Công nghệ như radar xuyên đất cho phép các nhà khảo cổ “nhìn vào quá khứ”

Sớm thôi, có thể con người sẽ mãi mãi không còn tiếp cận được với các nền văn minh bị chôn vùi dưới lòng đất nữa. Do đó, các nhà khảo cổ đang nhanh chóng chuyển sang sử dụng một công nghệ mới - công nghệ quét mặt đất mới nhất.

Ở trung tâm của Siena, Ý có một nhà thờ đã tồn tại gần 800 năm. Một lớp đen trắng bằng đá nặng, những bức tượng được cắt gọt tinh xảo và những bức tranh khảm phong phú, công trình kiến ​​trúc hùng vĩ này – hiện được hơn một triệu khách du lịch ghé thăm mỗi năm – dường như sẽ là một vật cố định vĩnh viễn trong quá khứ, hiện tại và tương lai của thành phố. Hầu hết mọi người gọi nó một cách đơn giản là “thánh đường”. Nhưng Stefano Campana – một nhà khảo cổ học 53 tuổi tại Đại học Siena – lại gọi nơi này theo một cách khác: “một nhà thờ hiện có thể nhìn thấy được”.

Campana đã chứng kiến ​​nhiều cuộc khai quật. Nhưng đối với ông, khảo cổ học không phải lúc nào cũng là đào bới quá khứ. Khảo cổ học còn có thể là “nhìn xuống” quá khứ bằng cách sử dụng một loạt thiết bị điện từ có độ nhạy tốt. Một thiết bị mà Campana sử dụng là radar xuyên đất, hoạt động bằng cách truyền sóng tần số cao vào trái đất để phát hiện những “dị thường” – các đặc điểm dưới bề mặt có khả năng là kiến ​​trúc – trong các tín hiệu phản hồi lại.

Vào đầu năm 2020, khi lệnh phong tỏa do Covid khiến các địa điểm du lịch ở Ý vắng bóng đám đông, Campana và các cộng sự của mình đã được phép khảo sát các chi tiết bên trong của nhà thờ Siena. Sử dụng các công cụ ban đầu được phát triển để nghiên cứu sông băng, mỏ và mỏ dầu, họ đã dành nhiều ngày để quét sàn đá cẩm thạch và các bức tranh khảm phức tạp để tìm kiếm các bức tường và nền móng dưới lòng sâu. Lúc này, Campana và nhóm của ông đã có cơ hội tìm thấy bằng chứng về các công trình kiến ​​trúc trước đây, bao gồm, một nhà thờ bí ẩn được xây dựng ở đó gần 1.200 năm trước, ẩn nấp như một cái bóng trong dữ liệu radar.

Sau khi đạt được thành công trong thời gian phong tỏa ở Ý, Campana và các cộng sự bắt đầu suy nghĩ về những khả năng khác có thể đạt được với công nghệ này. Sóng radar xuyên mặt đất di chuyển với tốc độ bằng một phần tốc độ ánh sáng, do đó toàn bộ quá trình – truyền, phản xạ, ghi – chỉ mất nano giây. Với những công cụ mới này, khảo cổ học không còn là một hoạt động cố định, giới hạn ở một địa điểm nữa; ngay cả khi phóng với tốc độ cao trên đường cao tốc, các nhà khảo sát hiện trường vẫn có thể tạo ra một bức ảnh chụp nhanh chính xác về những gì nằm ở bên dưới đá cuội, gạch, kẹo cao su và rác thải hàng thế kỷ.

“Chúng tôi nghĩ là, tại sao không quét mọi thứ?” Campana nhớ lại. “Tại sao không quét tất cả các quảng trường, tất cả các con đường, tất cả các sân ở Siena?”. Không giống như nhà thờ và “cái bóng” của nó, những địa điểm hằng ngày này lại không được bảo vệ, điều đó có nghĩa là việc xây dựng và phát triển hiện đại có thể sẽ phá hủy những công trình ẩn ấy. Trong trí tưởng tượng của công chúng, những nơi này được Campana gọi là “những khung cảnh trống rỗng” – những địa điểm bị coi là không quan trọng đối với câu chuyện của con người. Và ông muốn thay đổi điều đó. Campana đã hợp tác với Geostudi Astier – một công ty khảo sát địa vật lý ở Livorno – để triển khai một sáng kiến ​​mang tên Sotto Siena (“Dưới Siena”). Đúng như từ viết tắt của nó – SoS, dự án này nhằm mục đích tạo ra một hồ sơ khảo cổ hoàn chỉnh về Siena trước khi nhiều phần lịch sử có ý nghĩa sâu sắc hơn nữa của thành phố bị tàn phá.

