古代都市の発掘が宇宙探査について教えてくれること

ポンペイの北端にある静かな大通りには都市の遺跡が並んでいる。かつてタイル張りだった中庭の床には背の高い草やヒマワリが生い茂り、ローマ神話の場面が鮮やかに描かれていた壁画は、灰色と茶色のレンガの上に赤い筋が数本あるだけになってしまった。

時間と風雨にさらされることで、遺物はすり減ってしまいましたが、考古学自体もこれらの遺物に対しては残酷なものでした。18 世紀と 19 世紀の熱心な宝探しをする人たちは、彫像や金、その​​他の戦利品が見つかる限り、何を破壊してもあまり気にせず地中を掘り進むことが多かったのです。西暦 79 年にベスビオ山が噴火して噴出物が大量に降り注いだため、破壊されなかった建物の上層階は、つるはしやシャベルで破壊されました。この都市の裕福な南部地区で戦利品を探す人々は、まだ埋もれていた北部のブロックの上に緩い土を積み上げ、土、レンガ、陶器の破片、その他の廃棄された遺物でできた不安定で泥だらけの山を作りました。

さらに街路沿いに進むと、何世紀も昔の狩猟者たちが残骸を積み上げた場所がある。2010年、近くの古代の運動訓練施設「剣闘士の家」の一部が放置されたために崩壊し、ポンペイ遺跡公園が発掘と救助活動を行うことになった。足場が組まれ、地面に掘った深い穴の横に手押し車やヘルメットが点在するその場所は、発掘現場というよりは建設現場のようだ。古い残骸の山は急速に浸食され始めており、まだ地面の下にある道路や家屋へのアクセスがさらに困難になる恐れがある。この作業により、街の新たな部分が明らかになり、以前の発掘による損傷が修復される。これは、浸食、天候、不適切な修復からポンペイを強化するための、欧州連合とイタリア政府から約1億ユーロの資金提供を受けた、公園全体にわたるより大規模な取り組みの一部である。

ポンペイを失うということは、ローマ帝国の最も有名で保存状態の良い遺跡の 1 つを失うことを意味します。長い間風雨にさらされてきた遺跡とは異なり、この海辺の観光地の多くは、ベスビオ火山が噴火して約 20 フィートの熱い灰に埋もれたときのままです。今日、163 エーカーのこの遺跡には、年間 300 万人の観光客が訪れます。人々は、ポンペイのおよそ 5 分の 1 にあたる約 2,000 人の人々と、近くのヘルクラネウムやスタビアエの町の住民を死に至らしめた恐ろしい災害によって化石化した古代の過去を垣間見るためにやって来ます。

揚げピザをむしゃむしゃ食べ、アルミホイルでできたローマのヘルメットをかぶるこれらの訪問者は、考古学の歴史を目撃していることにも気づいていない。この町は、古代にこだわるシチリア王カール7世の命により、約300年前に初めて発掘された。1748年に始まった大規模な発掘では、町の巨大な円形劇場が発見され、後にこの場所がポンペイであると示す銘板も発見された。1860年代までに、研究者らは町の大部分を発掘し、新たに結成されたイタリア政府は町の通りを一般に開放した。

今日、新世代の調査員たちは、ポンペイやその他の遺跡を、その過程で破壊することなく調査するために、最新のツールを使用している。「非破壊技術は、どこで何を掘ればよいかを知るのに役立ちます」と、ローマ・アメリカン大学で考古学を教えるピエール・マッテオ・バローネ氏は述べ、つるはしに手を伸ばす前に、携帯型地中レーダー装置を使って灰をのぞき見ることを好んでいる。

高解像度のドローン映像、3Dモデリング、データ分析による知見が加わり、この一連の歴史探検家たちは、遥か昔に絶滅した生命のより豊かな姿を描き出している。彼らの手法は、宇宙機関が火星やエウロパのような生命が生存できる可能性のある場所を、すでに存在するものを乱すことなく探査する必要があるときに、地球外で私たちが採用する手法とも似ている。

