Ar lāzeru meklējot senu civilizāciju liecības un pētot citas pasaules

Detaļas: Publicēts 27 maijs 2015; Autors Laika Ceļotājs

Floridas Centrālās universitātes (ASV) arheologi, antropoloģijas profesori Arlēns un Diāna Čeisi (Chases) jau trīsdesmit gadus pēta senās maiju pilsētas Karakolas drupas mūsdienu Belīzas teritorijā. Gadiem ilgi, sezonu pēc sezonas arheologu pāra vadībā strādājošie Karakolas arheoloģiskā projekta dalībnieki, strādājot ar mačetēm, atbrīvo drupas no džungļu gūsta, izdara tajās izrakumus, dokumentē un kartē atklātās struktūras. Izmantojot pētījumos iegūtos materiālus, tapušas daudzas zinātniskas publikācijas, kas paplašinājušas mūsu zināšanas par maiju sabiedrību un kultūru, to civilizācijas rašanos, attīstību un pagrimumu.

1985.gadā, Čeisiem uzsākot pirmo Karakolas projekta lauka darbu sezonu, par maiju Klasiskajā periodā (250.-950.g.) uzbūvēto, tad apmēram ap 900.g. panīkušo, pamesto, aizmirsto un 1937.gadā no jauna atklāto pilsētu bija pieejama salīdzinoši fragmentāra informācija (dažos objektos 1950.gados un 1980.gadā bija veikti nelieli un īslaicīgi izrakumi kā arī bija publicēti vairāku stēlu uzraksti), taču tā bija pietiekama, lai Čeisi, iepriekš 1983. un 1984.gados apsekojuši vietu divās apzināšanas ekspedīcijās, saprastu, ka Karakola bijusi nozīmīgs maiju Klasiskā perioda pasaules centrs. Cik tieši nozīmīgs, to bija jānoskaidro turpmākajos pētījumos.

Kā zināms, maiju civilizācija bija viena no attīstītākajām Amerikas sencivilizācijām. Pirms 1400 gadiem maiju civilizācijas attīstības augstākajā punktā tās pilsētu tīkls pletās mūsdienu Dienvidmeksikas, Belīzas, Salvadoras, Gvatemalas un Hondurasas teritorijās.

Strādājot gadu no gada, tika izpētīts pilsētas centrs, atklāti vairāki, kilometriem gari ceļi, seno lauku terases, perifērijā izvietoti sabiedriskie objekti un mājvietas kā arī jauni akmenī iekalti uzraksti, kas vēstīja par pilsētas vēsturi un tās triumfu pār spēcīgajiem kaimiņiem. Tomēr neizpētītā pilsētas teritorija joprojām bija ļoti liela. Lai to apzinātu un kartētu, stāsta A.Čeiss, būtu vēl nepieciešami desmitiem gadu.

Pavērsiens notika 2009.gada aprīlī, kad pētniekiem radās iespēja izmantot LiDAR tehnoloģiju. Tā ir tālas darbības sensoru tehnoloģija, kas ar lāzera staru impulsu mēra attālumu līdz mērķim un analizē atstaroto gaismu. Šī inovatīvā tehnoloģija teicami izmantojama citādi grūti pieejamu un apslēptu vietu kartografēšanai.

LiDAR darbības princips - signālu izplatīšana un atstaroto impulsu reģistrēšana - ir vienkāršs. Pēc šāda principa darbojās arī citas tālas darbības sensoru tehnoloģijas - radars un sonors.

LiDAR pirmās versijas arheoloģiskai izpētei nebija piemērotas. Piemēram, kādam Hondurasas ezeram 1990.gados ar LiDAR iegūta karte rādīja 14 grādu slīpu virsmu. Taču XXI gadsimtā LiDAR precizitāte ir palielinājusies un līdz ar to arī pieaudzis tehnoloģijas pielietojamības diapazons. Ja pirmie LiDAR skeneri raidīja 3000 vienas krāsas lāzera impulsu sekundē, tad jaunākie jau raida 900 000 dažādas krāsas impulsu sekundē. Dažādas krāsas lāzera stari atšķirīgi iespiežas vai atstarojās no materiāla. Tādā veidā ar krāsainiem lāzera staru kūļiem var iegūt vairāk informācijas. Jaunākās LiDAR tehnoloģijas tiek izmantotas koku un citu meža augu pētīšanā.