Siena qua con mắt của Campana là những thế giới chồng chéo. Khi sải bước lên cầu thang và xuống các con hẻm, đi qua các nhà hàng và quảng trường, ông giải thích rằng radar có thể phát hiện ra những bức tường móng bên dưới những con phố đông đúc và những khu vườn sau nhà. Các cửa hàng ở góc phố có thể giấu tàn tích Etruscan dưới máy tính tiền của họ. Ngay cả những công trình kiến ​​trúc tạm thời đã bị mất từ ​​lâu do chiến tranh, hỏa hoạn và lịch sử cũng có thể được phát hiện lại bằng radar. Ông cho biết, một số bản quét SoS đầu tiên đã tìm thấy bằng chứng về các gian hàng nhỏ ở Quảng trường Piazza del Campo – có thể đã được dựng lên để tổ chức các hội chợ và lễ hội công cộng từ thế kỷ 15.

Khi tác giả bài viết và Campana đến nơi, một chiếc xe tải chở hàng màu trắng đang đợi họ. Campana giới thiệu về Giulia Penno và Filippo Barsuglia – các nhà địa vật lý từ Geostudi Astier – những người đang dỡ thiết bị cho cuộc khảo sát tối hôm đó. Các thiết bị để quét thành phố của họ bao gồm một chiếc xe điện có kích thước bằng một chiếc xe golf và một loạt các hộp kín, được đính kèm các cổng và dây điện. Những chiếc hộp này chứa một số giá đỡ nặng đựng thiết bị radar mà nhóm họ sẽ kéo cách mặt đất vài inch. Ăng-ten Wi-Fi sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến một máy tính xách tay. Do các tín hiệu vệ tinh trên những con phố ngoằn ngoèo của Siena khó có thể tin tưởng được, vì vậy hệ thống được trang bị dẫn đường quán tính, sử dụng con quay hồi chuyển và gia tốc kế để theo dõi mọi điểm dừng và rẽ.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu với việc quét nhanh công viên. Penno cầm lái và bắt đầu cuộc khảo sát của mình, khéo léo di chuyển chiếc xe quanh những chiếc ghế dài, cột đèn, thùng rác và đôi khi là những cư dân Siena đang bối rối trước hình ảnh lạ mắt. “Cô ấy giống như một họa sĩ,” Campana nói.

Khi Mặt trời lặn, nhóm nghiên cứu lái xe về phía quảng trường Piazza Salimbeni của Siena – nơi có ngân hàng lâu đời nhất thế giới. Trên đường đến đó, thiết bị gặp trục trặc trong quá trình ra vào – một vấn đề về tín hiệu, Penno giải thích. Barsuglia cho biết, giải pháp là lái xe xung quanh theo mô hình hình số 8 lớn để kích hoạt quá trình hiệu chỉnh lại thiết bị.

Với SoS, quá trình phân tích dữ liệu mất vài tuần. Hàng gigabyte dữ liệu phải được xử lý cho từng đoạn đường và quảng trường, khớp những gì nằm bên dưới với tọa độ địa lý chính xác của nó. Và phần mềm trực quan hóa đã hoàn thành công việc này, đưa những khám phá của nhóm nghiên cứu lên bản đồ vệ tinh được cập nhật. Những cái nhìn thoáng qua ban đầu của nhóm nghiên cứu về những gì dường như là đặc điểm cấu trúc đã có ý nghĩa về mặt khảo cổ học. Họ tìm thấy vô số đường ống hiện đại và vô số đống gạch xây trong lịch sử, rất có thể là những cột trụ từ các tòa nhà đã bị san bằng từ lâu.

Dù nghe có vẻ như một trò chơi, SoS có thể sẽ mang lại điều gì đó hấp dẫn và ý nghĩa cho việc điều tra khảo cổ học trong thế kỷ 21. Các công cụ và phương pháp của ngành này đang chuyển sang các phương tiện ngày càng phức tạp và ngày càng dễ sử dụng hơn để tìm kiếm, lập bản đồ và bảo tồn các di tích lịch sử của con người. “Vấn đề của việc khai quật là nó có thể phá hủy thứ bạn đang nghiên cứu”, Eileen Ernenwein – giáo sư tại Đại học bang East Tennessee và là đồng biên tập của tạp chí Khảo cổ học – nói. “Bạn có thể ghi chép rất xuất sắc, lưu giữ hồ sơ tốt và bảo quản hiện vật bạn tìm thấy, nhưng bạn sẽ không bao giờ có cơ hội khai quật lại nó một lần nữa”.

