Krajobraz północnej doliny Nilu w Egipcie, pomiędzy Liszt na południu a płaskowyżem Giza na północy, podlegał w ciągu ostatnich kilku tysiącleci szeregowi zmian środowiskowych i hydrologicznych ^1 , 2 . We wczesnym holocenie (około 12 000 lat wcześniej) Sahara w Afryce Północnej przekształciła się z niezwykle suchej pustyni w środowisko przypominające sawannę, z dużymi systemami rzecznymi i dorzeczami jezior ^3 , 4 w wyniku wzrostu globalnego poziomu morza na poziomie koniec ostatniego maksimum zlodowacenia (LGM). Wilgotne warunki panujące na Saharze zapewniły odpowiednie siedliska dla ludzi i dzikiej przyrody, w przeciwieństwie do Doliny Nilu, która była praktycznie niegościnna dla ludzi ze względu na stale wyższy poziom rzek i podmokłe środowisko ⁵. W tym czasie przepływ Nilu był wysoki, co wynika z rozległego osadzania się bogatych w substancje organiczne osadów rzecznych we wschodnim basenie Morza Śródziemnego ⁶. Z interpretacji materiałów archeologicznych i zapisów pyłkowych wynika, że ​​okres ten, znany jako afrykański okres wilgotny (AHP) (ok. 14 500–5 000 lat temu), był najbardziej znaczącym i utrzymującym się okresem wilgotnym od wczesnego do połowy holocenu w region Sahary Wschodniej ⁷ , z roczną wartością opadów wynoszącą 300–920 mm rocznie ^–1   . W tym czasie Nil miał kilka wtórnych kanałów rozgałęziających się w poprzek równiny zalewowej, podobnych do tych opisanych przez wczesnych historyków (np. Herodota).

W połowie holocenu (około 10 000–6 000 lat temu) na równinie zalewowej Nilu powszechne były słodkowodne bagna, powodujące większe ześrodkowanie siedlisk wzdłuż pustynnych obrzeży Doliny Nilu ⁹. Granice pustyni zapewniały schronienie przed wysokimi wodami Nilu. Wraz z końcem AHP i początkiem późnego holocenu (około 5500 lat temu do chwili obecnej) opady znacznie spadły, a faza wilgotna w regionie stopniowo dobiegła końca, przerywanymi krótkimi epizodami wilgoci ¹⁰. Ze względu na zwiększoną suchość na Saharze więcej ludzi przeniosło się z pustyni w kierunku Doliny Nilu i osiedliło się na skraju równiny zalewowej Nilu. Wraz ze zmniejszeniem opadów wzrosła sedymentacja w kanałach Nilu i wokół nich, powodując podniesienie się bliższej równiny zalewowej i zmniejszenie przyległych terenów bagiennych na tym obszarze ^11 , 12 oszacowano, że poziom powodzi w Nilu wahał się od 1 do 4 m powyżej linii podstawowej ( ~5000 lat temu). Mieszkańcy przenieśli się w dół do Doliny Nilu i osiedlili się na wzniesieniach na równinie zalewowej, w tym na podwyższonych naturalnych wałach przeciwpowodziowych na rzece i jezirach (wyspach). Był to początek Okresu Starego Państwa (ok. 2686 r. p.n.e.) i czas, kiedy na obrzeżach równiny zalewowej budowano wczesne kompleksy piramid, w tym Piramidę Krokową Dżesera. W tym czasie wypływ Nilu był nadal znacznie wyższy niż obecny poziom. Wysoki przepływ rzeki, szczególnie podczas krótkich przerw mokrych, umożliwił Nilowi ​​utrzymanie wielu odnóg, które wiły się przez jego równinę zalewową. Chociaż krajobraz dorzecza Nilu uległ znacznym przemianom w wyniku regulacji rzeki związanej z budową Wysokiej Tamy w Asuanie w latach 60. XX wieku, w regionie tym nadal zachowały się wyraźne ślady hydrogeomorfologiczne opuszczonych koryt rzecznych.