いつか木星の氷の衛星にあった文明の崩れかけた遺跡に遭遇するかもしれないと思いながら、2018年の暑く乾燥した夏の発掘シーズンにヴィア・ディ・ノーラを散策した。夕方、観光客の群れがまばらになり、研究者たちがコテを置くと、古い商業街の両側にある高く崩れかけた壁が、斜陽のオレンジ色の光を遮り、周囲の影が濃くなった。2000年前には、これは珍しいことではなかっただろう。ポンペイの建物のほとんどは3階建てか4階建てで、狭い道を心地よい日陰にしていた。しかし、これらの上層階が今日残っていることはほとんどない。

ダウンタウンの寺院地区に向かって歩いていると、空がどんどん暗くなってきて、上から低い音が聞こえてきました。見上げると、頭上を低く飛ぶ小型ドローンが見えました。ドローンは正確なジグザグのパターンで飛んでいて、すぐにこれはおもちゃを持った観光客ではないと分かりました。考古学者の道具でした。

動画は、ポンペイ北西部の門へと続く大動脈、スタビアーナ通りの上空から目線の高さで始まる。ここから、カメラを携えたドローンが、窪んだ石畳の道に沿って密集した家々の間を通り過ぎる。道には居酒屋、商店、洗濯屋、パン屋が点在する。巨大な岩でできた高架の横断歩道が通りを横切っている。数ブロック進むと視界が広がり、格子状の街路の複雑さが明らかになる。ベスビオ火山の鮮やかな緑の斜面の下には、何千もの建物がはっきりと映し出される。ポンペイがかつては現代世界のどの都市にも劣らないほど複雑な小さな都市だったことが、突然明らかになる。

「ドローンは考古学に革命を起こしています」と、マサチューセッツ大学アマースト校の考古学者エリック・ポーラー氏は、同僚のシンシナティ大学のスティーブン・エリス氏とともにエリス氏のノートパソコンに保存されている映像を見せながら語った。私たちはホテルのバーでビールを飲みながら、2人が4Kカメラを内蔵したDJIのドローンを日常的に飛ばして遺跡の上空を3D画像を撮影する方法について説明してくれた。「プログラムされた1回の飛行で、1ピクセルあたり1.3センチメートルの解像度で4ギガバイトの画像を作成できます」とポーラー氏は言い、ズームインして石積みの小さなひび割れを調べることができるほど詳細な映像について説明した。

今では、ポーラー氏とエリス氏は映像を参考にして、より正確な発掘計画を立てることができる。これらの高解像度のチャートは、その地域のデジタル アーカイブの最下層となり、各地物は「オルソ補正」され、Google Earth の建物のように現実世界のグリッドに完全に適合する。ポーラー氏はスマートフォンを取り出し、その画像を A​​rcGIS というアプリに読み込む。これは地図用の Photoshop のようなものだ。チャートの上に新しい情報レイヤーを作成し、チームが発掘を進めながら発見したことを画像に描くことができる。ポーラー氏とエリス氏がファストフード店 (タベルナと呼ばれる) を見つけたら、その上に四角を描いて名前を書くことができる。レンガに材質別にラベルを付けるなど、より細かい詳細を重ねることもできる。

2 人は写真測量法という技術を使って、これらの古代遺跡を 3D で再現しました。市販のスキャン ソフトウェアを使って、2D の写真と現場で測定した測定値を統合し、完全な環境を実現しました。長年にわたり、エリス氏とポーラー氏のチームは部屋や地区全体をつなぎ合わせてきました。現在、スタビアーナ通りの何千枚もの画像 (古いものも新しいものも) が、その通りの仮想モデルとして存在しています。

しかし、ドローン映像やデジタル画像は地上でしか役に立たない。古代都市の4分の1以上が地中に埋まっている。そこでエリス、ポーラー、アメリカン大学のバローネは、地中レーダーを使ってその空白を埋めようとしている。

GPR は地中の超音波のようなものです。芝刈り機ほどの大きさと形の装置にはアンテナが内蔵されており、電磁パルスを地中に送り、地中構造物で反射したパルスを収集します。この反射によって地中の物質の密度がわかります。パターンの変化から、たとえば、灰色の泥がレンガの壁の頂上と接する正確な場所がわかります。