Piecas dienas divmotoru lidmašīna "Cesna" lidoja virs Karakolas drupām un tai piegulošās teritorijas. No skenera, kas bija novietots uz lidmašīnas borta, uz izpētes teritoriju noraidīja apmēram vienu miljardu lāzera impulsu.

Daļa impulsu pazuda kuplajā koku lapotnē vai atstarojās no koku lapām. Pārējie impulsi atstarojās no zemes vai apslēptām akmens būvēm. LiDAR iekārta aprēķināja, cik ilgs laiks bija nepieciešams, lai gaismas staru impulss atstarotos atpakaļ. Pēc atstarošanās laika tika aprēķināts gaismas impulsu veiktais attālums. Kopumā no džungļu apgabaliem tika apkopoti vairāk nekā 4 miljardi mērījumu. Datorprogramma pēc LiDAR datiem, kuru apstrādei bija nepieciešamas pāris nedēļas, uzzīmēja detalizētu vietas karti. Lāzera staru impulsi atklāja tempļu un citu būvju, kā arī ceļu un lauku terašu kontūras. Lāzers it kā nolobīja džungļus, lai atklātu līdz tam slēpto Karakolas drupu daļu.

Rezultāts bija pārsteidzošs. Kā uz burvju mājiena, pateicoties aerolāzerskenēšanai, Karakola no vidējas maiju pilsētas, par kādu to uzskatīja daudzi mūsu kolēģi, pārvērtās lielā metropolē, sacīja Arlēns Čeiss.

Ja, sākotnējie Čeisu veiktie aprēķini liecināja, ka Karakola aizņēma 23 kvadrātkilometrus lielu platību, tad ar LiDAR iegūtā karte rādīja, ka tā pletusies vismaz 180 km² lielā teritorijā. Karakola savos ziedu laikos bijusi lielāka nekā mūsdienu Vašingtona un tajā, kā Čeisi jau iepriekš bija lēsuši, dzīvojuši apmēram 115 000 cilvēku. Vismaz puse no LiDAR "saskatītajiem" Karakolas ceļiem un daudzas citas struktūras arheologiem līdz tam nebija zināmas.

Čeisi ir pārliecināti, ka LiDAR maiju arheoloģijā ienesīs tikpat nozīmīgas pārmaiņas, kādas savulaik deva radioaktīvā oglekļa datēšanas ieviešana 1950.gados un maiju hieroglifu precīzāka interpretēšana 1980. un 1990.gados.

Senu pilsētu drupas tropu mežos

Izmantojot LiDAR tehnoloģiju, 2013.gadā Hondurasas džungļos atklāja senas maiju drupas, kuras daži identificēja kā daļu no zudušās, leģendārās Baltās pilsētas (La Ciudad Blanca). Šajā pašā gadā notika arī otrreizējā Karakolas senpilsētas lāzerskenēšana. Uz lidmašīnas novietotais skeneris kartografēja vairāk nekā 1000 kvadrātkilometrus, ieskaitot teritoriju ap Karakolu. Mērījumi vēlreiz pierādīja, ka Karakola bija daudz lielāka, nekā Čeisi to bija iepriekš aprēķinājuši.

Pēc LiDAR datiem zīmētās kartes atklāj gadsimtiem ilgi slēptas senas drupas ne tikai Centrālamerikā. Arī citur pasaulē, izmantojot LiDAR tehnoloģiju, atklāti arheoloģiski dārgumi.

Pasaules otrā pusē, Indoķīnas pussalā sākts jauns LiDAR projekts, kura ietvaros tiek kartografēta Ankora. XII gadsimtā celtās svētnīcas ir pazīstamākie Kampučijas vēstures pieminekļi.

