Förklarare: Hur upptäcker arkeologer glömda forntida monument?

den populära bilden av en arkeolog är någon som tillbringar större delen av sin tid på knä mödosamt gräva platser. Även om utgrävning fortfarande är en av arkeologins främsta forskningsmetoder, är det inte utan problem: det är långsamt, dyrt och kan täcka endast relativt små områden på en plats. Mest problematiskt av allt förstör det mycket av de bevis vi litar på.

i verkligheten använder arkeologer en mängd andra tekniker för att undersöka både enskilda platser och hela landskap. Till exempel kan flygfotografering av ett odlat fält avslöja dolda detaljer eftersom grödor mognar annorlunda i områden ovanför begravda väggar eller diken. Samtidigt kan den systematiska samlingen av artefakter från ytan av plöjda fält ge värdefulla artefaktuella bevis.

hur kan arkeologer se vad som är underjordiskt?

en serie tekniker som är tillgängliga för arkeologer är geophysical survey (eller ”geofizz” för fans av TV-show Time Team). Av de många geofysiska teknikerna som finns använder arkeologer i allmänhet fyra: magnetisk gradiometri, jordmotstånd, markpenetrerande radar (GPR) och magnetisk mottaglighet. Varje teknik mäter någon aspekt av marken under ytan. Genom att ta många avläsningar på ett vanligt rutnät och plotta resultaten kan information om den arkeologiska platsen fås utan att behöva gräva upp den.

de grundläggande teknikerna utvecklades till stor del i slutet av 1950–talet-60-talet men deras användning har revolutionerats av kraften i modern databehandling som gör det möjligt för oss att samla in och bearbeta enorma mängder data snabbt och med moderna mättekniker.

hög noggrannhet differential GPS kan ge koordinater exakt till ca 10mm. som ett resultat, vi har nu möjlighet att bygga bogserade matriser som kan kartlägga stora landskap snabbt och exakt. Detta är vad nyligen möjlig arkeologer att upptäcka den enorma raden av stenar på Durrington Walls nära Stonehenge, avslöjar dem att vara en del av den största överlevande sten monument under en bank som någonsin upptäckts i Storbritannien.

men många undersökningar utförs fortfarande med handdrivna maskiner och ger fortfarande spännande resultat som de som erhållits i sommar på Verulamium, Hertfordshire, av Community Archaeology Geophysics Group. Undersökningen har avslöjat rika radhus och mer blygsamma bostäder, vägar, ett tempel och eventuellt även akvedukten som levererade en del av stadens vatten.

vilka tekniker använder de?

magnetisk gradiometri mäter lokala variationer i jordens magnetfält. Det finns två källor till magnetism av intresse för arkeologer: termoremanens och magnetisk mottaglighet. I det förra fallet blir svagt magnetiska material som har utsatts för intensiv värme permanent magnetiserade på grund av påverkan av jordens magnetfält när de svalnar och kan sedan lättare upptäckas. Bra exempel inkluderar funktioner som keramikugnar.

i det senare fallet kan arkeologer mäta det magnetiska svaret hos ett prov på jordens magnetfält. I synnerhet jordar och sediment kan magnetiskt förbättras genom lågtemperaturbränning, organisk jäsning och andra processer. Ofta innehåller negativa egenskaper som gropar och diken sådana magnetiskt förbättrade jordar och kan detekteras med en magnetometer.

i en jordmotståndsundersökning passeras en elektrisk ström genom marken och motståndet mäts. För att kunna leda en elektrisk ström måste jorden innehålla vatten och salt. I praktiken tillåter tekniken arkeologer att mäta variationer i vattnet som finns i marken. Funktioner som solida väggar och ytbelagda vägar har vanligtvis låg fukthalt och därmed hög motståndskraft. Underjordiska funktioner som fångar fukt, såsom diken och gropar, har vanligtvis lågt motstånd, även om dessa är mindre lätt att upptäcka.

GPR fungerar genom att sända en mycket högfrekvent radiopuls i marken. En del av pulsen kommer att reflekteras tillbaka från ytor av olika lager av material i marken, såsom väggtoppar eller golv. Genom att mäta den tid det tar för pulsen att återvända, är det möjligt att uppskatta djupet av förändringen och så av funktionen.

en del av pulsen fortsätter djupare i marken och reflekteras av andra förändringar. Genom att flytta antennen över markytan i en linjär transekt är det möjligt att bygga upp ett radargram, i huvudsak en bild av reflektionerna längs transektens linje. Genom att ta flera tätt placerade transekter och stapla dem i en kub i programvaran kan vi skapa horisontella ”tidsskivor” bilder av reflektionsmönstret på olika djup.

magnetisk känslighetsundersökning utsätter en relativt liten volym jord för ett magnetfält och mäter det inducerade magnetiska svaret. Medan vi i gradiometri förlitar oss på jordens magnetfält för att inducera svaret, skapar denna typ av undersökning aktivt svaret och ger ett absolut värde för den samplade jorden. Det är användbart för att bestämma områden med magnetiskt förbättrade jordar orsakade av bränning och intensiv ockupation och kan ge användbar extra data vid tolkning av breda zoner för markanvändning.

om tid och pengar tillåter, med hjälp av flera tekniker kan skapa en ännu mer nyanserad bedömning av de överlevande arkeologiska fyndigheter. Till exempel kan stenbyggnader visa tydligt på en GPR-undersökning medan gropar och diken kanske inte visas alls men är uppenbara i en magnetometriundersökning.

svagheten i dessa tekniker är att tolkningen av resultaten ofta bygger på analogi med andra kända platser, och teknikerna kan inte ge säkra datum. Med hjälp av resultaten, i alla fall, gör det möjligt för arkeologer att exakt placera sina utgrävningsgravar för att svara på specifika frågor samtidigt som förstörelsen av den arkeologiska skivan minimeras.