兵,不到40人逃脱,因为这艘船很快被海水淹没,几分钟内就沉没了。

历史学家和考古学家仍在争论沉船的原因——可能是海水淹没了开放的下炮口,也可能是船上超载了士兵、枪支和弹药。据朴茨茅斯的玛丽·罗斯博物馆称,一份关于这场战役的法国报告称,玛丽·罗斯号在沉没前被敌军炮火击中,但没有发现这种损坏的迹象。

玛丽·罗斯号的残骸是1971年由一支调查朴茨茅斯附近沉船的潜水队发现的。在其身份得到确认后,一个由500多名志愿潜水员和岸上支持人员组成的团队在10年的时间里进行了一系列探险,才将沉船发掘出来。1982年,“玛丽玫瑰”号在400多年来第一次浮出水面,它安装在一个特制的吊架上,吊架上的电线穿过船体残骸。

在进行了历史上最昂贵、最复杂的海洋保护项目之一之后,1986年,泰坦尼克号大约三分之一的原始船体在玛丽·罗斯博物馆(Mary Rose Museum)展出,还有从沉船内部和周围海底发掘出来的2.8万多件文物中的许多。考古学家在沉船上发现了手武器、大炮、工具和盔甲,此外还有许多属于船员的个人物品,如衣服、硬币和家书。这些物品被用作英国都铎王朝时期生活的时间胶囊。

考古学家还对残骸中发现的190多人的遗骸进行了研究。许多人都患有与儿童营养不良有关的疾病,研究人员认为这是当时英国普通人口营养不良的一种表现。几名船员的骨骼还显示有关节炎的迹象,可能是由于搬运重物造成的,还有很多已经愈合的骨折,这是在海上繁重劳动生活留下的职业伤疤。

玛丽·罗斯博物馆在2013年对公众关闭,并在2016年7月重新开放,经过广泛的重新设计,现在允许游客通过一个“气闸”进入气候控制的画廊进入沉船的顶部甲板。最近发现的几件沉船文物也首次在该博物馆展出,其中包括木制的“都铎玫瑰”(Tudor Rose)彩绘标志,它在当时的插图中被用作沉船的雕像。

天蝎号

1968年5月21日,美国海军天蝎号因未能进行预定的无线电联络而被报告失踪。天蝎号是一艘美国跳箭级潜艇,载有99名船员和两枚装有核弹头的鱼雷,每枚鱼雷的破坏力为1.1万吨TNT炸药。(图片来源:美国海军官方照片,来自海军历史中心收藏)

1968年是冷战最紧张的一年,美国海军比以往更加担心。在那一年的头几个月,三艘外国军事潜艇在不明原因的情况下失踪:一艘法国潜艇,一艘以色列潜艇,以及被认为装备有核弹头的苏联潜艇K-129。1968年5月21日,美国海军天蝎号因未能进行预定的无线电联络而被报告失踪。天蝎号是一艘美国跳鸟级潜艇,载有99名船员和两枚装有核弹头的鱼雷,每枚鱼雷的破坏力为1.1万吨TNT炸药。美国海军决心在其他人之前找到沉船。

对天蝎号的搜寻使用了一种被称为贝叶斯搜索理论的统计方法,在沉船最有可能被发现的海底区域创建了搜索模式。1966年,一架美国B-52轰炸机在西班牙海岸坠毁,为了寻找一枚失踪的氢弹,该方法诞生于不到两年之前,至今仍在搜索任务中使用。

1968年10月,美国海军搜索人员在大西洋中部偏远的马尾藻海边缘,找到了位于9800英尺(3000米)深的海床上的天蝎号沉船。海军使用了一种实验性的远程控制潜艇摄像雪橇,现代远程操作水下航行器(rov)的早期前身。

天蝎号沉船的发现促使美国海军重新召开调查法庭,集中调查沉船的可能原因。一个关键证据是,潜艇失踪时,位于加那利群岛的美国水下监听站记录下了15种不同的声音。据推测,这些录音是“蝎子”号潜艇下沉到其临界“粉碎深度”以下时发生内爆的声音,对声音的分析表明,“蝎子”号在下沉到海底前,在约2000英尺(610米)的深度内爆。

调查法庭无法找到沉船事件的决定性原因,并裁定天蝎号驱逐舰的毁坏是由“无法解释的灾难性事件”造成的。美国海军远征队后来对沉船的研究也没有发现潜艇受到外部武器攻击的迹象——一个流行的说法是,天蝎号是被一艘俄罗斯潜艇用鱼雷击沉的,以报复间谍活动。

