Копать вслепую больше не нужно: как ученые нашли египетский храм на глубине 7 метров с помощью спутников

Дельта Нила — это один из самых сложных регионов для проведения археологических исследований. В отличие от засушливых пустынных зон Египта, где исторические памятники сохраняются в сухом песке, дельта характеризуется влажным климатом, высоким уровнем грунтовых вод и постоянной геологической активностью. На протяжении тысячелетий река регулярно меняла русла и затапливала территории, наслаивая метры аллювиальной глины поверх древних поселений. Классические методы археологии, основанные на масштабных раскопках грунта, в таких условиях требуют огромных затрат временни и финансов, и, в добавок сопряжены с риском разрушения скрытых исторических слоев.

Для решения этой проблемы при исследовании Телль эль-Фараина — руин древнего египетского города Буто — международная группа ученых применила многоуровневый подход. Город Буто играл роль важнейшего религиозного и административного центра Нижнего Египта с додинастического периода до ранней исламской эпохи. Сегодня на месте древнего поселения возвышаются три крупных холма, под которыми скрыты тысячи лет истории человеческой деятельности. Чтобы локализовать архитектурные памятники без сплошного извлечения грунта, исследователи разработали алгоритм, объединяющий спутниковое дистанционное зондирование, наземную геофизику и точечные раскопки.

Этап первый: микроволновое зондирование с орбиты Земли

Поиск архитектурных структур на площади в десятки гектаров начался с анализа спутниковых данных. Исследователи использовали информацию с европейского космического аппарата Sentinel-1, который оснащен радаром с синтезированной апертурой (SAR). Оптические спутники фиксируют лишь отраженный солнечный свет и показывают поверхность земли, тогда как радарная установка излучает собственные микроволновые импульсы в C-диапазоне и регистрирует их обратное рассеяние.

Эффективность этого метода полностью зависит от физического состояния почвы. Исследователи установили, что оптимальным временем для сканирования дельты Нила является май. В этот период завершается сбор урожая, почва максимально высыхает, и на небе отсутствуют плотные облака. При таких условиях микроволны C-диапазона способны проникать сквозь сухой верхний слой грунта.

Когда радиоволна проходит сквозь рыхлую землю и сталкивается с более плотной структурой, параметры отраженного сигнала меняются. Программное обеспечение обрабатывает эти изменения, фильтрует системные помехи, корректирует искажения, вызванные рельефом местности, и формирует изображение подповерхностного слоя. В результате анализа спутниковых снимков на южном холме комплекса Буто (Ком C) алгоритмы зафиксировали крупную аномалию овальной формы. Ее размеры составили 128 метров в длину и 62 метра в ширину. Спутниковые данные позволили точно определить координаты объекта, однако микроволновое зондирование не дает информации о глубине залегания постройки и ее точной геометрической форме. Для получения этих данных ученые перешли к наземным геофизическим измерениям.

Этап второй: измерение электрического сопротивления грунта

Чтобы сформировать объемную карту выявленной аномалии, инженеры применили метод электрической томографии (ERT). Суть метода заключается в измерении того, как различные материалы под землей сопротивляются прохождению электрического тока.

Для проведения съемки на поверхности земли была развернута сеть из стальных электродов, объединенных многожильными кабелями в единую систему. Аппаратура подавала в землю электрические импульсы, а датчики фиксировали падение напряжения между соседними электродами. Выбор этого метода обусловлен контрастом физических свойств материалов. Влажная наносная глина, из которой в основном состоит почва дельты Нила, насыщена солями и обладает высокой электропроводностью — ее сопротивление минимально. В то же время древние египетские строители возводили монументальные здания из сырцового кирпича. Этот строительный материал представляет собой плотно спрессованную и высушенную смесь глины и соломы. В сухом состоянии сырцовый кирпич выступает в роли изолятора и демонстрирует высокое сопротивление электрическому току.

В ходе полевых работ геофизики проложили 15 параллельных измерительных профилей с шагом между электродами в 3 метра. Компьютерная система зафиксировала более тысячи значений электрического сопротивления. Затем данные были загружены в специализированное программное обеспечение для инверсии. Программа математически решает обратную задачу: имея данные о сопротивлении на поверхности, она вычисляет, как именно должны располагаться материалы под землей, чтобы давать такие показатели.

