古代玛雅石匠有一种聪明的方法，可以让石膏更坚固

古玛雅城市似乎不太可能成为人们试验专利化学品的地方。但科学家认为，这恰恰发生在科潘古城。科潘古城是一座考古遗址，坐落在现今洪都拉斯西部山区雨林的山谷中。

根据历史学家的推算，科潘的黄金时代始于公元 427 年，当时一位名叫 Yax Kʼukʼ Moʼ 的国王从西北来到这个山谷。他的王朝建造了玛雅世界的瑰宝之一，但在公元 10 世纪就放弃了它，让其庭院和广场任由丛林肆虐。一千多年后，尽管长期在热带阳光和潮湿的环境中烘烤，科潘的建筑仍然保存完好。

秘密可能在于玛雅人用来覆盖科潘城墙和天花板的灰泥。新研究表明，玛雅工匠将当地树木树皮的汁液混入灰泥中，有助于加固建筑结构。无论是无意还是有意，那些玛雅建筑者创造了一种与珍珠母（一种天然的软体动物壳元素）类似的材料。

“我们终于揭开了古代玛雅石匠的秘密，”西班牙格拉纳达大学矿物学家、论文第一作者卡洛斯·罗德里格斯·纳瓦罗说。罗德里格斯·纳瓦罗和他的同事在《科学进展》杂志上发表了他们的研究成果 今天。

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石膏制造商遵循一个相当简单的配方。首先从碳酸盐岩（如石灰石）开始；在 1,000 华氏度以上烘烤；将水与生成的生石灰混合；然后，将混合物与空气中的二氧化碳发生反应。最终产品就是建筑商所说的石灰石膏或石灰砂浆。

世界各地的文明都发现了这一工艺，通常是独立发现的。例如，墨西哥和中美洲的中美洲人在公元前 1100 年左右学会了如何做到这一点。虽然古人发现它可以用来覆盖表面或将砖块粘合在一起，但这种基本的石灰灰泥按现代标准来说并不是特别耐用。

但是，就像一道菜在不同城镇可能有所不同一样，石灰灰泥的配方也因地而异。麻省理工学院的材料科学家 Admir Masic 表示：“有些配方比其他配方更好。”他没有参与这项研究。专家们一致认为，玛雅石灰灰泥是最好的配方之一。

Rodríguez Navarro 和他的同事们想知道原因。当他们用 X 射线和电子显微镜检查科潘城墙和地板上的砖块大小的石膏块时，他们找到了第一条线索。在一些碎片中，他们发现了碳水化合物等有机物质的痕迹。

Rodríguez Navarro 说，这让他们感到好奇，因为这似乎证实了过去的考古和书面记录，即古代玛雅石匠将植物物质混入石膏中。其他标准成分（石灰和水）无法解释复杂的碳链。

为了追寻这一线索，作者决定自己制作这种历史悠久的石膏。他们咨询了科潘附近的石匠和玛雅后裔。当地人向他们介绍了周围森林中生长的 chukum 和 jiote 树——具体来说，就是树皮中的树液。

作者测试了树液混入石膏后的反应。树液不仅使材料变硬，还使石膏不溶于水，这在一定程度上解释了科潘为何能在当地气候条件下完好无损。

植物增强石膏的微观结构类似于珍珠层或珍珠母：一些软体动物会制造这种彩虹色物质来覆盖它们的外壳。我们并不完全了解软体动物如何制造珍珠层，但我们知道它由夹着弹性蛋白的水晶板组成。这种组合使海洋生物的外壳更坚硬，并增强了它们抵御海浪风化的强度。

仔细研究古代石膏样本和现代类似物后发现，它们还含有岩石方解石板层和有机树胶物质，使这些材料具有与珍珠层相同的弹性。“它们能够重现生物体的行为，”罗德里格斯·纳瓦罗说。

“这真是太令人兴奋了，”马西奇说。“看起来它正在改善（普通石膏的）性能。”

现在，罗德里格斯·纳瓦罗和他的同事们正在尝试回答另一个问题：从伊比利亚半岛到波斯再到中国，其他依赖砖石工艺的文明是否也发现了同样的秘密？例如，我们知道，中国石灰石膏制造商会将糯米汤混入其中以增加强度。

石膏并不是科学家们重建的唯一古老材料。马西奇和他的同事发现，古罗马混凝土具有“自我修复”的能力。两千多年前，罗马帝国的建筑工人可能将生石灰添加到岩石骨料中，在材料中形成微观结构，当材料被海水侵蚀时，这些结构有助于填补孔隙和裂缝。

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如果这种特性听起来很有用，那么现代工程师也这么认为。目前有一个蓬勃发展的领域致力于研究和再造过去的材料。 考古遗址上的建筑已经证明它们可以经受住时间的考验。此外，古代人往往采用更可持续的方法工作，使用的燃料比工业时代更少。

马西奇说：“玛雅文献……是这种科学方法的另一个很好的例子。”

玛雅石膏不会取代现代社会随处可见的混凝土，但科学家表示，它可用于保护和升级前工业化建筑中的砖石结构。一点植物汁液就能延长建筑物的寿命数百年。