Od początków ery faraonów Nil odgrywał fundamentalną rolę w szybkim rozwoju i ekspansji cywilizacji egipskiej. Służąc jako lina ratunkowa w przeważnie suchym krajobrazie, Nil zapewniał pożywienie i funkcjonował jako główny korytarz wodny, który umożliwiał transport towarów i materiałów budowlanych. Z tego powodu większość kluczowych miast i zabytków znajdowała się w bliskiej odległości od brzegów Nilu i jego peryferyjnych odnóg. Z biegiem czasu jednak główny bieg Nilu przesunął się w bok, a jego peryferyjne odnogi zamuliły się, pozostawiając po sobie wiele stanowisk starożytnego Egiptu odległych od dzisiejszego biegu rzeki ^{9 , 13 , 14 , 15}. Jednak nadal nie jest jasne, gdzie dokładnie znajdowały się starożytne doliny Nilu ¹⁶ i czy różne odcinki Nilu miały pojedyncze czy wiele odnóg, które były jednocześnie aktywne w przeszłości. Biorąc pod uwagę brak konsensusu wśród uczonych w tej kwestii, konieczne jest wypracowanie wszechstronnego zrozumienia Nilu w czasach cywilizacji starożytnego Egiptu. Tak słabe zrozumienie morfodynamiki Nilu, szczególnie w regionie, w którym znajdują się największe pola piramid w Egipcie, od Liszt po Giza, ogranicza naszą wiedzę na temat tego, jak zmiany w krajobrazie wpływają na działalność człowieka i wzorce osadnictwa w tym regionie, a także znacząco ogranicza nasze umiejętność zrozumienia codziennego życia i historii starożytnych Egipcjan.

Obecnie znaczna część pierwotnej powierzchni starożytnej równiny zalewowej Nilu jest maskowana albo przez działalność antropogeniczną, albo przez szerokie pokrywy mułu i piasku. Z tego powodu pojedyncze podejścia, takie jak poszukiwania naziemne pozostałości ukrytych dawnych odnóg Nilu, są coraz trudniejsze i niepomyślne. W Egipcie przeprowadzono już szereg badań w celu zlokalizowania odcinków starożytnego biegu Nilu. Na przykład ⁹ zaproponowano, że oś Nilu biegła daleko na zachód od jego współczesnego biegu, obok starożytnych miast, takich jak el-Ashmunein (Hermopolis) ¹³ . sporządził mapę starożytnego krajobrazu hydrologicznego w rejonie Luksoru i oszacował tempo migracji Nilu na wschód i na zachód na 2–3 km na 1000 lat. W regionie Delty Nilu ¹⁷ za pomocą badań oporności geoelektrycznej wykryto kilka segmentów zakopanych dopływów Nilu i podwyższonych kopców. Podobnie badanie przeprowadzone przez Bunbury’ego i Lutleya ¹⁴ pozwoliło zidentyfikować fragment starożytnego kanału Nilu, mający około 5000 lat, w pobliżu starożytnego miasta Memphis ( men-nefer ). Niedawno ¹⁵ wykorzystano rdzenie pobrane z okolic Memphis, aby odsłonić odcinek bocznej starożytnej odnogi Nilu datowanej na czasy neolitu i predynastii (ok. 7000–5000 p.n.e.). Na brzegu tej odnogi już we wczesnych czasach faraonów założono Memfis, pierwszą stolicę zjednoczonego Egiptu. W okresie dynastycznym ta odnoga boczna znacznie przesunęła się na wschód ¹⁵ . Badanie przeprowadzone przez Toonena i in. ¹⁸ , wykorzystując dane z odwiertów i tomografię elektrooporową, odsłoniły dodatkowo fragment starożytnej odnogi Nilu, datowanej na okres Nowego Państwa, położonej w pobliżu skraju pustyni na zachód od Luksoru. Odnoga ta łączyłaby ważne miejscowości i tym samym odgrywała znaczącą rolę w krajobrazie kulturowym tego obszaru. Nowsze badania przeprowadzone dalej na północ przez Sheishę i in. ² , w pobliżu płaskowyżu Gizy, wskazuje na obecność dawnego środowiska rzecznego i bagiennego na terenach zalewowych na wschód od trzech wielkich piramid w Gizie.

