考古學+材料學雙管齊下，
揭開這7個串串的身世之謎。
埃及首都開羅以南60多千米處，有兩座修建於距今5300年前的古代墓穴。墓中埋葬的顯然是當時社會上的重要人物。墓中有不少珍貴的隨葬品，其中包括7個用鐵做的管狀串珠。鐵在今天是一種非常普通的材料，在當時卻極為珍貴。5000多年的歲月早已讓鐵串珠失去了光彩，但它們從重見天日那天起，就成為困擾考古學界的一大難題。一般認為，埃及大約在公元600年左右才開始開採冶煉鐵礦，而這些鐵串珠的歷史卻比這早了2000多年。製作串珠的鐵究竟從哪兒來，又是怎樣被做成串珠的呢？
天外來客
戴安娜·約翰遜是一位英國行星科學家，幾年前她到埃及旅行，從此對這個古老國度的考古學著了迷。她參加了英國曼徹斯特大學舉辦的有關埃及學的繼續教育培訓。在學習期間，約翰遜遇到了一位埃及學專家，第一次聽到了古埃及鐵串珠之謎，她產生了強烈的興趣，試圖自己解開這個謎團。
其實科學家早就對古埃及鐵串珠進行了研究。一篇發表於1928年的論文表明，它們含有豐富的鎳。很多人據此認為，這些鐵串珠所用的材料來自鐵隕石，因為鐵隕石的鎳含量通常高於地球上的鐵礦。但是到了20世紀80年代，冶金學家開始懷疑這個結論。他們推測，製作鐵串珠的鐵可能來自富鎳鐵礦石，或者是在冶煉銅的過程中偶然產生的。
作為行星科學家，約翰遜的專長就是研究隕石，實際上，她從童年起就開始收集隕石，而且，她擅長使用現代儀器進行分析。這給解開古埃及鐵串珠之謎帶來了新鮮的角度。
古埃及鐵串珠共有4顆在英國：3顆在倫敦大學學院的佩特里埃及考古博物館，一顆在曼徹斯特博物館。但是，這些鐵串珠已經被腐蝕和高度氧化，這讓約翰遜意識到，自己面臨的不是一個簡單的任務，但她沒有氣餒。
約翰遜對曼徹斯特博物館收藏的鐵串珠展開了研究。她對鐵串珠拍照，然後用掃描電子顯微鏡觀測。掃描電子顯微鏡用電子轟擊鐵串珠，由此產生的散射粒子可以揭示鐵串珠的表面結構和化學性質等詳細信息，而不會對它造成損壞。
約翰遜將電子束對準鐵串珠表面腐蝕最新鮮的位置，計算鐵串珠的鎳含量。結果讓她感到它很有可能是鐵隕石，但仍有可能是天然的富鎳鐵礦。到底是哪種材質，還要看看晶體結構。
約翰遜利用X射線掃描裝置，獲得了鐵串珠的斷層圖像。結果顯示，在其中心部位呈現類似纖維編織而成的結構。進一步放大後，約翰遜觀察到鐵隕石經典的“魏氏花紋”。英國倫敦大學學院和卡塔爾哈里發大學的研究人員使用類似的技術對另外3顆鐵串珠進行了研究，發現了同樣的晶體結構。
看來，製作鐵串珠的原料的確是“天外來客”。但是，古埃及人怎樣將隕石打磨成精美的飾品呢？為了回答這個問題，約翰遜繼續進行實驗。
古代工藝
這些用隕石製成的串珠現在看起來鏽跡斑斑，但在5000多年前，它們無疑非常漂亮。它們像寶石一樣璀璨，像蝴蝶翅膀一樣閃爍著藍色、綠色、橙色的光。約翰遜自己就戴著一串隕石項鍊，為了製作這串項鍊，她花費了不少心血。
約翰遜用自己收藏的珍貴的隕石碎片作為製作串珠的原料。她首先切割下一層薄薄的隕石，然後把它敲打得更薄，薄到足以彎曲成管狀。然而，當她敲打隕石薄片時，薄片很快就破碎解體了，這說明冷加工的路走錯了。