美国海军监视天蝎号的失事地点,以测试该潜艇的核反应堆和两枚核弹头是否有辐射泄漏。到目前为止,还没有辐射泄漏的报告,海军声称沉船没有对环境造成重大影响。

泰坦尼克号

2004年6月,在一次对这艘著名沉船的探险中,一艘遥控潜艇拍摄到了泰坦尼克号船头的照片。(图片来源:美国国家海洋和大气管理局/探索研究所/罗德岛大学)

1985年,世界上最著名的沉船泰坦尼克号的发现,与冷战时期美国海军天蝎号核潜艇的秘密有关。

据发现泰坦尼克团队的深海探险家罗伯特·巴拉德(Robert Ballard)说,成功搜寻这艘巨轮是由美国海军资助的,作为一项秘密任务的幌子,该任务是为核潜艇残骸拍摄并收集新数据,包括测试弹头或核反应堆可能泄漏的辐射。[图片画廊:泰坦尼克号沉船的惊人照片]

根据伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的消息,巴拉德和他的团队在探索并拍摄了天蝎号和长尾号(USS Scorpion)的残骸,以及1963年在大西洋沉没的另一艘美国海军潜艇——长尾号(USS Thresher)的残骸后,只剩下12天时间去寻找泰坦尼克号残骸,之后他们不得不返回港口。

但对潜艇残骸的调查为探险者提供了一个重要线索:一艘沉没的船只在沉入海底时会留下一串碎片,较重的碎片首先下沉,而较轻的碎片会根据当地洋流,以彗星一样的尾巴在海底散开。

2008年,巴拉德在接受《国家地理》杂志采访时表示,就在任务结束前几天,克诺尔号上的搜索人员通过寻找泰坦尼克号沉没时留下的残骸线索,确定了泰坦尼克号残骸的位置。然后,研究人员循着这条线索找到了船的船体,现在它在纽芬兰海岸外12460英尺(3.6公里)深处,被分成两部分躺在海底。

1985年泰坦尼克号残骸的发现开启了关于沉船原因的新的科学辩论。根据2008年发表的一项研究,对从泰坦尼克号上找到的样品进行冶金学研究表明,在建造泰坦尼克号的过程中,将船体连接在一起的铆钉做工不佳,位置也不佳。研究人员认为,这种糟糕的铆接可能是由于撞上冰山造成船体损坏的原因之一。

另一项研究关注的是1912年北大西洋航道的冰山活动,驳斥了泰坦尼克号沉没在冰山异常繁忙的那一年的说法。同一位研究人员还研究了几张据称是撞击泰坦尼克号的冰山的照片的真实性。

科学家们还研究了泰坦尼克号的最终命运。对沉船的考察发现,自31年前它被发现以来,船体结构迅速恶化。20世纪90年代,科学家们开始研究铁锈钟乳石,即从船体裂缝和断裂中生长出来的“铁锈”。

2010年发表的一项研究发现,铁锈上布满了噬铁细菌的菌落,其中包括一种名为泰坦单胞菌的新物种,它正在缓慢地吞噬整艘船的所有钢铁。科学家们预测,在不到一百年的时间里,泰坦尼克号除了一些不能食用的黄铜部件和海底一个巨大的锈迹外,将不会留下什么。

瓦萨号

瓦萨号战舰在1628年下水时是瑞典海军的骄傲。“瓦萨”号于1628年8月10日从斯德哥尔摩启航,仅仅航行了1英里(1.6公里)就沉没了。这艘船的处女航才进行了20分钟,岸上的人们聚集在一起为它的出发欢呼。(图片来源:哈维尔·科恩)

瓦萨号战舰在1628年下水时是瑞典海军的骄傲。这艘战舰是瑞典国王古斯塔夫斯·阿道弗斯为了在波兰进行扩张主义战争而下令建造的,以瓦萨王室的名字命名。它装备精良,是世界上最强大的战舰之一。“瓦萨”号于1628年8月10日从斯德哥尔摩启航,仅仅航行了1英里(1.6公里)就沉没了。这艘船的处女航才进行了20分钟,岸上的人们聚集在一起为它的出发欢呼。

“瓦萨”号的残骸于20世纪50年代在斯德哥尔摩港被重新发现,1961年,它被固定在一个吊架上,允许它被移到较浅的水域,并分期挖掘。经过18个月的恢复工作和1300次潜水后,它最终被移到了一个干船坞。自1990年以来,“瓦萨”号的残骸一直在斯德哥尔摩的一家博物馆展出,在那里,防腐剂雨水不断冲刷着船体的木材,以减缓它们的腐烂。