В результате были сгенерированы детальные трехмерные модели подповерхностного пространства, которые четко разделили грунт на три структурных уровня:

1. Глубина от 0 до 3 метров: на этом уровне приборы зафиксировали диффузное, неоднородное сопротивление с хаотичными вкраплениями. Геофизики классифицировали этот слой как разрушенные элементы зданий, строительный мусор, фрагменты керамики и известняка, относящиеся к поздним эпохам Птолемеев и Римской империи.
2. Глубина от 3 до 6 метров: в этой зоне алгоритмы выявили резкий скачок электрического сопротивления. Зоны высокого сопротивления образовали строгие геометрические формы, выстроенные под прямыми углами. Данные конфигурации были интерпретированы как массивные стены из сырцового кирпича. Модель показала, что толщина этих стен достигает 5 метров, а общая площадь строения составляет примерно 25 на 20 метров.
3. Глубина от 6 до 7 метров: под кирпичными стенами был зафиксирован ровный горизонтальный слой с однородным высоким сопротивлением. Естественные песчаные дюны в этом районе залегают на глубине около 14 метров. Следовательно, слой на глубине 7 метров является искусственным основанием. Древние инженеры специально выровняли площадку и создали большую песчаную подушку, чтобы стабилизировать влажный грунт и предотвратить проседание тяжелого здания.

Этап третий: локальные археологические раскопки

Трехмерные геофизические модели предоставили исследователям точный план действий. Вместо того чтобы снимать верхний слой земли на всей площади холма, археологи заложили один квадратный раскоп размером 10 на 10 метров точно над центром выявленной геометрической структуры. Территорию разделили на четыре сектора для последовательного извлечения грунта.

Процесс раскопок полностью подтвердил данные электрической томографии. В верхних слоях (до 3 метров) исследователи обнаружили хаотично разбросанные фрагменты керамики и битого сырцового кирпича, не образующие архитектурных конструкций. Однако по мере углубления до отметки 3,4-4 метра, рабочие начали расчищать неповрежденные строительные элементы.

Археологи вскрыли несколько массивных кирпичных стен, пересекающихся друг с другом. Размеры отдельных кирпичей варьировались от 22х42 см до 22х50 см. В пространстве между стенами, которое в древности подверглось намеренной или естественной засыпке, был обнаружен плотный культурный слой. Из грунта извлекли фрагменты фаянса, куски грубого известняка и значительное количество религиозных артефактов.

Среди находок выделяются бронзовый амулет младенца Гора, стеатитовый скараб с нанесенным именем фараона Тутмоса III, амулеты с изображением Анубиса, Исиды, кормящей Гора, а также бога Беса. Особую ценность представляет уникальный комбинированный амулет, объединяющий черты павиана, сокола и карлика-патекоса, а также фрагменты известняковых статуй. Подавляющее большинство найденных предметов датируется Саисским периодом (XXVI династия, VII—VI вв.ека до нашей эры).

Наличие крупного искусственного фундамента, толщина стен из сырцового кирпича и высокая концентрация культовых предметов позволяют специалистам сделать однозначный вывод о назначении здания. Спутниковые радары и электрический ток зафиксировали скрытый под многометровым слоем земли вторичный храм или крупный религиозно-административный комплекс, который функционировал более двух с половиной тысячелетий назад.

Значение комбинированного метода

Исследование руин древнего Буто демонстрирует изменение подходов к изучению исторических памятников со сложной геологической структурой. Последовательное применение технологий дистанционного зондирования и геофизики позволяет минимизировать объем земляных работ.

Микроволновое излучение спутников эффективно локализует масштабные аномалии на обширных территориях. Наземная электрическая томография детализирует эти данные, определяя точные габариты, форму и глубину залегания строительных конструкций. Археологические раскопки на финальном этапе служат инструментом верификации полученных физических данных и позволяют извлечь исторические артефакты для точной датировки объекта. Интеграция этих трех дисциплин обеспечивает высокую точность исследований, существенно сокращает время работы экспедиций и сохраняет целостность тысячелетних геологических слоев для будущих поколений исследователей.

Источник:Acta Geophysica