1982年，在电视摄像机的注视下，16世纪英国战舰玛丽罗斯号的木制残骸被打捞出水底的墓穴。从那时起，它便成为了都铎王朝英国的一座名副其实的时间胶囊。但是，正如你可能想象的那样，在海底近500年的时间并没有对船只的保存起到什么好处。
这时，一些非常现代的X射线扫描技术派上了用场。研究人员转向化学和制造领域的技术来扫描玛丽罗斯号的木材。与以往主要依赖于寻找特定元素的技术不同，这项X射线技术允许研究人员扫描一件文物，并查看任何潜在的污染物及其位置。研究人员于10月27日在《Matter》杂志上发表了他们的研究成果。
“在处理珍贵材料时，一次性获取尽可能多的信息至关重要，而这项技术恰恰能提供这一点，”研究的作者之一，玛丽罗斯号信托基金（负责照管该船的慈善机构）的保护主管Eleanor Schofield说。
首先，简单介绍一下历史。玛丽罗斯号建于1511年，是当时英国舰队最大的船只之一。这艘船也并非初次经历战争；16世纪早期的英格兰，在亨利八世国王的统治时期，经常处于战争之中，尤其与法国之间。
1545年，在其中一次战争中，法国人正计划在英国本土登陆一支入侵军队。玛丽罗斯号被召来协助抵御。这艘船因此来到索伦特海峡，这是英吉利海峡的一个分支，分隔了英国本土和怀特岛。正是在那里，玛丽罗斯号沉没，并带走了她的大部分船员。
但对保护人员来说，比这段历史更重要的，或许是玛丽罗斯号在漫长的几个世纪里，在人类视线之外，在索伦特海峡底部经历的一切。由于大部分船体埋在沉积物下，它避免了被细菌侵蚀。但这并不意味着它得到了完美的保存。
“它基本上是在海水中‘腌制’了数百年，”Schofield说，“因此，木材中存在许多在普通新木材中找不到的东西。”
当玛丽罗斯号离开它的水下坟墓时，其中一些物质从木材中析出，并开始与大气中的氧气发生反应。例如，硫会变成可能破坏木材的酸或盐。雪上加霜的是一种叫做聚乙二醇（PEG）的物质，这是保护人员在1982年后喷洒在木材外层以进行保存的。PEG尽职尽责地完成了它的工作，但也开始分解了。
自然，像Schofield这样的保护人员非常关心如何保持船体木材的完整性，以便我们能够继续研究它。这首先需要了解潜在污染物是什么以及它们在哪里。这不像听起来那么简单。
“通常我们过去采用的技术只能鉴定一种特定的元素，”Schofield说。例如，她说，“我们知道那里有硫，所以我们会用一种技术来解读那是什么类型的硫。” 如果你知道某种元素在那里，这很有用，但这种知识不能想当然。
因此，Schofield和她的同事们引入了一些最先进的现代物理学技术。他们取了一小块玛丽罗斯号的木材样本，约5毫米厚，直径与铅笔相当，送往位于法国格勒诺布尔的同步辐射光源——一个能够产生非常非常明亮的X射线束的设施——ESRF。
他们的技术依赖于观察X射线穿过样本时发生的变化。有些X射线会被其中的材料吸收。医院的CT扫描就是这样工作的；只是将你的身体换成一小块木头。但其他X射线则会被材料中的分子偏转或散射。探测这些X射线可以为研究人员提供样本的详细地图。
结合这两种技术和计算机的力量，研究人员可以重构样本的内部结构。将这项技术应用于玛丽罗斯号的木材，研究人员发现了一系列颗粒。他们还能测量PEG颗粒与污染物之间的距离。
此外，他们还发现了以往方法未能检测到的颗粒，例如细菌产生的硫化锌。研究人员认为，这些颗粒预示着可能导致木材酸化（pH值降低）的化学反应。找到它们可以帮助保护人员提前阻止这种情况的发生。
这项技术的另一个好处是它不会在过程中破坏样本，这在分析领域并非总是必然的——考虑到玛丽罗斯号的木材样本数量有限，这一点尤为重要。
“我相信这是这项技术第一次被应用于文化遗产，”Schofield说，“我认为这是一个改变游戏规则的技术。”