Mimo że największe skupisko piramid w Egipcie znajduje się wzdłuż wąskiego pasa pustyni od południowego Liszt do Gizy, nie podano żadnego wyjaśnienia, dlaczego te pola piramid zostały zagęszczone na tym konkretnym obszarze. Logicznie rzecz biorąc, monumentalne budowle, takie jak piramidy i świątynie, budowano by w pobliżu głównych dróg wodnych, aby ułatwić transport materiałów budowlanych i pracowników. Jednak w pobliżu największego pola piramid w Egipcie, kilka kilometrów dalej, nie odnaleziono żadnej drogi wodnej. Chociaż podjęto wiele prób rekonstrukcji starożytnych dróg wodnych Nilu, w dużej mierze ograniczały się one do małych miejsc, co doprowadziło do sporządzenia map jedynie fragmentarycznych odcinków starożytnych systemów kanałów Nilu.

W tej pracy przedstawiamy dowody teledetekcyjne, geomorfologiczne, rdzeniowe gleby i geofizyczne potwierdzające istnienie dawno zaginionej starożytnej odnogi rzeki, odnogi Ahramat, a także przedstawiamy pierwszą mapę środowiska paleohydrologicznego na obszarze Lisht-Giza. Odkrycie Oddziału Ahramat jest nie tylko kluczowe dla naszego zrozumienia, dlaczego piramidy zostały zbudowane na tych konkretnych obszarach geograficznych, ale także dla zrozumienia, w jaki sposób starożytna ludność uzyskała do nich dostęp i je zbudowała. Wielu uczonych spekuluje, że starożytni Egipcjanie wykorzystywali Nil do transportu materiałów budowlanych na miejsca budowy piramid, jednak aż do teraz ta starożytna odnoga Nilu nie została w pełni odkryta ani zmapowana. Ta praca może pomóc nam lepiej zrozumieć dawne warunki hydrologiczne tego regionu, co z kolei pomoże nam dowiedzieć się więcej o parametrach środowiskowych, które mogły mieć wpływ na decyzję o budowie tych piramid w ich obecnych lokalizacjach w czasach faraońskiego Egiptu.

Pozycja i morfologia Oddziału Ahramat

Zdjęcia wykonane za pomocą radaru z syntetyczną aperturą (SAR) oraz dane radarowe o wysokiej rozdzielczości dotyczące wysokości równiny zalewowej Nilu i jej obrzeży pustynnych, pomiędzy południowym Liszt a obszarem płaskowyżu Giza, dostarczają dowodów na istnienie odcinków głównej starożytnej odnogi rzeki graniczącej z 31 piramidami pochodzącymi z od Starego Państwa do Drugiego Okresu Przejściowego (2686-1649 p.n.e.) i obejmującego okres od 3 do 13 dynastii (ryc.  1a ). Ta wymarła gałąź zwana jest dalej Odgałęzieniem Ahramat, co po arabsku oznacza „Odgałęzienie Piramid”. Choć zamaskowane przez pola uprawne równiny zalewowej Nilu, subtelne przejawy topograficzne tej dawnej gałęzi, obecnie niewidoczne w optycznych danych satelitarnych, można prześledzić na powierzchni ziemi za pomocą danych radarowych TanDEM-X (TDX) i wskaźnika położenia topograficznego (TPI). . Analiza danych wskazuje, że ten boczny kanał dystrybucyjny leży w odległości od 2,5 do 10,25 km na zachód od współczesnego Nilu. Wydaje się, że odnoga ma głębokość koryta powierzchniowego od 2 do 8 m, długość koryta około 64 km i szerokość koryta 200–700 m, co jest podobne do szerokości współczesnego sąsiedniego biegu Nilu. Rozmiar i ciągłość wzdłużna Odgałęzienia Ahramat oraz jego bliskość do wszystkich piramid na badanym obszarze oznaczają, że funkcjonalna droga wodna ma ogromne znaczenie.

