“科技之光”打开理解古蜀文明的新维度

　　文| 王 哲

　　自2021年三星堆遗址3号祭祀坑的又一个令人着迷的三星堆之谜：青铜器上的一抹嫩黄被发现以来，故宫博物院与四川省文物考古研究院联合国内外科研团队，广泛开展古巴蜀及南丝绸之路起点地区出土青铜器物的科学认知与保护技术研究及示范工作，通过同步辐射、电化学监测、CT扫描等科学技术，解析古蜀文明的物质基因，逐步揭开有关三星堆青铜文明一系列跨时空谜题的面纱。

　　铅锡黄“穿越”了？

　　“3号坑内露出土层的青铜残片上的一抹黄色，让现场目击的所有考古工作者都备感意外和困惑。”故宫博物院文保标准部副研究馆员刘瀚文说，2021年在三星堆出土的部分青铜残片，表面局部呈嫩黄色，十分鲜亮，在显微镜下，蓝、绿、黄等多种颜色层次分明，宛如通透的玉石。

　　青铜器在长期埋藏过程中形成的锈蚀产物会呈现出不同的颜色，以蓝绿色系为主，但这种黄色物质以往从来没有发现过。经过第一次样品检测后，考古工作者发现这种罕见的化合物成分尤为特殊。

　　为了确保检测结果的准确性，故宫博物院文物保护专家紧急赶往考古发掘现场，除对青铜文物上的锈蚀再次取样外，还将周围的泥土等一并带回故宫博物院。通过调用拉曼光谱分析、X射线衍射光谱分析等多种检测手段，最终确定三星堆青铜器上黄色锈蚀物的主要成分为铅锡黄Ⅱ型。这种物质此前在文艺复兴早期的欧洲画作中，以及一些彩陶和珐琅器上发现过，是一种人工合成的颜料。在距今3000多年前的三星堆遗址出土青铜器上出现类似物质，让人匪夷所思。“经过我们的分析研究，三星堆青铜器表面的铅锡黄很可能是自然形成的锈蚀物，而不是人工合成的物质。现场还发现了粉末状的浅蓝白色锈蚀产物，我们判断其形成与埋藏环境中存在的焚烧情况以及埋藏的大量象牙有关。”工作站研究人员告诉记者，“部分粉末状锈蚀产物对器物结构和强度有一定的损伤，后续保护过程中应进行封护。”

　　据介绍，工作站先后对100余件三星堆青铜器表面锈蚀产物的种类与分层结构进行了全面分析，对青铜器的金属基体、锈蚀产物、附着物的组成与成分进行了科学揭示。

　　绘制“腐蚀时钟” 建立“健康档案”

　　考古发掘现场文物保存状况难以监测，是行业的“老大难”问题。

　　为破解这一难题，自2022年起，故宫博物院与北京科技大学组成联合团队，利用电化学监测设备测量环境腐蚀性等级及材料腐蚀速率，建立实时在线监测系统，绘制不同环境中青铜器的“腐蚀时钟”。

　　结果显示，半埋环境下几乎始终处于高腐蚀速率，全埋入土壤腐蚀速率次之，暴露于空气环境下腐蚀程度较低，库房环境下腐蚀速率最低，不发生腐蚀。从这一指标来看，半埋入土壤环境最不利于青铜器的保存。针对三星堆青铜器的复杂病害，自2022年4月起，故宫博物院团队在考古挖掘现场开始记录器物的保存状况信息，针对器物的宏观病害进行评估与记录，绘制病害分布图，并建立了首个量化评估体系。“我们给每件文物建立了‘健康档案’，就像人做体检一样。”刘瀚文在电脑上演示评估结果，屏幕上实时显示8号祭祀坑青铜器的病害热力图，“不同类型的器物病害存在一定的分布规律，容器类器物变形较为严重，太阳形器及神树没有完整器物，残缺断裂严重，眼形器由于器壁较薄矿化严重。”

　　三星堆青铜器在发掘过程中长时间暴露于空气中，颜色发生了明显变化。在这一过程中，器物是否受损、锈蚀物成分是否发生了不可逆的转变呢？工作站研究人员利用色度计，对祭祀坑发掘现场环境中青铜器物的颜色改变进行监测，并根据相关记录数据开展研究。“我们选取7号祭祀坑和8号祭祀坑中的典型青铜器物进行监测，大部分监测点数据都反映出器物表面亮度与色差呈正相关关系，同时发现环境湿度对于器物表面颜色的变化也有影响，温度对于颜色的影响较小。据此推断，器物出土后颜色改变，很大可能是由于器物表面水分的散失造成的。”四川省文物考古研究院馆员李思凡表示。

