La mer emporte, les os se souviennent: FTIR-ATR analysis of bioapatite preservation in skeletal remains from the 18th-century Fortress of Louisbourg to inform coastal archaeological rescue operations

几个世纪以来，大西洋一直在缓慢地侵蚀着诺瓦斯科舍省布雷顿角岛的岩石海岸。随着海浪夺回土地，它们正揭开一座来自18世纪被遗忘的墓地——罗什福特角墓地（Rochefort Point Cemetery），这里曾是路易斯堡要塞（Fortress of Louisbourg）的一部分。这是一场与时间的赛跑。考古学家必须在这些遗骸被大海永远冲走之前找到并搬迁它们。但问题在于：海洋对待每一座坟墓的方式并不相同。有些骨骼看起来保存得完整无缺，而另一些则已碎成粉末。长期以来，研究人员认为仅凭肉眼观察就能判断这些遗骸的状况。如果一根骨头看起来很坚固，他们就假设它是安全的，可以进行研究；如果看起来破碎了，他们就假设它已经毁坏。然而，这种简单的视觉检查可能会误导科学家，掩盖骨骼真实的化学状态，并使他们难以准确判断下一步该去哪里挖掘。

为了破解这个谜题，研究小组决定深入观察表面之下。他们采用了被称为傅里叶变换红外光谱法（Fourier-Transform Infrared spectroscopy）的技术，这种技术就像是骨骼的化学指纹扫描仪。骨骼主要由两部分组成：赋予其强度的坚硬矿物质部分，以及赋予其柔韧性的柔软蛋白质部分。在数百年的时间里，环境会用土壤或水中的矿物质替换掉骨骼中的矿物质，这一过程即使在骨骼看起来依然完整的情况下也会削弱其结构。研究人员想要观察附近的海洋排水是否加速了这种化学分解过程，以及仅仅观察骨骼表面是否足以辨别差异。他们将研究重点放在了墓地中51个人的股骨（即大型大腿骨）上。选择这些骨头是因为它们密度大，通常是最后消失的部分，这能为团队提供寻找规律的最佳机会。

团队从每个人身上采集了微小的骨骼内部样本，将其研磨成细粉以分析其化学成分。他们将这些化学结果与他们给出的每具骸骨的视觉评分（范围从“极佳”到“极差”）进行了对比。他们发现了一个与地理位置相关的清晰且令人担忧的模式：埋葬地距离墓地北缘（即陆地与海洋交汇处）越近，骨骼的化学损伤就越严重。海水富含能够激进地与骨骼矿物质进行交换的离子，海水排水正充当着一种强大的腐蚀媒介。这种化学损伤是可测量且一致的，表明海水排水是破坏遗骸的主要力量，其影响甚至超过了埋葬地的土壤类型。

令人惊讶的是，对骨骼的视觉检查与这种化学现实并不相符。研究人员发现，许多肉眼看起来完好无损的骨头，实际上在化学层面上已经受损，其内部结构已被盐水降解。相反，一些看起来破碎的骨头在化学上却是健全的。有一个特定案例格外引人注目：一名12至14岁的少女，她的骨骼看起来洁净且完整。然而，化学分析显示，由于她靠近壁炉以及周围土壤化学性质的影响，她的骨骼已被环境严重改变。这个单一的例子证明，一根骨头可以在外观完美的同时，其分子完整性已经丧失。这项研究表明，依靠骨骼的外观来预测其状况是一种不可靠的方法，尤其是在海水影响显著的沿海地区。

这一发现改变了考古学家规划救援任务的方式。当时间紧迫且海岸线不断后退时，团队需要知道哪里最有希望找到可用的遗骸。研究表明，向北更靠近当前水边的区域进行挖掘，可能会面临收益递减的情况，因为盐水已经在分子层面完成了它的破坏工作。研究人员提出，使用这种化学扫描方法比单纯的视觉猜测能提供更清晰的保存状况地图。它让团队能够优先分配精力，将重点放在那些不仅在物理上存在、而且在化学上依然完整到足以讲述那里生活过及逝去之人故事的区域。通过了解骨骼与海水之间看不见的化学战，考古学家可以确保在海洋收回这些历史之前，尽可能多地抢救出这些历史。