a Przedstawia gałąź Ahramat graniczącą z dużą liczbą piramid datowanych na okres od Starego Państwa do 2. ^okresu przejściowego i obejmujących okres od 3. do 13. dynastii. b Przedstawia kanał Bahr el-Libeini i pozostałość opuszczonego kanału widoczne na mapie historycznej z 1911 r. (egipska Dział Geodezji w skali 1:50 000). c Kanał Bahr el-Libeini i opuszczony kanał zostały nałożone na satelitarną mapę bazową. Bahr el-Libeini jest prawdopodobnie ostatnią pozostałością Oddziału Ahramat, zanim migrowała ona na wschód. d Widoczny odcinek oddziału Ahramat w TDX jest obecnie częściowo zajęty przez nowoczesny kanał Bahr el-Libeini. e Główny odcinek gałęzi Ahramat, o długości około 20 km i szerokości 0,5 km, można prześledzić na równinie zalewowej wzdłuż płaskowyżu pustyni zachodniej na południe od miasta Jirza. Lokalizacja e jest zaznaczona na biało w polu . (Mapa bazowa obrazu świata ESRI, źródło: Esri, Maxar, Earthstar Geographics).

Obraz w pełnym rozmiarze

Na równinie zalewowej na zachód od pola piramid Abu Sir można zaobserwować ślad 3-kilometrowego odcinka rzeki Odnogi Ahramat, o szerokości około 260 m (ryc.  1b – d ). Inny główny odcinek gałęzi Ahramat, o długości około 20 km i szerokości 0,5 km, można prześledzić na równinie zalewowej wzdłuż płaskowyżu pustyni zachodniej na południe od miasta Jirza (ryc.  1e ). Widoczne segmenty oddziału Ahramat w TDX są obecnie częściowo zajęte przez nowoczesny kanał Bahr el-Libeini. Takie częściowe nakładanie się przebiegów tego kanału, zaznaczonego na mapach historycznych z 1911 r. (skala 1:50 000 egipskiego Departamentu Geodezji) i Odnogi Ahramat jest wyraźne w obszarach, w których dolina zalewowa Nilu jest węższa (ryc.  1b–d ), natomiast na obszarach tam, gdzie równina zalewowa staje się szersza, oba cieki wodne są oddalone od siebie o około 2 km. W świetle tego kanał Bahr el-Libeini jest prawdopodobnie ostatnią pozostałością Oddziału Ahramat, zanim migrował na wschód, zamulił i zniknął. W trakcie migracji na wschód przez równinę zalewową Nilu, meandrująca Odnoga Ahramat pozostawiłaby po sobie ślady opuszczonych kanałów (wąskich starorzeczy), które powstały w wyniku erozji rzeki przez szyję jej meandrów. Wiele z tych opuszczonych kanałów można prześledzić na mapach historycznych z 1911 r. w pobliżu podnóża płaskowyżu Pustyni Zachodniej, co potwierdza przesunięcie odnogi w tym miejscu na wschód (ryc.  1b – d ). Jezioro Dahshur, na południowy zachód od miasta Dahshur, jest najprawdopodobniej ostatnim istniejącym śladem przebiegu Gałęzi Ahramat.

