两千年前，一场风暴将一艘罗马船只推向了偏远的希腊安提基特拉岛北侧的陡峭岩壁。船只沉没， μαζί με τόνους θησαυρούς: 货币、黄金首饰、数十尊大型大理石和青铜雕像，以及一个非凡的青铜机械装置，现在被认为是第一台模拟计算机。
沉船残骸位于海底 165 英尺深处，直到 1900 年才被人触及，当时有一天，一些潜水员偶然发现了它。潜水员的装备仅仅是一个头盔和一根连接到水面以供空气的长管；他们费力地才到达这艘腐朽的船只。其中一人死亡，另外两人瘫痪。
下一次探险直到 1976 年才到来。雅克·库斯托和他的船员使用标准水肺潜水设备探索了该地点。为了留出上升时间，上升必须缓慢以避免“减压病”——体内氮气的快速膨胀会破坏神经并致人死亡——潜水员每次潜水只能在水底停留宝贵的几分钟。
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去年十月，在前往安提基特拉岛的新探险中，海底的有限时间消失殆尽。探险家菲利普·肖特从借来的船只“Petros Iro”号的船尾走下，身穿一套带有多个气罐的计算机控制呼吸系统，称为闭路循环呼吸器。这种设备降低了氮气在组织中积聚的速度，使他能够在折返前探测沉船一个半小时。在如此长时间的潜水后，返回的上升仍然必须缓慢；肖特带上了一本杂志，以便他可以在计划的上升停留点阅读。在为期两周的潜水中，肖特和他的探险伙伴们发现了各种各样的结壳物体，从双耳陶瓷罐到七英尺长的青铜矛。
在肖特和其他人进行了多次往返之后，伍兹霍尔海洋研究所的爱德华·奥布莱恩对一种更先进的技术进行了测试。在希腊海军舰艇“Thetis”号上，他爬进了一个闪闪发光、肌肉发达的外壳，名为“外骨骼潜水服”，使他看起来像是钢铁侠和巴斯光年之间的某种东西。在阳光明媚的上午 10:40，他从“Thetis”号被放入海浪中，下降到 200 英尺深处，就在沉船地点附近。这套潜水服保持了地表气压，使潜水员能够在水下停留数小时，并直接返回水面，而无需停止……或阅读。“你没有任何压力或深度的感觉，”奥布莱恩在兴高采烈地返回船上后惊呼道。“五十英尺的感觉和 200 英尺一样，除了 200 英尺可能更暗一些。”
肖特和奥布莱恩使用的设备象征着海洋科学家现在可以支配的强大技术。他们正在迅速而巧妙地将其他专业的创新技术应用于增强自身能力。“外骨骼潜水服”最初是为那些必须在数英里长的水和污水隧道中跋涉的工人设计的，但现在 J. F. White Contracting 公司已将其改装用于海洋考古。
因此，许多以前难以到达的珍贵遗址现在正在开放探索，在几周内取得的发现，在不久前可能需要数年时间。例如，在希腊的帕夫洛佩特里，有史以来发现的最古老的水下港口城镇遗址，潜水员在水面下几英尺处推动了一个小型光学测绘仪，拍摄了数千张数字三维照片。软件将它们拼接在一起，揭示了水下的房屋、街道、贸易中心和坟墓，这些构成了一个完整的、4000 年前的海滨城镇。在西西里岛附近的埃加迪群岛附近的挖掘工作中，公元前 241 年，在第一次布匿战争的最后一场战役中，罗马和迦太基的船只沉没在那里，声纳扫描仪精确定位了十几艘水下沉船。配备强大、灵活夹钳的机器人潜艇捕获了各种战斗装备，并将其提升到水面。
我在安提基特拉岛与潜水员和探险队成员一起度过了一个多星期，在船只和岸边之间来回穿梭。一天晚上，率领这次考察的伍兹霍尔海洋考古学家布伦丹·福利坐在码头上方通风的悬崖边储藏室接受采访。他身后的墙上是最初几天的战利品——该遗址有史以来制作的第一张照片地图的大幅打印件。“我们正处在一个新时代的开端，”他告诉我。
“我们可以更快、更准确地覆盖更大的区域。而且请记住，”他继续说道，“沉船是凝固在时间瞬间的考古遗址。它们与陆地遗址不同，陆地遗址不断遭到掠夺、重建和以其他方式破坏。例如，青铜雕像在过去的时代经常被熔化以制造大炮，但在海底可以找到完整的；博物馆中最好的古代雕像大多来自海洋而不是陆地。”