GPR は考古学者の間で何十年も人気のツールだが (ストーンヘンジに埋もれた 60 本もの柱の痕跡や、英国レスター市の駐車場の地下に埋もれたリチャード 3 世の遺骨の痕跡が発見された)、ポンペイのような地質の地図作成にその価値が実証されたのはごく最近のことである。パルスが信号を妨害する可能性のある深い火山灰を通して忠実度を保てるかどうかは不確実であるが、バローネ氏の調査では、この地域がこの技術と非常に相性が良いことがわかった。彼は「火山堆積物に波が素早く浸透する」ことを発見して喜んだと語る。

彼のチームが2011年にポンペイの最初のGPR調査の1つを発表したとき、彼らは街の北壁の周りの未発掘の土地に焦点を当てました。異常がないか読み取り値を調査したところ、ローマ街道に沿って2つの壁と思われるものを発見しました。両方の壁の上部は灰の中に約23フィートの深さまで埋もれていました。結果は非常に有望だったので、彼は次のターゲットをローマ市全体にしたいと考えています。そこでは、携帯型GPRを使用して、レンガを1つも動かすことなく、数千年前のその場所がどのような様子だったかの正確な地図を作成するのに役立ちます。

ポンペイといえば、休暇を過ごす兵士やローマの富裕層が集まる賑やかな海辺の町、海風が吹くタイル張りのベランダのある豪華な夏の別荘というイメージが一般的だ。だが、こうした新しい道具を駆使する考古学者たちは、先人たちが歴史的に無視してきたプロレタリア階級の生活を垣間見せてくれる。キケロやネロの2番目の妻ポッパエア・サビーナなど裕福な住民の名前はわかっている。だが、晩餐会を企画した女性たちについてはほとんどわかっていない。ノーラ通りの歩道で用事をこなしていた奴隷たちについては、さらにわかっていない。だからこそ、バローネのような研究者は、18世紀の研究者たちが大理石張りの別荘を見つけたときと同じくらい、舗装された道路を見つけて興奮するのかもしれない。

彼のような GPR 調査は、この街について長年信じられてきた仮説をすでに覆しており、その中には最も訪問者の多いランドマークの歴史も含まれています。街の南端のスタビアーナ通りにあるクアドリポルティクスは、約 1 エーカーの広大なオープンエアのアトリウムで、周囲を列柱と数十の小さな部屋が取り囲んでいます。何年もの間、調査員は、武器を描いた 1 枚のフレスコ画に基づいて、ここが剣闘士の兵舎だったと想定していました。しかし、エリスとポーラーの GPR 分析は、より説得力のある手がかりを提供しました。地表から約 1.5 フィート下に、かつては大きな中央のガゼボの基礎だった円形の構造物があります。その形状は、地元やローマの屋外市場で見つかったものと一致。これは、古代の広場が、発酵させた魚、ソース、ワインを売る露店でいっぱいだった可能性があることを示唆しています。おそらく、ここは金持ちをもてなす場所ではなく、大衆に食事を提供する場所だったのでしょう。

調査員がデジタルデータの新たな宝庫を詳しく調べれば調べるほど、日常生活の描写に質感を加えることができる。例えばエリスは、ポーラーと共同でポンペイの160軒の居酒屋を数えて分類するために作成した地図を研究し、この街が活気ある街路生活の中心地であったことを明らかにした。そして今、化学分析のおかげで、エリスはこれらの飲食店で人々が何を食べていたかを知っている。2か所の汚水溜めから、1か所では輸入スパイスと多くの種類の魚を使った食事が提供され、もう1か所ではソーセージやチーズなどのローマ風の家庭料理が提供されていたことがわかった。「大きなもの、力強いもの、珍しいものを探すのが流行です」とエリスは悲しげな笑みを浮かべながら言う。「私たちは普通のものを探しています」

同様に、カルガリー大学の古典学教授リサ・ヒューズは、家庭生活の場面を再現し、そこに住んでいたであろう女性、外国人、奴隷の間の交流を調査している。ヒューズと彼女の協力者は、人気の高い開発プラットフォームであるUnity（スーパーマリオランやポケモンGOなどのヒット作の基盤となっている）とデジタル写真を使用して、街のおしゃれな地区にある保存状態の良い家、ゴールデンキューピッドの家の庭で上演された演劇のバーチャルリアリティシミュレーションを構築した。この設定では、プレーヤーは空間を歩き回り、ネロの治世中のパントマイムを観るのがどのような感じだったかを体験できる。