Struktura podpowierzchniowa i sedymentologia oddziału Ahramat

Badania geofizyczne przy użyciu radaru penetrującego ziemię (GPR) i tomografii elektromagnetycznej (EMT) na profilu o długości 1,2 km ujawniły ukryte koryto rzeki leżące 1–1,5 m poniżej uprawianej równiny zalewowej Nilu (ryc.  2 ). Położenie i kształt tego koryta rzeki doskonale odpowiadają tym uzyskanym na podstawie zdjęć radarowych z satelitów Oddziału Ahramat. Profil EMT wykazuje wyraźną niezgodność w środku, co w tym przypadku wskazuje na osady o innej teksturze niż leżące nad nimi niedawne osady mułów zalewowych i osady piaszczyste przylegające do tej dawnej gałęzi (ryc.  2 ). Potwierdza to georadar nakładający się na profil ZRM na wysokości 600–1100 m na transekcie. Tutaj widzimy dowody opuszczonego koryta rzeki o szerokości około 400 m i głębokości co najmniej 25 m (stosunek szerokości do głębokości ~16) w tym miejscu. Odnoga ta ma symetryczny kształt koryta i została wypełniona piaszczystym osadem Neonile, różniącym się od otaczających ją złóż Neonilu i leżącej pod nią skały eoceńskiej. Interpretację profilu geofizycznego dla Oddziału Ahramat w tej lokalizacji zweryfikowano przy użyciu dwóch rdzeni osadowych o głębokości 20 m (rdzeń A) i 13 m (rdzeń B) (ryc.  3 ). W rdzeniu A, pomiędzy środkowym a lewym brzegiem dawnej odnogi, znaleźliśmy brunatny piaszczysty muł na powierzchni równiny zalewowej i do ~2,7 m z pewnymi fragmentami wapienia i czertu, czerwonawą warstwę piaszczystego mułu ze żwirem i wtrąceniami materiałów ręcznych na ~2,8 m , warstwa szarego piaszczystego mułu na głębokości ~3–5,8 m, kolejna czerwonawa warstwa mułu piaszczystego ze żwirem i muszlami słodkowodnymi na głębokości ~6 m, czarny piasek piaszczysty na głębokości ~6–8 m i muł piaszczysty przechodzący w czyste, dobrze wysortowane podłoże w profilu dominował piasek od ~8 do >13 m. W rdzeniu B na prawym brzegu dawnej odnogi znaleźliśmy niedawno osadzony brunatny muł piaszczysty na powierzchni równiny zalewowej do głębokości ~1,5 m, naprzemiennie brązowe i szare warstwy mułu i piasku do ~4 m (niektóre czerwonawe warstwy ze żwirem i ręcznie robione wtrącenia materiałów), warstwa czarnego piaszczystego mułu od ~4–4,9 m i kolejna czerwonawa warstwa mułu ze żwirem i słodkowodnymi muszlami małży na ~5 m, zanim w profilu dominował czysty, dobrze wysortowany średni piasek od 5 do > 20 m. W obu rdzeniach jednocześnie z warstwami piasku natrafiono na płytkie wody gruntowe, co wskazuje, że zakopana struktura osadowa opuszczonej odnogi Ahramat działa jako kanał dla podziemnego przepływu wody pod dystalną równiną zalewową współczesnego Nilu.

Ryc. 2: Badania geofizyczne przedstawiające ślady opuszczonego biegu rzeki w oddziale Ahramat.

a Lokalizacje profilu geofizycznego i wierceń gruntu (mapa bazowa obrazów świata ESRI, źródło: Esri, Maxar, Earthstar Geographics). Zdjęcia wykonane w terenie przy użyciu b Tomografii Elektromagnetycznej (EMT) i c Radaru Penetracyjnego (GPR). d Pokazuje profil pozornej przewodności, e pokazuje profil EMT, f pokazuje profile GPR z nałożonym szkicem granicy kanału na wykresie GPR. g Uproszczona interpretacja zakopanego kanału z lokalizacją rdzenia dwugruntowego A i B.

Obraz w pełnym rozmiarze

Pokazuje dwa rdzenie glebowe, A i rdzeń B, z opisami profilu gleby, graficznymi logami rdzenia, wykresami wielkości ziaren osadu i przykładowymi zdjęciami.