“瓦萨”号沉船经常被拿来与英国的“玛丽玫瑰”号沉船相提并论,后者是另一项重要的海洋保护项目。但是,“瓦萨”号比“玛丽玫瑰”号年轻大约100岁,而且它的更多船体和详细的木结构在海底保存了几个世纪。《有线》杂志报道,海洋考古学家表示,瓦萨号保存完好的主要原因是20世纪之前斯德哥尔摩港口的海水受到了严重污染,为微生物分解木材创造了有毒的环境。

在“瓦萨”号的残骸中发掘出了超过15人的遗骸和数千件文物,包括武器、大炮、船上的工具,以及船上10张帆中的6张。许多个人物品,如衣服、鞋子和硬币,也在保存完好的炮甲板上被发现,那里是大多数船员的卧铺。

考古学家和历史学家对“瓦萨”号的残骸进行了研究,以了解更多导致它沉没的原因。从沉船1995年,回顾数据和历史档案提出,后期更改船的设计,而它正在建设“瓦萨”号头重脚轻,太少压载已经加载稳定低船,因为它会使枪港口靠的太近。尽管人们担心这艘船在海试中航行不佳,但它还是被命令投入战争,当它被一阵风吹翻时,船的不稳定性很快被证明是致命的。

安妮皇后复仇号

安妮皇后复仇号是迄今发现的为数不多的海盗船残骸之一。(图片来源:公共领域)

安妮皇后复仇号是迄今发现的为数不多的海盗船残骸之一。1717年在马提尼克岛附近被海盗俘获后,协和号成为可怕的英国海盗“黑胡子”爱德华·蒂奇(Edward Teach)的指挥官。黑胡子和他的船员们将这艘船改名为“安妮皇后复仇号”,并在前往加勒比海的英国、荷兰和葡萄牙船只上大肆劫掠。[最臭名昭著的海盗]

但在1718年,安妮皇后复仇号在北卡罗莱纳州的“涛波赛湾”(即现在的博福特湾)的一个沙洲上搁浅。黑胡子搭乘一艘较小的船,连同大部分的宝藏一起逃了出来,把安妮皇后复仇号留给了海浪的怜悯。同年11月,他带领一个登舰队登上皇家海军战舰,在肉搏战中牺牲。

1996年,安妮皇后复仇号的残骸被重新发现,躺在波弗特湾附近离岸1英里(1.6公里)的约28英尺(8.5米)的水下。从那以后,它一直是大型水下考古项目的重点,从沉船中找到了超过25万件文物。虽然黑胡子在放弃《安妮皇后复仇号时可能带走了大部分宝藏,但留下的许多物品让我们得以一窥18世纪早期海盗的生活。

到目前为止,已经在沉船中发现了31门大炮,这远远超过了同尺寸的船只通常的数量。这些大炮来自几个不同的欧洲铸造厂,反映了殖民地海盗船的典型特征——缴获和回收的枪支的混合。当几门大炮被发现时,仍然装有火药和子弹,这表明当船被遗弃时,它们已经准备好了行动。

沉船上的文物还包括一些医疗器械和补给品的残骸,根据关于爱德华·“黑胡子”迪奇的历史记录,他使用了一些当时最先进的医疗技术和知识,使他的海盗们保持战斗状态。

阿肯色号

1946年7月25日,美国军方在密克罗尼西亚的比基尼环礁进行核武器试验,“贝克”爆炸是“十字路口行动”的一部分。(图片来源:美国国防部)

“阿肯色号”是一艘无畏战舰,在美国陆军在太平洋赤道附近的马绍尔群岛比基尼环礁进行十字路口核试验计划时被原子弹爆炸故意击沉。

阿肯色号于1912年服役,并在第二次世界大战的欧洲和太平洋战场上作战。1946年,阿肯色号被派去执行最后一项任务:作为“十字路口行动”(Operations Crossroads)的目标舰队的一部分。“十字路口行动”是一系列的三次炸弹测试,旨在了解核攻击对海上船只的影响。

在“十字路口行动”(Operation Crossroads)的第一次测试射击后,一枚2.3万吨的钚炸弹从一架B-29超级炮台上投下,在目标舰队上空约500英尺(152米)的空中引爆,阿肯色号(Arkansas)号得以漂浮。但在第二次试验中,“阿肯色号”距离第二枚在水下90英尺(27米)深处引爆的2.3万吨钚炸弹仅750英尺(230米),这是第一个水下核装置。