Tiềm năng của các công cụ khảo sát mới này, cả về độ chính xác và tốc độ, đã truyền cảm hứng cho các nhà khảo cổ học như Stefano Campana mơ về những gì trước đây tưởng chừng như một câu chuyện cổ tích. Nếu dự án SoS có vẻ đầy tham vọng, với mục tiêu khám phá mọi thứ bên dưới bề mặt của toàn bộ thành phố châu Âu, thì đã có những nhà khảo cổ học khác trên lục địa này đang chuẩn bị cho một dự án lớn hơn nhiều.

“Khách du lịch thường không nhìn thấy hoặc hiểu được sự phong phú của một cảnh quan như thế này,” Immo Trinks nói, chỉ về một cánh đồng trống lộng gió và ảm đạm. Nơi đây cách Vienna 25 dặm về phía Đông, trong – hoặc trên – tàn tích của một thành phố tên là Carnuntum, nơi từng nằm dọc biên giới phía bắc của Đế chế La Mã. Thành phố đã bị bỏ hoang từ nhiều thế kỷ trước, và 99% địa điểm vẫn chưa được khai quật. Nhưng Trinks đã nhìn thấy mọi bức tường và ô cửa của Carnuntum, mọi con đường và quảng trường của nó mà không hề phải đào một cái hố nào. “Một tòa nhà La Mã rất lớn đã được phát hiện ở đây,” ông nói và chỉ tay ra ngoài trời. “Đây là một thị trấn La Mã đông đúc.” Ông mô tả một chuỗi các công trình mà họ dường như đã đi qua trong vài phút – các sảnh và phòng của chúng chỉ được biết đến nhờ dữ liệu điện từ.

Năm 2000, khi Trinks còn là nghiên cứu sinh, ông và các đồng nghiệp đã lập một kỷ lục về tốc độ cho ngành khảo cổ học tại Carnuntum. Làm trợ lý tại địa điểm này, ông đã giúp lập bản đồ gần 15 mẫu Anh trong một ngày bằng cách sử dụng từ kế, hoạt động bằng cách phát hiện những khác biệt nhỏ về cường độ từ trường giữa một bức tường gạch và đất xung quanh nó. Kể từ đó, Trinks là thành viên của một nhóm các nhà địa vật lý quốc tế hoạt động nhằm thay đổi ngành khảo cổ học hiện đại. Ông giảng dạy tại Đại học Vienna và cho đến gần đây, ông giữ chức Phó Giám đốc Viện Khảo cổ học và Khảo cổ ảo Ludwig Boltzmann.

Đối với Trinks, việc sử dụng các công cụ điện từ để ghi lại và cứu vãn quá khứ của con người là một trách nhiệm đạo đức. Ông chỉ ra rằng trên toàn thế giới, các địa điểm khảo cổ đang biến mất dưới làn sóng đô thị hóa và phát triển kinh tế không ngừng, chưa kể đến biến đổi khí hậu và xung đột quân sự. Chỉ riêng ở châu Âu, các thị trấn La Mã chưa bao giờ được khai quật đã bị che khuất dưới các siêu thị và cửa hàng lớn. Trên toàn cầu, những ngôi làng thời đồ đá chưa được lập bản đồ đã bị xóa sổ bởi đường cao tốc, sân bay và nền nông nghiệp công nghiệp. Mỗi năm, nhân loại ngày càng mất đi nhiều di sản của mình. Nhưng giờ đây, toàn bộ cảnh quan có thể được lập bản đồ trong vài ngày bằng cách sử dụng các phương tiện địa hình, dữ liệu được xử lý gần như theo thời gian thực với sự hỗ trợ của thuật toán nhận dạng đối tượng địa lý và phần mềm xử lý hình ảnh, một khả năng có thể đạt được: Chúng ta có thể sắp có được một bản đồ tổng thể về tất cả các ngành khảo cổ học, ở mọi nơi trên Trái đất.

“Chúng tôi muốn lập bản đồ tất cả” Trinks nói. “Bạn không chỉ lập bản đồ một biệt thự La Mã. Bạn không lập bản đồ một tòa nhà riêng lẻ. Bạn đang lập bản đồ toàn bộ thành phố. Bạn đang lập bản đồ toàn bộ cảnh quan – và hơn thế nữa”.

Khúc Liên