Obraz w pełnym rozmiarze

Dopasowanie piramid starego i średniego królestwa do gałęzi Ahramat

Piramidy królewskie w starożytnym Egipcie nie są odizolowanymi pomnikami, ale raczej połączone z kilkoma innymi konstrukcjami, tworząc kompleksy. Oprócz samej piramidy kompleks piramid obejmuje świątynię grobową znajdującą się obok piramidy, świątynię w dolinie dalej od piramidy, na skraju zbiornika wodnego oraz długą, pochyłą groblę łączącą obie świątynie. Grobla to ceremonialny podniesiony chodnik, który zapewnia dostęp do miejsca budowy piramidy i jest częścią religijnych aspektów samej piramidy ¹⁹ . Na badanym obszarze odkryto, że wiele grobli piramid przebiega prostopadle do przebiegu Odnogi Ahramat i kończy się bezpośrednio na jej brzegu rzeki.

W egipskich piramidach świątynie w dolinach na końcu grobli pełniły funkcję portów rzecznych. Porty te służyły jako punkt wejścia dla turystów przybywających z rzeki i jako uroczyste drogi prowadzące do piramidy. Nie odnaleziono jeszcze niezliczonych świątyń dolinowych w Egipcie, dlatego mogą być nadal zakopane pod polami uprawnymi i piaskami pustyni wzdłuż brzegu rzeki Oddziału Ahramat. Jednakże pięć z tych świątyń dolinowych przetrwało częściowo i nadal istnieje na badanym obszarze. Do świątyń tych zaliczają się świątynie w dolinie Wygiętej Piramidy, Piramidy Chefre’a i Piramidy Menkaure’a z IV dynastii; dolinowa świątynia Piramidy Sahure z V dynastii i dolinna świątynia Piramidy Pepi II z VI dynastii. Wszystkie wymienione świątynie datowane są na okres Starego Państwa. Stwierdzono, że pięć ocalałych świątyń znajdowało się w sąsiedztwie brzegu rzeki Odgałęzienia Ahramat, co silnie sugeruje, że ta odnoga rzeki funkcjonowała jednocześnie w Starym Królestwie, w czasie budowy piramid.

Analiza wzniesienia 31 piramid oraz ich bliskości do równiny zalewowej na badanym obszarze pomogła wyjaśnić położenie i względny poziom wody Oddziału Ahramat w okresie od Starego Państwa do Drugiego Okresu Przejściowego (ok. 2649–1540). p.n.e.). Na podstawie ryc. ( 4) można stwierdzić, że w pierwszej połowie Starego Państwa, zwłaszcza w okresie IV dynastii, w oddziale Ahramat występował wysoki poziom wody. Jest to widoczne na podstawie wysokiego wzniesienia terenu i dużej odległości od równiny zalewowej piramid datowanych na ten okres. Na przykład odległe położenie Piramidy Wygiętej i Czerwonej na pustyni, bardzo daleko od równiny zalewowej Nilu, świadczy o wysokim poziomie wody w tej gałęzi. Wręcz przeciwnie, w okresie Starego Państwa nasze dane wykazały, że Gałąź Ahramat osiągnęła swój najniższy poziom w okresie V dynastii. Jest to oczywiste po małych wysokościach i bliskości terenów zalewowych większości piramid z V dynastii. Orientacja grobli Piramidy Sahure (V dynastia) i położenie jej świątyni w dolinie na nisko położonej równinie zalewowej dostarczają przekonujących dowodów na propozycję stosunkowo niskiego poziomu wody w Oddziale Ahramat na tym etapie. Poziom wody w gałęzi Ahramat podniósł się nieznacznie pod koniec V dynastii (ostatnie 15–30 lat), za panowania króla Unasa, i nadal rósł w czasie 6 dynastii. Położenie piramid Pepi II i Merenre ( 6. dynastia) głęboko na pustyni, na zachód od piramidy Dżedkare Isesi (5. dynastia), potwierdza tę tezę.