8ビット版（だが非常に正確）のアサシン クリードのようなこのシミュレーションでは、プレーヤーはペリスタイルと呼ばれる四面の庭園に入り、そこでローマ人は屋外で食事を楽しんだ。客は周囲のソファに寄りかかって食事をし、パフォーマーはワインと演劇の神であるバッカスのドラマチックな壁画の前のステージでショーを始めたかもしれない。

マウスをクリックして列柱のある庭園を進み、プレイヤーは手入れの行き届いた低木の列の間を通り抜け、中央の噴水へと向かいます。ヒューズ氏はシーンを見せながら、人々がその空間を「歩く」のを見ることで、実際のローマの審美家がどのように散策したかを推測するのに役立つと説明します。「19 世紀の劇場の食事の考え方を思い浮かべると、全員が座って静かにしているはずです」と、古代の文献から得た知識を引用しながら彼女は言います。「立ち上がって動き回るかもしれません」と彼女は考えます。彼女はモデルを使用して、それがどのように展開したかを見ることができます。人々がどの通路や見晴らしの良い場所を使うか、変化する光が彼らが座る場所と時間にどのような影響を与えるかなどです。

さらに重要なのは、ヒューズがローマ史における社会的転換点を生き生きと再現したことだ。社会規範の変化により、演劇が家庭や女性の領域に入り込むことが可能になった。彼女のモデルは、私たちがこの世界の内側を垣間見ることができ、フォルムを超えた生活について学ぶことができる方法の 1 つである。

今後数十年で、地球上の古代文明を想像するために使用する非侵襲的技術は、宇宙の新しい世界の地図を描くのに役立つ可能性があります。「私たちが理解し、探索しようとしている場所を変更する権利は、どの国にもありません」と、NASAの探査機と着陸機のガイドラインを作成するNASAの惑星保護局を率いるリサ・プラットは言います。彼女は、遠い惑星で生命の兆候を探す際に痕跡を残さないように、GPRやドローンによる画像撮影などの非破壊的な考古学的ツールを改良するよう技術者に奨励しています。「これらは地球研究用の既成の機器ですが、他の惑星環境での打ち上げと展開に備えたいと考えています」と彼女は付け加えます。

宇宙に向かうバリエーションはすでに開発中だ。たとえば、RIMFAXと呼ばれるGPR装置は、NASAの火星2020ミッションで赤い惑星に向かう予定だ。そこで失われた文明を探すのではなく、失われた生態系を探すことになる。「私たちは、かつて生命が存在したかもしれない、居住可能な環境を見つけたいのです」と、探査機の開発に携わったトロント大学の地質学者レベッカ・ゲントは言う。探査車は、科学者がかつては河川デルタだったと推測し、氷が溶けて流れの速い川がたくさんある地域を探索する。彼らは、鉄砲水や季節的に増水した川が残した砂を暗示する、特徴的な堆積物の斜めの層を探すことになる。

この探査機は、アメリカン大学のバローネ氏のチームがポンペイの壁の外側に埋もれた道路を観測するために使用したGPR装置によく似ている。しかし火星では、地上の地形をスキャンし、できれば赤い表面の30フィート下の深さまで探知するために、1台の機器でさまざまな周波数範囲をスキャンする必要がある。ゲント氏は、RIMFAXが使用する信号を変調し、火星の過去に関する手がかりを収集することを可能にしたのは「コンピューター処理のトリック」だと考えている。

しかし、ポンペイのような場所から研究者が宇宙に応用する最も深い教訓は、いかにして深い時間の中で考えるかということだ。2,000年前の道を歩くと、時間的な距離は消え去り、遠い未来と遠い過去の両方がはっきりと見えるようになる。うまくいけば、私たちの子孫がいつの日か、火星の都市を歩き回れるようになるだろう。そこには、掘削前に時間をかけてレゴリスを研究したおかげで生き延びた生命が静かに溢れている。探検はもはや旗を立てて略奪するゲームではない。何千年も後の人類（または異世界の友人）のために、発見したものを保存することが目的なのだ。

このストーリーはもともと『Popular Science』誌の『Out There』号に掲載されました。