Odkryte tajemnice Majów: lasery właśnie odsłoniły ukryte miasta starożytnego imperium
Archeologia i poszukiwanie zaginionych miast starożytnych cywilizacji kojarzą się raczej z kopiącymi w ziemi poszukiwaczami, którzy docierają na miejsce po przedarciu się przez tropikalną dżunglę. Dzięki nowym technologiom praca archeologów może jednak zacząć mieć więcej wspólnego z obsługą skomplikowanych urządzeń elektronicznych niż z wyprawami przywodzącymi na myśl Indianę Jonesa.
Przyczyną tego jest technologia LiDAR, czyli Light Detection and Ranging, która polega na wykorzystaniu światła lasera do pomiaru odległości i jest bardzo użyteczna w odkrywaniu porośniętych przez gęstą, tropikalną roślinność miast starożytnych cywilizacji, takich jak Majowie.
Tysiąc osad na powierzchni równej Nowemu Jorkowi
Opublikowane właśnie w czasopiśmie Ancient Mesoamerica wyniki badań przeprowadzonych przez zespół naukowców z kilku uniwersytetów w Teksasie świadczą o odkryciu większej ilości osad starożytnych Majów niż kiedykolwiek wcześniej. Dzięki technologii LiDAR naukowcy byli w stanie ujrzeć ponad 1000 osad na obszarze równym blisko 800 km kwadratowym, który odpowiada swoją wielkością miastu Nowy Jork! Wszystko to w gęsto zalesionym basenie krasowym określanym jako Mirador-Calakmul w północnej Gwatemali. Dla jasności - basen krasowy to swego rodzaju dolina powstała wyniku rozpuszczenia skał przez wody powierzchniowe i gruntowe.
Badaczom udało się także zlokalizować całą sieć kanałów i zbiorników wodnych, a także ponad 150 kilometrów dróg łączących rozrzucone po rozległym terenie siedliska. Cywilizacja Majów opierała się podobnie jak starożytna Grecja na państwach-miastach, które były centrami, w których koncentrował się handel i kult religijny. Mieszkała w nich elita władzy i kapłaństwa, podczas gdy całość była otoczona „przedmieściami”, czyli wioskami i osadami, których życie codzienne skupiało się wokół upraw kukurydzy i innych roślin zapewniających wyżywienie oraz polowań w dżungli.
Obszary i osadnictwo, których dotyczyły opisywane badania, pochodzą z tzw. okresu przedklasycznego cywilizacji Majów, czyli przedziału między około 1000 r. p.n.e. do 150 r. n.e. Jak możemy przeczytać w opracowaniu, na co uwagę zwraca współautor badania Carlos Morales-Aguilar z Wydziału Geografii i Środowiska na Uniwersytecie Teksańskim w Austin:
To obszar, który był zintegrowany politycznie i ekonomicznie, i nigdy wcześniej nie był widziany w takiej skali w innych miejscach na półkuli zachodniej. Dzięki temu możemy zobaczyć cały krajobraz regionu cywilizacji Majów.
To nie pierwszy raz, gdy naukowcy używali technologii LiDAR do skanowania terenów zamieszkanych niegdyś przez Majów w Gwatemali. Już w 2015 r. inicjatywa o nazwie Mirador Basin Project przeprowadziła dwa duże badania południowej części basenu krasowego, skupiając się na starożytnym mieście El Mirador. Ten projekt doprowadził do stworzenia dokładnych map obszaru o powierzchni 1703 km kwadratowych. Wspomniany Carlos Morales-Aguilar opisuje ten proces z ekscytacją:
Kiedy wygenerowałem pierwsze modele starożytnego miasta El Mirador, byłem oszołomiony! W czasach, gdy wszystko wydaje się odkryte i poznane, fascynujące było obserwowanie po raz pierwszy dużej liczby zbiorników wodnych, monumentalnych piramid, tarasów, obszarów mieszkalnych i małych kopców. LiDAR jest rewolucyjny dla archeologii w obszarach pokrytych lasem tropikalnym, gdzie widoczność jest ograniczona. Podczas badań na miejscu, zwykle widzimy jedynie część zabudowań pokrytych gęstą roślinnością. LiDAR pozwala nam dany obszar po raz pierwszy w kompleksowej skali - widzimy po prostu wszystko! Laser bez trudu przebija się przez roślinność, dzięki czemu możemy zobaczyć wszystkie kamienne struktury i to trzech wymiarach. To rewolucja w archeologii!
Wynalazek z lat 60. rewolucjonizuje archeologię w XXI w.