Wyjaśnia położenie i względny poziom wody Oddziału Ahramat w okresie pomiędzy Starym Królestwem a Drugim Okresem Przejściowym. a Pokazuje dodatnią korelację między wysokością piramid a ich bliskością do równiny zalewowej. b Pokazuje dodatnią korelację między średnim wzniesieniem piramid a ich średnią odległością od równiny zalewowej w każdej dynastii. c Ilustruje interpretację poziomu wody Hassana (1986) w jeziorze Fajum w korelacji ze średnim wzniesieniem piramidy i średnimi odległościami do równin zalewowych w każdej dynastii. d Dane wskazują, że w pierwszym okresie Starego Państwa, zwłaszcza w IV dynastii, w gminie Ahramat panował wysoki poziom wody. Poziom wody obniżył się później, ale nieznacznie się podniósł w VI dynastii. Położenie piramid Państwa Środka, które znajdował się na niższych wysokościach i w pobliżu równiny zalewowej w porównaniu ze Starym Królestwem, co można wytłumaczyć niewielką migracją Oddziału Ahramat na wschód.

Obraz w pełnym rozmiarze

Ponadto nasza analiza na ryc. ( 4) pokazuje, że piramida Qakare Ibi z ósmej dynastii została zbudowana bardzo blisko równiny zalewowej na bardzo niskim wzniesieniu, co oznacza, że ​​poziom wody w Nilu był bardzo niski w tym czasie pierwszego okresu pośredniego Okres (2181–2055 p.n.e.). Ustalenie to jest zgodne z wcześniejszymi pracami Kitchen ²⁰ , z których wynika, że ​​nagły upadek Starego Państwa w Egipcie (po 4160 r. p.n.e.) był w dużej mierze spowodowany katastrofalną awarią corocznego wylewu Nilu trwającego przez okres 30–40 lat. lata. Dane z rdzeni glebowych w pobliżu Memphis wykazały, że osadę Starego Państwa przykrywa około 3 m piasku ¹¹ . W związku z tym Oddział Ahramat był początkowo umiejscowiony dalej na zachód w okresie Starego Państwa, a następnie przesunięty na wschód w okresie Średniego Państwa z powodu wywołanych suszą wtargnięć piasku w Pierwszym Okresie Przejściowym, „okresie decentralizacji i słabych rządów faraonów” w starożytnym Egipcie, obejmujący około 125 lat (2181–2055 p.n.e.) po epoce Starego Państwa. Rdzenie glebowe z programu wierceń w Memphis wykazują dominujące warunki suche w pierwszym okresie przejściowym z masywnymi płatami piasku eolicznego rozciągającymi się na odległość co najmniej 0,5 km od krawędzi zachodniej skarpy pustyni ²¹ . Oddział Ahramat w dalszym ciągu przemieszczał się na wschód w Drugim Okresie Przejściowym, aż do stopniowej utraty większości dostaw wody przez Nowe Królestwo.

Zachodnie dopływy gałęzi Ahramat

Dane radarowe Sentinal-1 odsłoniły kilka szerokich kanałów (wlotów) na Płaskowyżu Pustyni Zachodniej, połączonych z Oddziałem Ahramat. Wloty te są obecnie pokryte warstwą piasku, przez co są częściowo niewidoczne na wielospektralnych zdjęciach satelitarnych. Na zdjęciach radarowych Sentinal-1 dna dolin tych wlotów wydają się ciemniejsze niż otaczające je powierzchnie, co wskazuje na podpowierzchniowe osady rzeczne. Te gładkie osady wydają się ciemne w wyniku zwierciadlanego odbicia sygnałów radarowych od anteny odbiorczej (ryc.  5a, b ) ²² . Biorąc pod uwagę, że pasmo C Sentinel-1 ma zdolność penetracji powierzchni suchego piasku na głębokość około 50 cm23 ^, sugeruje to, że koryto tych kanałów jest pokryte co najmniej pół metra piasku pustynnego. W przeciwieństwie do tych poprzednich wlotów, przebieg Odgałęzienia Ahramat jest niewidoczny w danych SAR, w dużej mierze ze względu na obecność gęstych pól uprawnych na obszarach zalewowych, co ogranicza penetrację radarów i wykrywanie leżącego pod spodem osadzania się rzecznego. Co więcej, radarowe dane topograficzne z TDX ujawniły zasięg powierzchniowy tych wlotów. Ich biegi rzek wyodrębniono z danych TDX przy użyciu indeksu położenia topograficznego (TPI), algorytmu używanego do obliczania pozycji zboczy topograficznych i automatyzacji klasyfikacji ukształtowania terenu (ryc.  5c, d ). Ujemne wartości TPI wskazują dawne koryta dopływów, natomiast dodatnie TPI oznaczają brzegi rzek graniczących z nimi.