接下來，約翰遜嘗試將隕石加熱到大約200℃，這是當時埃及人加工銅器的溫度，但薄片還是破碎了。約翰遜意識到必須找到一種新的途徑。她仔細觀察碎裂的隕石片，發現它們都是順著晶體的紋路裂開的。於是，她沿著平行於晶體自然層面的方向再次切割，就像沿著木頭的紋理鋸木頭一樣。她還把加熱溫度提高到800℃。這個溫度對當時的金屬加工工藝來說確實很高，但並非不可能達到，古代埃及人將泥土製成陶器就需要這樣的高溫。
這次，約翰遜終於成功了。她敲打出一片隕石薄片，接著用鉗子把它彎成管狀，再用400℃的火焰炙烤，使其產生多彩的閃光效果。但是，要真正再現古埃及人制作鐵串珠的方法，必須使用當時的工具。
約翰遜來到佩特里埃及考古博物館，找到了她所需要的東西：一個末端有凹槽的石頭工具，一根小巧的彎曲的銅杆。它們都來自古埃及，年代早於鐵串珠。雖然沒有證據表明它們曾被用於製作鐵串珠，但約翰遜根據自己的經驗，推測它們可能就是製作鐵串珠的工具。
約翰遜複製了這兩件工具，用它們來加工隕石薄片。她將隕石薄片卡在石槽內，用銅杆把薄片慢慢地捲起來，同時輕輕地敲打成型。她對自己新鑄的鐵串珠進行掃描，發現高溫導致隕石中的鎳發生遷移，形成富鎳帶。這使得材料的強度更高，更不易破碎。當薄片被捲曲後，富鎳帶呈現波浪狀起伏。在掃描電子顯微鏡下可以看到，古埃及鐵串珠具有同樣的富鎳帶。
掃描顯示，古埃及鐵串珠含有豐富的鎳，而且具有鐵隕石典型的紋路
神的恩賜
2008年，地質學家在埃及南部的沙漠中發現了一塊有5000多年曆史的鐵隕石。隕石坑直徑達45米，可以想見，隕石墜落時的場景一定極為壯觀。但是，這塊隕石的成分與古埃及鐵串珠的並不吻合。
儘管如此，這個從天而降的鐵疙瘩可能將金屬鐵的概念帶給了古埃及人。此前，古埃及人所說的“鐵”，泛指所有和鐵有關的材料如赤鐵礦、氧化鐵等，或者看起來像鐵的東西。直到公元前1295年，古埃及文獻中才出現了一個特指金屬鐵的詞，其字面上的意思是“來自天上的鐵”。有專家推測，這個詞的突然出現，很可能和某個重大事件相關，例如一次猛烈的隕石撞擊或者隕石雨。
事實上，在埃及進入鐵器時代以前就出現的鐵製文物有20多件，它們幾乎都是帶有象徵或宗教意味的物品。例如，埃及法老圖坦卡蒙的墓中出土了一把用黃金、寶石裝飾的鐵匕首，一個鐵做的迷你頭墊，一個鑲嵌在金手鐲上的鐵護身符，以及十多個帶有鐵刃的鑿子模型。匕首可能出自其他地方，作為陪嫁物品之一被運到埃及，其他都是用鐵隕石做成的。這些隨葬品可能與葬禮或者重生有關。
圖坦卡蒙墓中出土的鐵匕首
在埋有鐵串珠（中）的墓中，考古學家發現了許多寶石
此外，現有的證據表明，只有社會地位最高的人才能用鐵隕石製品陪葬。在埋有鐵串珠的墓中，考古學家發現了大量種類豐富的寶石，包括來自阿富汗的青金石和來自土耳其或埃塞俄比亞的黑曜石等。能夠購買和收藏這麼多寶石的人，一定是萬眾矚目的大人物。
約翰遜和同事還在繼續探索鐵串珠之謎。他們想知道，那時的埃及人很少使用鐵器，是因為鐵被視為神的恩賜，還是因為鐵比青銅更難冶煉；鐵又是從什麼時候開始擺脫單純的象徵意義，走進人們的日常生活。
本文選自《科學畫報》
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