Chociaż LiDAR został wynaleziony w latach 60. XX wieku jako narzędzie do mapowania chmur i cząstek atmosferycznych, w archeologii znalazł zastosowanie dopiero w ostatnich kilkunastu latach. Jako pierwsi technologii LiDAR do mapowania miast Majów użyli w 2009 Diane i Arlen Chase z Uniwersytetu stanowego w Newadzie w Las Vegas.
Na czym polega technologia LiDAR? Działa ona podobnie jak radar, tyle że zamiast wiązki fal radiowych emitowany jest strumień laserowy. Typowy czujnik systemu LiDAR emituje do otoczenia impulsy fal świetlnych z lasera. Fale te odbijają się od otaczających ich obiektów i wracają do czujnika (zupełnie jak w przypadku klasycznego radaru). Czujnik oblicza odległość, jaką przebył każdy impuls na podstawie czasu, jaki zajął mu powrót po odbiciu od celu. Proces ten jest powtarzany miliony razy na sekundę i w czasie rzeczywistym tworzy trójwymiarową mapę otoczenia.
Podczas gdy konwencjonalne metody tworzenia map przez archeologów w miejscach takich jak Gwatemala, polegają na tym, że ekipy ludzi przedzierają się z trudem przez gęstą dżunglę, torując sobie drogę maczetami przez splątane gałęzie i pnącza. To bardzo męczące i czasochłonne.
Przy użyciu LiDAR sprawa wygląda inaczej. Światło lasera wyemitowane w dół z samolotu odbija się od obiektów znajdujących się poniżej i wraca, trafiając w detektor umieszczony na jego spodzie. Francisco Estrada-Belli, jeden z archeologów nadzorujących projekt, mówi, że w ciągu niecałych dwóch tygodni samolot zbadał obszar 10 razy większy obszar niż ten, który archeolodzy Majów zdołali zmapować od lat 50. XX wieku!
Od gwatemalskiej dżungli do autonomicznych samochodów
Badanie tak dużego obszaru jeszcze kilka lat temu było nie do pomyślenia! Publicznie dostępny LiDAR dosłownie przekształca archeologię. Oczywiście i ta technologia nie jest pozbawiona wad. Czasami rejestruje struktury, gdy jest to tylko gładka ziemia. W związku z tym archeolodzy nadal muszą wykonywać tradycyjne mapowanie na lądzie z maczetą w ręku. Mimo wszystko LiDAR jest ogromnym ułatwieniem, bo przynajmniej od razu wiadomo, w jakie miejsce trzeba się udać. Innym wyzwaniem związanym ze stosowaniem systemu LiDAR jest to, że w miejscach takich jak gęsty tropikalny las, jaki występuje w Gwatemali, tylko niewielka część impulsów laserowych przenika przez szczelną powłokę roślinności. Wymusza to wielokrotne przeloty nad tym samym miejscem i generowanie dużej liczby impulsów laserowych, co oczywiście prowadzi do wzrostu kosztów. Nawet w takim przypadku jednak takie badania są opłacalne. Dzięki nim powstają mapy o dokładności jednego metra.
To technologia często wymieniana również jako kluczowa przy wykrywaniu odległości w systemach obecnych w samochodach autonomicznych. Komputer pokładowy może bowiem wykorzystać stworzoną przy pomocy wiązek laserowych trójwymiarową mapę do nawigacji na drodze. Wielu producentów samochodów pracuje nad opracowaniem opłacalnych, kompaktowych systemów LiDAR, co sprawia, że jest to technologia bardzo rozwojowa i dzięki temu jednocześnie coraz tańsza. LiDAR może być również wykorzystywany do określania prędkości obiektu. Bez wdawania się w szczegóły - proces ten opiera się na technice Dopplera lub przy użyciu pomiarów odległości do celu w szybkim tempie. Taka technika znajduje zastosowanie przy określaniu prędkości wiatru lub prędkości samochodów - co jest jednym z powodów, dla których LiDAR jest wszechobecny w branży motoryzacyjnej, gdzie stale poszukuje się nowych rozwiązań.
W ciągu ostatnich kilkunastu lat, badania z użyciem technologii LiDAR ujawniły dziesiątki tysięcy kanałów irygacyjnych, dróg i budowli na całym terytorium zajmowanym kiedyś przez Majów, a które obecnie rozciąga się na terenie Meksyku, Gwatemali, Hondurasu i Belize. Dzięki temu wiemy dziś, że cywilizacja Majów była bardziej rozległa i gęściej zaludniona, niż wcześniej sądzono.