因为时间在沉船上停止了，所以数千年来未被触及的物体可以为过去的社会提供重要的文化和科学见解。现在实现这一承诺的机会更大了。“过去，在海洋考古学中，水下作业一直是个问题，”英国诺丁汉大学的考古学家乔恩·亨德森说，他曾共同领导帕夫洛佩特里探险队。“这不再是问题了。我们已经向前迈进了。”
安提基特拉岛的自动测绘
这项新技术非常强大，它正在开启宏伟的新梦想。其中之一是相对快速地绘制整个深海海底区域的地图，使用一支小型自主水下机器人载具舰队。例如，福利希望绘制克里特岛和希腊大陆之间整个爱琴海海底的地图。该地区 5000 年来一直是繁忙的海上交通走廊，携带声纳的机器人应该能够很容易地看到海底的宝藏。在一项实验中，福利在短短 10 天内发现、确认并录像了 10 艘可能的沉船。
过去，海洋考古学家不得不使用手动工具，如卷尺和带有绳子的木框架来制作网格，以指示物体可能位于何处以及它们之间可能存在何种关系，从而费力地绘制出潜在的遗址地图。绘制或挖掘超过 100 英尺的深度很快就变得有问题，因为潜水员只能在水下停留几分钟，然后就必须再次上升。
在安提基特拉岛，悉尼大学的一队工程师从一艘简陋船只的船尾将一对黄色鱼雷放入清澈的爱琴海海水中。然后，研究人员放出了机器人，让它去寻找海底。团队负责人奥斯卡·皮萨罗不必操作这辆名为“天狼星”的自主水下航行器，因为它自行遵循预先设定的任务。“天狼星”在沉船遗址上方 10 英尺处滑行，进行了 40 次平行的、重叠的运行——像割草机一样——沿途发射频闪灯，以照亮海底，供其立体相机使用。该航行器借助 GPS 信号，知道自己的位置在三英尺左右的范围内，但它通过将每张图像的数据与其自身的速度、深度和方向数据相结合，获得了关于每块岩石、凹陷和突起的更精确的位置信息。每一点信息都用于进行校正和调整。例如，如果在一张图像中一块岩石后面有阴影，那么另一张来自另一个角度的图像就会填补阴影。
尽管一个三小时的会话，再加上几个小时的计算机工作，就足以拍摄旧沉船的完整肖像，但该团队又进行了两次扫描，以提高精度。最终的合成图像包含 50,000 张单独的照片，每张照片的精度都达到十分之一英寸。而且图像是三维的，因此可以倾斜并从侧面观看。
团队成员斯特凡·威廉姆斯说，几年前在其他地方进行的类似范围的调查需要一个多月才能完成。他的小组在一个周末内完成了三次。
呼吸与再呼吸
一旦测绘完成，潜水员就可以下降到特定的地点，如果需要，可以反复下降。1900 年到达海底的海绵潜水员在那里只待了大约三分钟，尽管即使这样也足以回收一台古代模拟计算机，现在称为安提基特拉机械装置。深潜是危险的，因为巨大的水压会将人体组织中的气体压缩到其通常体积的很小一部分。人体的细胞会通过使用潜水员吸入的氧气瓶中的空气来填充组织并抵抗压力，从而进行补偿。这意味着人体必须应对大量的空气，主要是氮气。一个人在水下停留的时间越长，积聚的气体就越多。
最大的威胁是，当潜水员开始上升时，组织中的气体会释放和膨胀，就像打开的汽水瓶中的气泡一样。潜水员必须缓慢上升，以便气体缓慢逸出；如果他们上升太快，它们会在血液中形成气泡，从而阻塞小血管中的血液循环，并损害神经和器官。氮气尤其麻烦。
在狭窄的潜水船上，肖特需要搬运大约是普通水肺潜水任务两倍的装备，扭动身体并转身才能将所有装备都穿在身上。与标准水肺潜水中使用简单的金属氧气瓶不同，循环呼吸器从肖特拉到背后的两个气瓶中吸气，一个装有氧气，另一个装有氦气、氧气和氮气的“混合气”。循环呼吸器吸入潜水员呼出的气体，去除二氧化碳，然后注入氧气以补充潜水员已使用的氧气。软件监控氧气水平，实际上为潜水的各个阶段创建定制的气体混合物。
每天晚上还需要一个小时的工作来拆卸、清洁和重新组装高科技设备。“我承认我对这些东西完全有强迫症。它必须恰到好处，”肖特跪在气罐和控制它们的腕式计算机显示器旁说道。“当一切都运转良好时，就没问题。但是你必须保持警惕，并为出现问题时该怎么做做好准备，比如电子设备出现问题。这就是你需要接受培训的原因——可能的紧急情况。”
索蒂里欧之矛
在早期的潜水中，一种技术含量较低但非常有用的工具是水下金属探测器。经过 2000 年，船只的木制部件已大部分溶解，大多数文物都埋在沙子和沉积物中，其中许多文物都“固结”了——包裹在碳酸钙和其他矿物质中，因此它们看起来像白色的大石头。
