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考古學家發現千年前馬雅王國的濾水系統,「沸石」過濾的飲用水水質堪比現代

文:Yi-ching Kuai

在瓜地馬拉的考古堪比古老馬雅城市提卡爾(Tikal),遊客們被幾乎與巴黎聖母院齊高的學家系統現代高聳石灰岩金字塔包圍,四周的發現沸石熱帶雨林傳出猴群和巨嘴鳥的叫聲。

這些宏偉的千年前馬石砌建築,是雅王用水在沒有馱獸、金屬工具或輪子的國的過濾情況下建造而成,是濾水國王和祭司所在的權力中心,他們統治著馬雅王國最有影響力的水質城邦,橫跨墨西哥猶加敦半島、考古堪比瓜地馬拉、學家系統現代貝里斯以及宏都拉斯和薩爾瓦多的發現沸石部分地區。

非傍水而建的千年前馬古文明

提卡爾是一個文明的經濟和儀式中心,根據最近的雅王用水航空調查,幾個世紀以來隱藏在茂密叢林中的國的過濾6萬多座建築物,可能曾經容納多達1000萬到1500萬人。濾水「這是馬雅最傑出的城市之一,」加州大學地質考古學家尼古拉斯・鄧寧(Nicholas Dunning)說。

每一座宮殿和寺廟都是依循太陽每日運行的軌跡而建,馬雅人作為建築師和天文學家的實力可見一斑。但若不是因為馬雅人掌握了一項對於生存來說至關重要的資源,馬雅人永遠不可能準確地預測日食,他們的塔樓也不會從平地蓋向天際。

這項資源就是水。由於附近沒有河流或湖泊,馬雅人不得不在提卡爾建立一個巨大的水庫系統,以便在雨季收集和儲存的雨水,以供給數量龐大的人口——估計人口從4萬,到8世紀的人口高峰24萬不等——度過約從11月到4月,長達四到六個月的乾季。

這些水庫維繫了馬雅人在提卡爾1000多年的生活,從公元前600年左右,到約公元900年統治階級拋棄了都市核心。

去(2020)年,考古學家使用現代科學技術揭露了馬雅人水利設施的技術新高度。取自提卡爾水庫的沉積岩芯顯示,馬雅人創造了西半球最古老的過濾系統。

伊利諾大學厄巴納香檳分校的考古學家麗莎・盧塞羅(Lisa Lucero)說,將水儲存在水庫中是一種解決方案,但水必須適合飲用:「保持水質乾淨非常關鍵。」

飲用水水質堪比現代

馬雅的淨水系統非常先進,關鍵材料「沸石」至今仍廣泛用於濾水器。

沸石是一種火山礦物,在火山灰與鹼性地下水反應時,由鋁、矽和氧組成,有多種形式,並具有獨特的物理和化學特性,使它們能夠過濾掉從重金屬到微小微生物的污染物。

單個沸石顆粒具有多孔的籠狀結構,這使它們成為出色的物理過濾器,並且它們還帶有負電荷,這意味著其他元素很容易與它們結合,代表水通過沸石時,懸浮顆粒會以物理或化學方式粘附在沸石顆粒上,讓乾淨的水繼續流過間隙。

雖然考古學家只在提卡爾一個如今稱為科里安特(Corriental)的水庫中發現了沸石,但在那裡發現的陶土容器碎片,表明科里安特的純淨水專門用於飲用。

這一發現背後的研究人員表示,馬雅人使用沸石是世界上已知最古老礦物用於淨水的案例,比在1627年英國科學家羅伯特・培根(Robert Bacon)開發的沙濾系統出現的時間,早了大約1800年。學者稱最早在公元前164年左右建造的馬雅沸石濾水系統,雖然比公元前500年古希臘的一種「希波克拉提斯套筒」(Hippocratic sleeve)的布過濾器還要晚一些,但馬雅人的方法更能有效去除細菌或鉛等隱形污染物。

辛辛那提大學考古地質學家、記錄馬雅人使用沸石的研究的主要作者肯尼斯・坦克斯利(Kenneth Tankersley)說:「我是美洲原住民,對於考古學家和人類學家傳統上認為,美洲原住民沒有發展出技術,不像其他地方的古文明,如希臘、埃及、印度或中國,這件事一直很困擾我。這個系統為馬雅人提供了1000多年的安全飲用水,相比之下,那個時代已知的其他過濾系統都很原始——希臘早期的過濾方法只是用布袋而已。」

RTR3BOZ0Photo Credit: Reuters / 達志影像

馬雅人的水庫

提卡爾位於現在的瓜地馬拉北部,在這個地區季節只分成兩個:非常濕和非常乾。雨季的傾盆大雨會迅速流失,因為隨著雨水滲入薄薄的表土,水會酸化並足以溶解該地區富含鈣的石灰岩。這形成了地質學家所說的溶蝕地形(karst landscape),天坑和洞穴遍布其中,地下水位大約在地表以下200公尺處,遠遠超出馬雅人能觸及的範圍,讓水資源的取得難上加難。

由於附近沒有淡水可供取用,這個中美洲大都市的居民不得不想辦法在雨季到來時留住水。這就是水庫的用武之地——因為提卡爾以一座小丘為中心,馬雅人能夠巧妙地利用斜坡將水匯入這些水庫。就連位於一號和二號神廟之間、主衛城兩側的中央廣場也舖有巨大的石頭,這些石頭都放置在恰到好處的傾斜度,以便將水排入運河,然後流入附近的寺廟和宮殿水庫。

提卡爾的遊客需要特別努力才能找到水庫,這些水庫今天已陷入土壤中成為窪地,但一些曾經用來蓄積大量水、緩解了城市飢渴的水壩和土堤,對於內行的觀察者來說仍然很明顯。據估計,宮殿水庫曾經儲存了3100萬升水,而有沸石淨化水質的科里安,特據說在鼎盛時期有5800萬升的容量。

科里安特過濾系統是在2010年左右進行實地調查時發現,當時研究人員從提卡爾的四個水庫收集了10個沉積物岩芯樣本。這些岩芯顯示,在九世紀統治精英放棄市中心的時候,提卡爾核心附近的宮殿和神廟水庫受到重金屬汞污染,還有優養化(algal blooms)的跡象。


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