X 射线揭示了 1545 年沉船的新线索

1982 年，在众多电视摄像机的注视下，16 世纪英国战舰玛丽玫瑰号的木质残骸从水下坟墓中被打捞出来。从那时起，它就被证明是通往都铎王朝英国的真正时间胶囊。但正如你所想象的，在海底沉睡近 500 年并不能让这艘船保持原状。

这时，一些非常先进的 X 射线扫描技术应运而生。研究人员利用化学和制造技术扫描了玛丽玫瑰号上的木材。与之前主要依靠寻找特定元素的技术不同，这种 X 射线技术允许研究人员扫描文物并查看任何潜在污染物及其所在位置。研究人员于 10 月 27 日在《Matter》杂志上发表了他们的研究成果。

“处理珍贵材料时，一次性获取尽可能多的信息至关重要，而这项技术就可以帮你做到这一点，”这项研究的作者之一、负责管理这艘船的慈善机构玛丽玫瑰号的保护部门负责人埃莉诺·斯科菲尔德说。

首先，我们来了解一下历史。玛丽玫瑰号于 1511 年建造，是英国舰队中最大的船只之一。这艘船也曾经历过战争；16 世纪初，在亨利八世统治时期，英国战争频发，尤其是与法国的战争。

1545 年，在一场战争中，法国人计划让入侵的军队登陆英国领土。玛丽玫瑰号被派去帮助击退法国军队。这艘船被带到了索伦特，这是英吉利海峡的一个分支，将英国和怀特岛分隔开来。玛丽玫瑰号在那里沉没，大部分船员也葬身海底。

但对保护者来说，也许比这段历史更重要的是玛丽玫瑰号在远离人类视线的漫长岁月中，在索伦特海底度过的那几个世纪里发生了什么。由于大部分被埋在沉积物下，它避免了被细菌侵蚀。但这并不意味着它保存得完好无损。

“它确实在海水中浸泡了数百年，”斯科菲尔德说，“因此木头中含有很多你在新鲜木材中通常找不到的东西。”

当玛丽玫瑰号离开水墓时，一些物质从木制品中释放出来，开始与大气中的氧气发生反应。例如，硫会变成酸或盐，从而破坏木材。使问题更加严重的是一种叫做聚乙二醇 (PEG) 的物质，1982 年以后，保护人员将其喷洒在木材的外层以保护木材。PEG 的工作非常出色，但它也开始分解。

当然，像斯科菲尔德这样的保护者非常关心如何保持船体木材完好无损，以便我们将来可以继续研究它。而这首先要知道潜在的污染物是什么以及在哪里。这并不像看起来那么简单。

“通常，我们过去使用的技术只能描述一种特定元素的特征，”斯科菲尔德说。例如，她说，“我们知道硫磺存在，所以我们使用一种技术来破译硫磺的类型。”如果你知道某种元素存在，那么这种方法就很有用，但这种知识不能被视为理所当然。

因此，斯科菲尔德和她的同事们带来了一些最新的现代物理学成果。他们从玛丽玫瑰号的木材样本（直径约 5 毫米，相当于一支铅笔）中取出，送到位于法国格勒诺布尔的 ESRF（同步加速器光源）——一种可以产生非常非常明亮的 X 射线束的设备。

他们的技术依赖于观察 X 射线穿过样本时的行为。一些射线会被内部材料吸收。这就是医院 CT 扫描的工作原理；只需用一小片木头代替你的身体。但其他 X 射线会从材料中的分子上偏转或散射。检测这些 X 射线可以为研究人员提供样本的深度图。

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将这两种技术与计算机功能相结合，研究人员可以重建样本的内部结构。研究人员利用这项技术对玛丽玫瑰木进行了分析，发现了各种粒子。他们还可以测量 PEG 粒子与污染物的距离。

此外，他们还发现了以前的方法无法检测到的颗粒，例如细菌产生的硫化锌。研究人员认为，这些颗粒是可能使木材酸化的化学反应的早期预警。找到它们可以帮助保护者先发制人地阻止这种情况。

他们的技术还有一个好处，就是在处理过程中不会破坏样本，这在分析领域并不总是可行的，而且考虑到玛丽玫瑰号木材的数量有限，这一点很重要。

“我相信，这是该技术首次用于文化遗产保护，”斯科菲尔德说道，“而且我认为这将改变整个格局。”