其结果是一次意想不到的强大爆炸,立即产生了一个直径约300米的气泡,并将约200万吨的喷雾和海床碎片抛向空中。当气泡升出水面时,它被一个巨大的、由过热的喷雾组成的空心柱包围着。在上面贝克爆炸的照片中,水柱右侧的黑色条纹是两万六千吨重的阿肯色号军舰,它的船头被压在泻湖的海底,然后翻滚到汹涌的湍流中。

十字路口贝克爆炸被称为“世界上第一个核灾难”,几秒钟后爆炸,辐射污染的水和海底残骸开始下雨了目标船,和海啸的放射性水和雾远离爆炸的中心,滚涂的船只和核辐射的环礁——一个新的和令人震惊的发现。事实证明,要清除仍漂浮在水面上的目标船只的污染是不可能的,因此,“十字路口行动”(Operation Crossroads)的第三次核试验被取消。

今天,“阿肯色号”的残骸和其他几艘目标舰队的船只一起倒在比基尼环礁(Bikini Atoll)约180英尺(55米)的水下。“十字路行动”的一份报告描述了水下爆炸的冲击波是如何直接传递到水线以下船只的船体上的,阿肯色号似乎“被从下面巨大的锤击压碎了”。另一艘目标船,美国独立号航空母舰,仍然漂浮着,最终被拖回美国进行进一步研究,1951年在加州法拉龙群岛附近被秘密凿沉。

“阿肯色号”是比基尼环礁的几艘沉船之一,现在有很多潜水爱好者前来参观。根据加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们的说法,经过70年——大约10个最危险的核污染物的放射性半衰期——比基尼泻湖的水和沉船不再对游泳者或潜水员构成严重的辐射威胁。

但十字路口行动给环礁的土地留下了持久的影响,研究表明,核爆炸产生的放射性铯在那里的植被中积累,包括椰子和其他食用植物。因此,自核试验以来,比基尼环礁没有永久居民。

安提基特拉沉船

这台古希腊“计算机”被称为天球仪,它的用途一直让科学家们感到困惑。(图片来源:维基 百科)

1900年,海绵潜水员在探索希腊安提基西拉小岛上的一个岩石海湾时,在约150英尺(50米)的水下发现了一艘古代沉船。他们的第一次潜水发现了青铜雕像的手臂和其他引起考古学家兴趣的文物。1901年,在希腊海军和政府考古学家的帮助下,潜水员从沉船中找到了几十尊雕像和其他物品,包括3块被腐蚀的扁平青铜片——被称为安提基西拉机械装置的第一批碎片。

对安提基特拉沉船的研究表明,这是一艘罗马船只,在公元前70年至公元前60年之间从希腊和小亚细亚的罗马领地前往意大利的航行中沉没。这艘船很可能是在海湾躲避风暴时沉没的,它带走了大量的艺术品和其他可能是贸易商品、礼物或掠夺的宝藏。2014年对沉船进行挖掘后,一名研究人员将这艘船比作“漂浮的博物馆”。[图片中:探索有2000年历史的安提基西拉沉船的任务]

天球仪的古老齿轮和刻度盘构成了世界上最著名的考古文物之一,并展示了希腊和小亚细亚的复杂机械水平,只有在古代记录中有暗示。这个鞋盒大小的装置,由82个碎片重建而成,使用了30个青铜齿轮,由一个手动曲柄驱动,来移动7个指针,代表太阳、月球和刻在其表面的分区表盘周围的5个已知行星,近似于它们在天空中可见的运动。2014年发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究发现,这种机制早在公元前205年就开始了

刻在青铜外壳上的一些古希腊文字被揭示为该机制的用户手册,其中包括一种数学方法的描述,该方法基于太阴月和太阳年之间的关系,也就是所谓的梅托尼循环,来计算月亮和太阳的排列何时可能导致日食。铭文还包括对刻在机械表盘上的日历划分如何与启发现代奥运会的希腊田径比赛周期相关的解释。

与此同时,古代安提基特拉沉船继续为现代科学提供新的秘密。

潜水沉船2012年到2014年之间,在水下文物的Ephorate之间的合作项目在希腊和美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)伍兹霍尔,马萨诸塞州,回收餐具,导致锚和青铜矛,可能被女神雅典娜的雕像的一部分。他们还收集了该地点的空间数据,创建了沉船周围海床的3D模型,该模型将用于指导未来五年的潜水计划。未来的潜水将包括使用WHOI的潜水机器人套装探索沉船地点,该套装被称为“水下科学的钢铁侠”。

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