　　为了进一步验证，刘瀚文和同事设计了一系列针对三星堆青铜器的模拟失水实验，发现不同种类的锈蚀产物在失水过程中颜色变化均呈现相同的规律，即颜色逐渐变浅变白，色差逐渐增大并且亮度逐渐增高，最终达到稳定值。他们还利用拉曼光谱仪，对不同锈蚀产物在失水过程的不同阶段进行检测，结果证明，在快速失水颜色变化的过程中，锈蚀物的组成并未发生改变，器物颜色的变化主要是由于失水造成的。

　　最早使用的芯骨和条形芯撑技术

　　三星堆青铜器究竟是如何铸造的？铸造工艺如何？产地在哪里？这始终是外界关注的“三星堆之谜”，一直众说纷纭。

　　“由于三星堆铸铜作坊目前尚未发现，我们只能从青铜器本身‘反向突破’，近期有了突破性的成果。”四川省文物考古研究院副研究馆员郭建波告诉记者，故宫博物院联合北京科技大学、四川省文物考古研究院使用多种方法对三星堆青铜器进行显微观察与科学检测分析，通过工业CT扫描，从部分三星堆青铜器内部发现了芯骨和条形芯撑。

　　芯骨指的是在制作泥芯时加入有机质或金属质条状物，起到加固和支撑泥芯的作用，类似于现代建筑中的“钢筋”。条形芯撑横向贯穿包括器表、器壁和泥质内芯的整个器物，起到固定内芯位置的作用。三星堆青铜器中发现的芯骨为有机质和铜质，条形芯撑为铜质。

　　“在青铜神树树干、铜龙、青铜小立人等的制作中，普遍采用了芯骨和条形芯撑技术，这是目前国内发现的最早使用芯骨和条形芯撑技术的实例。”郭建波介绍说，“我们认为，当时铸造青铜器的工匠为了达到其造型的特殊需求，使用了这种技术，是三星堆自身的文化土壤催生了青铜器技术的创新发展。此前，国内发现的芯骨最早见于秦始皇陵出土青铜水禽的脖颈中，公元前4—5世纪的意大利和希腊的青铜器中也曾出现过类似的芯骨。”

　　在郭建波看来，正因为三星堆器物的独特造型导致铸造过程中产生的泥芯无法取出，这些保留下来的泥芯便成为接下来破解三星堆青铜铸造地的关键“密码”。

　　数字化虚拟修复赋予文物“新生”

　　三星堆青铜器大多存在变形、缺失、碎块的现象，为重现青铜器的历史风貌，故宫博物院与四川省文物考古研究院联合北京理工大学、中兵勘察设计研究院有限公司，利用传统方法结合三维重建和激光扫描技术，对10余件三星堆遗址出土的青铜器进行数字化采集与研究，基于数字化模型，使用次世代建模技术，对4件出土青铜器进行了数字修复，并产出了高品质、多精度的青铜器数字修复三维模型，以满足文物修复与博物馆展陈的实际需要。

　　国家社科基金重大项目“三星堆文化与中国文明研究”首席专家、四川大学考古文博学院教授黎海超介绍了如何跨越人文科学与自然科学的界限，将考古与科技有机融合是学科面临的难点。走出三星堆，以多学科视角系统化复原各类高等级遗存的来源脉络，将为解决三星堆之谜提供全新视角，为探索中华文明多元一体格局、中华文明与世界文明跨时空对话，贡献坚实的理论与实证支撑。

　　故宫博物院与三星堆的这场科技奇缘，从锈蚀物研究到绘制“腐蚀时钟”，从芯骨反推铸造工艺与产地到数字化虚拟修复，文物保护专家们正在改写考古学的叙事方式，重塑考古学的边界，用数字智慧解码失落的文明密码。

　　当三星堆青铜器“铅锡黄”的成因逐渐明晰，铸造工坊的谜团逐渐揭开，科技考古的力量正在打开理解古蜀文明的新维度。