就像在陆地上一样，当棒状探测器发现金属物体时，会发出嗡嗡声。在最初的几天里，潜水员探测到几个强烈的信号，并放下涂成黄色的石头，以标记热点，供以后搜索。
在等待了随后的几天每小时 30 英里的风速和 8 英尺高的海浪后，潜水员亚历克斯·索蒂里欧回到了标记区域，开始挖掘。在这里，水的劣势变成了优势。干燥的地面通常很坚硬，需要陆地考古学家用铲子、泥刀，最后用刷子慢慢地从遗址中挖掘文物。但在海上，“地面”是柔软的，很容易被潜水员的手扫走。可以轻松地挖掘沟槽，吸水软管可以将淤泥和沙子吸上来并倾倒在其他地方。索蒂里欧用戴着手套的手一挥，就扫走了几英寸厚的淤泥。又一挥，一根青铜矛的尾端出现了。他沿着矛杆继续扇动，最终找到了又大又尖的矛尖。总的来说，这根完整的矛有七英尺长。
团队中的考古学家认为，这根矛太重了，不可能是武器，它可能曾经握在一个巨大的青铜战士雕像手中，这个雕像仍然埋在遗址中。潜水员还捞起了一个大约一英尺半高的红色赤陶罐，可能用于盛酒。他们发现了一个用于捆扎船只索具的青铜环，以及两个来自罗马床的装饰环。潜水员用手提袋捞起较小的物体。对于矛等较大的物品，他们打开了随身携带下去的扁平管子，用其中一个氧气瓶中的空气将其充气，然后将它们绑在物体上，轻轻地将它们漂浮到船上。
然而，最令人感兴趣的发现是在 600 英尺之外——距离主沉船足够远，潜水员认为他们发现了第二艘船，它可能与第一艘船一起航行。在那里，他们发现了一个第二根锚、一段铅管（可能来自船只的舱底泵）和一堆看起来从未被打扰过的罐子。它们的形状和标记表明它们来自四个港口：帕加马、以弗所、科斯和罗德岛——与在主船上发现的四种品种相同。
当陆地上确认了这些罐子的来源后，希腊水下文物管理局的探险队负责人 Theotokis Theodoulou 兴奋地宣布：“这个地方仍然有很多秘密。我们想一次又一次地回来揭开它们。”
卓越的外骨骼潜水服
如果下一次旅行成行，进展可能会更快，这要归功于在安提基特拉岛潜水期间推出的最受关注的新技术：外骨骼潜水服。
由于恶劣的风天气延误了两周后，10 月 7 日，身穿外骨骼潜水服的奥布莱恩被从“Thetis”号的甲板上吊起，用缆绳放入海浪中。这是这套潜水服的首次任务，由 Nuytco Research 公司制造。“第一次在海水中使用，”拥有这套潜水服的 J. F. White Contracting 公司的吉姆·克拉克惊呼道。
当奥布莱恩入水后，操作员解开了缆绳，他下降到 200 英尺深处的海底，靠近沉船。在那里，他让这套潜水服经历了各种考验。它有 18 个柔性关节，可以让人体的手臂、腿部和躯干进行自然的运动。如果需要，奥布莱恩可以跪下、俯卧在海底，并扭曲成工作潜水员经常发现的各种姿势。
真正的令人兴奋之处并非来自潜水服的强度和灵活性，而是它在整个潜水过程中都能使人体保持地表压力——体内没有压缩气体，也不会发生减压病。
在短短几分钟内返回水面并爬出甲板上的潜水服后，奥布莱恩站在船的栏杆旁告诉我，这次体验与水肺潜水完全不同。当天晚些时候，希腊海军军官福蒂斯·拉扎鲁驾驶这套潜水服下潜到 200 英尺深处。
在陆地上，这套由金属和合成材料制成的潜水服重达 500 多磅，但在水中却轻如鸿毛，几乎呈中性浮力。它可以使潜水员在水下 1000 英尺深处保持地表气压，大大扩展了人类可以在不被困在潜水器内的情况下工作的深度。
考古学家已经在讨论使用外骨骼潜水服来搜索大片未受干扰的海底区域——低于渔民拖网的深度，大约 300 英尺。在未来的潜水中，这套潜水服将配备专门设计的吸水软管，使其人类驾驶员能够一次数小时地从沉船中吸取沙子和淤泥。研究人员希望在今年的一次新任务中使用外骨骼潜水服，以继续安提基特拉岛的挖掘工作。
帕夫洛佩特里的原型
早期的行动为安提基特拉岛奠定了基础。“天狼星”机器人载具的前身实际上是为帕夫洛佩特里探险队开发的，该探险队旨在调查希腊伯罗奔尼撒半岛末端拉科尼亚南部海岸沿线 10 到 15 英尺水深下的异常结构。这些遗址于 1968 年被发现，但只进行了粗略的测绘和部分挖掘。2009 年，考古学家乔恩·亨德森抵达进行详细考察。