Ankora bija galvaspilsēta milzīgajai Kmeru impērijai (IX-XV gs.), kas aptvēra tagadējo Kampučiju un daļu no mūsdienu Laosas, Taizemes, Vjetnamas un Mjanmas teritorijas. Pilsētā savulaik dzīvojuši līdz pat vienam miljonam iedzīvotāju. Pēc Kmeru impērijas pagrimuma XV gadsimtā, iespējams klimata izmaiņu dēļ, Ankora tika pamesta un nu jau 600 gadus pilsētas drupu lielāko daļu klāj džungļi.

LiDAR mērījumus, kuri Ankoras tempļu rajonā tika uzsākti 2012.gadā, vada Sidnejas universitātes (Austrālija) arheologs Deimians Īvenss (Damian Evans). Lauka arheoloģiskie darbi Kampučijā, arī Ankoras apkārtnē daudzviet ir dzīvībai bīstami. Pētniekus apdraud no apmēram 20 gadu ilgās karadarbības XX gs. II pusē vēl joprojām zemē palikušās kājnieku mīnas.

Īvensa komanda, izmantojot LiDAR datus, kas iegūti no helikoptera ar lāzeru skenējot 370 kvadrātkilometrus lielu teritoriju, atklāja, ka Ankoras teritorija bija vēl lielāka, nekā līdz tam domāja pētnieki. Zinātnieki jaunajā Ankoras kartē ieraudzīja senu, zudušu lauksaimniecības terašu un rīsu lauku pēdas. Tas nozīmē, ka senajā kmeru galvaspilsētā dzīvoja daudz lielāks skaits cilvēku. Karte parādīja, ka pilsēta bija plānota režģa rakstā.

No aerolāzerskenēšanas datiem ieguvām daudz ziņu, kas paplašina mūsu izpratni par Kmeru impēriju, sacīja Īvenss. Tempļi un senie uzraksti ir laika zoba skarti un klusē par daudziem mums interesējošiem jautājumiem, piemēram, par to, kādā veidā cilvēki izmainīja ainavu un izmantoja tiem pieejamos dabas resursus, viņš turpināja.

Šī gada beigās Īvenss plāno veikt otro kārtu arheoloģiskās teritorijas kartografēšanai ar LiDAR. Šoreiz paredzēts noskenēt papildus 1600 kvadrātkilometrus lielu teritoriju. Zinātnieki cer, ka jaunais pētījums palīdzēs veidot priekšstatu ne tikai par to, kā pilsēta izskatījās savos ziedu laikos, bet arī par to, kā tā funkcionēja. Pētnieki sagaida, ka, izmantojot LiDAR tehnoloģiju, izdosies atklāt apūdeņošanas sistēmas, kas apgādāja ar ūdeni kultūraugus, kas tika audzēti senajā Kmeru valstī.

No Zemes līdz kosmosam

Arheoloģija nav vienīgā zinātnes nozare, kura savos pētījumos pielieto LiDAR. Jau XX gadsimta 70.gados NASA ar LiDAR pētīja Zemes mākoņus un atmosfēras gāzes, savukārt citi zinātnieki to pielietojuši alu un krasta līniju izmaiņu mērīšanai. Šī lāzerskenēšanas tehnoloģija lietota arī Marsa, Merkūra un Mēness virsmu kartografēšanā. Nav cita veida, lai iegūtu šāda veida datus, sacīja Portlendas pavalsts universitātes (ASV) ģeologs Endrjū Fontēns (Andrew Fountain), kurš ar LiDAR kartografējis no ledus brīvos tuksnešus Antarktīdā.

Antarktīdas nāves ielejas

Pavisam cita, skarba un neviesmīlīga, auksta pasaule, pretēja džungļu slēptajām Karakolas un Ankoras drupām, paverās Makmardo (McMurdo) Sausajās ielejās (Dry Valleys), Antarktīdā.

