作者：海姆·沃茨曼
米吉多遗址——米吉多遗址以圣经战役和壮观宫殿的遗址而闻名，如今是一个俯瞰以色列耶斯列谷的尘土飞扬的土堆。这里也是考古学中最激烈的辩论之一的场所——关于《圣经》中关于以色列第一个联合王国的记载的历史真实性的争议。
据说古代米吉多是公元前十一世纪和十世纪大卫王和他的儿子所罗门统治的王国的关键行政和军事中心。但《圣经》的叙述受到了特拉维夫大学的以色列·芬克尔斯坦等考古学家的挑战，他们认为大卫和所罗门并没有统治铁器时代的帝国。相反，他们认为，大卫和所罗门统治着一个弱小且影响力不大的王国，而米吉多的鼎盛时期是在联合王国分裂近一个世纪之后。
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与这场辩论相关的重要证据正在被考古学家和自然科学家之间独特的合作所发掘，他们在米吉多遗址和以色列其他几个重要遗址并肩工作。“过去，考古学家和科学家经常一起工作，但那是两条平行线，”以色列拉马特甘巴伊兰大学的考古学家阿伦·梅尔说。他说，发现物可能需要数月甚至数年才能送到实验室，结果也需要同样长的时间才能返回。“最重要的是，有时样本采集不正确。”
米吉多遗址的挖掘工作有所不同。化学家占团队二十几名挖掘人员的一半，该团队由芬克尔斯坦和史蒂夫·韦纳领导，史蒂夫·韦纳是一位专门研究矿化组织的结构生物学家，也是以色列雷霍沃特魏茨曼研究所金梅尔考古科学中心的负责人。在欧洲研究委员会五年内价值 300 万欧元（400 万美元）的资助下，这对搭档希望他们在米吉多遗址和其他地方的工作将表明，这种密切合作的模式应成为考古学的规范。
“这绝对是考古学的未来方向，”加州大学洛杉矶分校的考古学家兰·博伊特纳说，他在南美洲工作。“这部分与分析工具的小型化和成本降低有关，以及考古学兴趣的复苏，尤其是在渴望走出实验室的资深科学家中。”
化学线索
考古学家接受培训，用肉眼识别地层——代表特定居住时期的埋藏层。例如，黑色条纹可能是燃烧层——根据其大小，可能是炉灶或城市遭到洗劫的证据。埋在地层中的人工制品和陶器也可以作为定义和确定其年代的标记。但化学分析可以为画面添加更多细节。
“化学分析可以区分肉眼看起来相同的土壤层。”
当《自然》杂志十月份访问米吉多遗址时，挖掘人员正在使用刷子、镊子和茶匙将沉积物样本收集到小塑料瓶中，然后将它们带到现场边缘折叠桌上设置的红外光谱仪。光谱仪产生的化学线索为挖掘人员收集更多样本提供了即时反馈。
韦纳解释说，化学分析可以区分肉眼看起来相同的土壤层。例如，在本月发表的一篇论文中，他和他的同事展示了红外光谱法如何揭示看似相同的方解石层（碳酸钙的一种形式）的不同起源（L. Regev 等人，J. Archaeol. Sci. 37, 3022-3029; 2010）。在 500°C 以上燃烧的木材会产生方解石，尽管该矿物也可能来自熟石灰石，用于建筑用石灰，并且存在于用于制造泥砖的土壤中。每种类型的方解石都有独特的红外特征，提供信息，帮助考古学家区分地板、墙壁或窑炉。
在米吉多遗址的另一部分，韦纳指出了一层富含二氧化硅 (SiO2) 的物质，这种物质在植物细胞内和周围积聚。这些“植物硅酸体”层标记了植被生长或储存的位置。韦纳和他的团队计算出，现在只有 3-5 厘米厚的这一层，最初大约有一米深。他们最初的假设，基于在其他地点的类似发现，是该区域曾被用作动物围栏。但对植物硅酸体的分析表明，它们都来自驯养的草。由于草食动物的粪便预计会含有很高比例的野生植物，因此植物硅酸体似乎证明动物饲料或谷物被储存在该地点。
放射性碳定年法的专家通常在实验室里工作，现在也开始亲自动手。魏茨曼研究所的核物理学家伊丽莎贝塔·博雷托经常参与挖掘工作，人们可以看到她和团队的其他成员一起跪在地上刮取样本。“即使不是唯一一个，我也是我这个领域中少数几个在坑里挖掘的人之一，”她说。“但这至关重要。”
博雷托的博士生迈克尔·托佛罗在米吉多遗址的东南部地区挖掘时，出土了一个装满小麦颗粒的陶罐。在仔细拍照并记录发现的背景后，他将谷粒收集在一个小瓶中，以便将它们送到国外的粒子加速器设施进行年代测定。博雷托目前正在为她在魏茨曼研究所的实验室购买一台粒子加速器。这台预计耗资约 200 万美元的机器应该会在 12-18 个月内准备好进行放射性碳定年工作。博雷托说，在当地挖掘地点附近拥有一台加速器将有助于更快地产生结果，她的团队将能够在从挖掘到加速器的每个阶段监督样本，防止污染，否则可能会对分析产生怀疑。
博雷托解释说，她之所以在现场，是因为了解样本的确切来源是获得最准确年代测定的关键。例如，小麦颗粒和木炭碎片通常用于确定在同一地点发现的陶器碎片的年代。但是，如果不了解地层学，就很容易忽略在特定层中发现的谷物或烧焦的木块实际上来自其他地方的证据，这使得它们无法用于确定相邻样本的年代。而且，如果移除用于分析的碳样本实际上包含来自多个来源的物质，则可能会完全扰乱年代测定。
让科学家在现场可以帮助考古学家更快地决定在哪里挖掘以及采集哪些样本，并最终产生更有用的分析结果。“现场的科学家可能会提出与考古学家不同的问题，”德国海德堡大学的考古学家约瑟夫·马兰说，他专门研究古希腊遗址。“这与考古学家定义问题，然后请科学家来解决特定问题是不同的。”
马兰说，据他所知，科学家与考古学家一起进行实际挖掘的做法是以色列独有的现象。他说，作为一个拥有丰富考古遗址和小国和强大的科学基础的国家，以色列的科学家可能比其他国家的科学家更容易在挖掘现场花费较长时间。
但韦纳希望这种合作方法能在其他地方流行起来。今年早些时候，他出版了一本书《微观考古学：超越可见的考古记录》，讲述了考古学和分析科学的结合，他希望这本书能启发其他挖掘工作。
韦纳说，过去，很少有科学家愿意在野外花费大量时间。他说，使合作成功的关键是“将正确的分析工具与揭示微观记录的挑战相匹配，而不会极大地减慢挖掘速度”。