工程师将两个高分辨率摄像头安装在一个箱形框架上，潜水员在水下结构上方的重叠路径中推动该框架。软件将数千张照片与有关钻机的速度和位置的信息相结合，创建了海底的精确照片拼接图——所有这些都无需绳索和卷尺。
照片拼接图首次真实地展现了海底的情况：一个完整的城镇，街道纵横交错，分布着 15 座建筑物、装满罐子的房间和坟墓，总面积超过两英亩。对挖掘出的物体的年代测定表明，帕夫洛佩特里市最古老的部分大约有 4000 年的历史。它是第一个被数字化测绘，然后以 3D 建模的水下聚落。亨德森请来了曾在《哈利·波特》电影中担任电脑动画专家的西蒙·克拉克来做最后的润色——他创作了一个视频动画，利用调查数据重建了在城镇中漫步和滑翔的场景，就像它曾经存在的那样。
来自迦太基的屠杀
另一项开创新技术以实现其目标的海洋考古探险涉及 2005 年至 2013 年对埃加迪群岛进行的一系列考察。
多年来，古代城市迦太基一直控制着非洲和现在的意大利之间的重要贸易路线。它的大型手划船只一次又一次地击败了罗马的船只，主要是通过用固定在船头的巨大青铜撞角猛击对方的船体。公元前 241 年，罗马人为反击建造了自己的撞击舰队。大约 200 艘罗马战舰向数百艘迦太基战舰和货船猛扑过去。历史学家波利比乌斯说，这场对抗是“历史上竞争最激烈的战争”。但他没有具体说明它发生在哪里。
西西里岛水下考古主管办公室请来了意大利考古学家塞巴斯蒂亚诺·图萨和佛罗里达州 RPM 海事基金会的杰弗里·罗亚尔来寻找战场。旧文件暗示了一个位于莱万佐岛以东的地方，但残骸可能散落在 100 平方英里的海底，深度达 300 英尺的任何地方。
图萨和罗亚尔开始了他们为期多年的探索，他们使用一艘研究船，该船以来回搜索模式航行，船体上装有回声探测装置。这种“多波束声纳”一次发出 500 个不同的声波，频率高达每秒 40 次脉冲。通过从海底反射，声波创建了巨大区域的粗略地图。研究人员分析了似乎指示物体的回声，并可以辨别出一系列残骸，从现代飞机到旧船只。但任何一个位置的准确性都相对较低。
经过大量分析，该团队带着更精确的声纳成像仪返回，称为扇形扫描仪。科学家们将其放在三脚架上，放到潜在遗址的底部，以获得更近、更清晰的声音图像，产生更容易识别的幽灵般的形状。如果团队认为某些物体很重要，它会派遣一艘带有摄像头的遥控机器人潜艇来定位它。船上的成员通过视频链接看到了机器人正在看到的东西。如果他们发现了一个物体，他们会远程操纵机器人上的机械臂（末端带有夹钳），试图将文物从污泥中拔出来并将其带到水面——这是一种不寻常的机器人使用方式，用于从古代沉船中获取文物。
然而，直到 2010 年搜索季的最后，图萨和罗亚尔才遇到了他们正在寻找的东西：一艘带有撞角的沉船。在接下来的三年里，他们又发现了八艘带有撞角的船只，一些是罗马的，一些是迦太基的，他们回收了所有九个青铜撞角。这些撞角带有将它们与海战时代联系起来的标记。它们还揭示了当时海洋战争的许多信息：它们安装在桨船的船头上，就在水线处，并且有三个宽阔的水平叶片，旨在在撞击时切穿船只的船体。
解冻时间
高科技海洋考古的能力正在迅速扩展。配备循环呼吸器或外骨骼潜水服的潜水员可以下沉到数百英尺深处，并停留数小时。从船上驾驶或编程为自主游泳的机器人载具可以快速覆盖不是平方码而是平方英里的区域，捕获精确到英寸的数字图像。在未来，探险家可能会操作整个水下机器人站，而无需昂贵的船只和船员。在最宏伟的梦想中，伍兹霍尔的福利设想绘制整个地中海海底的地图，并编目数千艘沉船，这些沉船可以为各个时代的多元文化提供敏锐的见解。
在 2014 年秋季举行的海洋考古学会议上，罗亚尔还指出，一系列新技术使勘探变得更加便宜和容易：科学家只需花费数千美元就可以前往遗址，并带着引人注目的物体的 3D 图像返回。“更多的人可以在更多的地方做到这一点，”他说。“而且由于可用的资金很少，这是海洋考古学必须走的路。”
整个人类航海的历史，凝固在海底的时间中，已经变得可以触及。正如福利在我们离开前在偏远的安提基特拉岛对我说的那样，“98% 的海洋深度现在都是首次可及的。”