Makmurdo Sausās ielejas, no ledus brīvu ieleju virkne, atrodas Viktorijas zemē, uz rietumiem no Makmurdo šauruma. Ielejas, kuras to biotopu un klimata dēļ uzlūko par vieniem no ekstrēmākajiem tuksnešiem uz Zemes, ir lielākie no ledus brīvie zemes gabali Antarktīdā. Kopējā to platība gan nav liela - tās aizņem tikai 0,03% no kontinenta platības.

Antarktīdas Sausās ielejas nedaudz līdzinās Nāves ielejai vai citiem tuksnešiem ASV dienvidrietumos. Šajā neviesmīlīgajā pasaulē valda mūžīgs aukstums un vējš, kas mēdz ieskrieties līdz pat 320 km/st. lielam ātrumam. Saule nekad nepaceļas augstu debesīs. Garas ēnas no kalniem stiepjas pāri ielejām. Ielejās, kurās nekas neaug, pat ne ķērpji, dominē trīs krāsas: zilas debesis, baltas kalnu virsotnes un brūnas iežu joslas...

Pēc tam, kad Fontēns 10 gadus šīs eksotiskās ielejas bija pētījis ar tradicionālajām metodēm, viņš nolēma savos pētījumos izmantot LiDAR tehnoloģijas. Skenēšanu veica ASV Valsts gaisa lāzerkartēšanas centra (The National Center for Airborne Laser Mapping) speciālisti, kuri 2015.gada februāri ar lāzera skeneri aprīkotā lidmašīnā pārlidoja virs Makmurdo ielejām.

Sauso ieleju LiDAR kartes gan neatklāja zudušu civilizāciju noslēpumus, bet iegūtie dati, iespējams, var ļaut zinātniekiem ielūkoties nākotnē. Ģeologam radušās aizdomas, ka ieleju pamatne grimst. Lai rastu apstiprinājumu savām aizdomām, viņš vēlās salīdzināt jaunākos LiDAR mērījumu datus ar NASA 2001.gadā, izmantojot šo pašu tehnoloģiju, savāktajiem datiem. Lielākā daļa no Antarktīdas ledus ir palikusi no pēdējā ledus laikmeta, kas beidzies pirms apmēram 10 000 gadiem. Antarktīdas ledum sarūkot, radušās izstieptas ledus ielejas. Ar laiku ledus pārklājās ar nogulumiežiem, akmeņiem un smiltīm, skaidro Fontēns. Ja kāds šodien staigātu pa šīm ielejām, viņš pat nenojaustu par ledus esamību zem kājām. Fontēna vērīgais skatiens, desmit gadus pētot šīs ielejas, pievērsās pirms tūkstošiem gadu apglabātājam apakšzemes ledum. Viņš ievēroja, ka tajā notiek pārmaiņas. Gadu no gada ģeologs novēroja, kā upe, līdzīgi nazim, „izgriež” zem nogulumiežu slāņa esošo ledu. Tā ir pazīme, ka apraktie ledus slāņi kūst, viņš paskaidroja.

Tagad Fontēns vēlās noskaidrot, kas izraisa ledus kušanu zem nogulumiežu kārtas un no tā izrietošo ieleju pamatnes iegrimšanu. Zinātnieks ir pārliecināts, ka šiem procesiem nav nekāda sakara ar globālo sasilšanu. Patiesībā pēdējo desmitgažu laikā temperatūra ielejās pat pazeminājusies. Ģeologs prognozē, ka gadījumā, ja virsmas temperatūra pieaugtu, ieleju iegrimšanas process varētu notikt vēl straujākos tempos. LiDAR aparatūras izmantošana izmaiņu mērīšanā, neatkarīgi no to cēloņiem, varētu palīdzēt zinātniekam turpmāk paredzēt, kā ielejas reaģēs uz sasilšanu.

Augšējais attēls: Viena no džungļu ieskautajām senās maiju pilsētas Karakolas piramīdām. Karakolas arheoloģijas projekta publicitātes attēls.

Avoti:
student.societyforscience.org
nytimes.com
caracol.org
en.wikipedia.org/wiki/McMurdo_Dry_Valleys
Grandiozā tempļu pilsēta // Ilustrētā Vēsture. 2011. Nr. 37, 32.- 39.lpp.