Analiza wykazała, że ​​kilka grobli piramidy z IV i VI dynastii prowadziło do brzegów rzeki wlotu (ryc.  6 ). Wśród tych piramid znajduje się Piramida Wygięta, pierwsza piramida zbudowana przez króla Snefru w IV dynastii i jedna z najstarszych, największych i najlepiej zachowanych piramid starożytnego Egiptu, która powstała przed piramidami w Gizie. Piramida ta znajduje się na królewskiej nekropolii w Dahszur. Położenie Wygiętej Piramidy, głęboko na pustyni, z dala od współczesnych równin zalewowych Nilu, pozostało niewyjaśnione przez badaczy. Piramida ta ma długą groblę (~700 m), wyłożoną na pustyni blokami wapienia i przymocowaną do dużej świątyni w dolinie. Chociaż wszystkie świątynie w dolinie piramid w Egipcie są połączone z zbiornikiem wodnym i służyły jako miejsce lądowania wszystkich turystów przybywających przez rzekę, świątynia w dolinie Wygiętej Piramidy jest dziwnie położona głęboko na pustyni, bardzo oddalona od wszelkich dróg wodnych i ponad 1 km od zachodniego krańca współczesnej równiny zalewowej Nilu. Dane radarowe ujawniły, że świątynia ta znajdowała się nad brzegiem jednego z tych wymarłych kanałów (zwanego na mapach historycznych Wadi al-Taflah). Ten wymarły kanał (zwany dalej Zatoką Dahshur ze względu na swoje położenie geograficzne) ma średnio ponad 200 m szerokości (ryc.  6 ). W świetle tego odkrycia stanowczo argumentuje się, że Zatoka Dahshur i Oddział Ahramat były aktywne podczas IV dynastii i musiały odegrać ważną rolę w transporcie materiałów budowlanych na miejsce wygiętej piramidy. Zatoka Dahshur mogła również służyć sąsiedniej Czerwonej Piramidzie, drugiej piramidzie zbudowanej przez tego samego króla (Króla Snefru) w rejonie Dahshur. Jednak w przypadku Czerwonej Piramidy nie odnaleziono dotychczas żadnych śladów grobli ani świątyni w dolinie. Co ciekawe, piramidy w tym miejscu datowane na Państwo Środka, w tym piramida Amenemhata III, znana również jako Czarna Piramida, Biała Piramida i Piramida Senusreta III, znajdują się co najmniej 1 km daleko na wschód od piramid IV dynastii (Wygięty i Czerwony) w pobliżu równiny zalewowej (ryc.  6 ), co po raz kolejny potwierdza koncepcję przesunięcia się Oddziału Ahramat na wschód po Starym Królestwie.

Ryc. 6: Wloty Sakkara i Dahshur są połączone z oddziałem Ahramat.

a Oba wloty są obecnie pokryte piaskiem, przez co są niewidoczne na optycznych zdjęciach satelitarnych. b Dane radarowe i c Dane topograficzne TDX ujawniają koryto rzeki wlotu Sakkara dzięki możliwości penetracji sygnałów radarowych w suchym piasku. b i c przedstawiają groble piramid Pepi II i Merenre z VI dynastii, prowadzące do zatoki Sakkara. Świątynia Doliny Piramidy Pepi II wychodzi na brzeg wlotu rzeki, co wskazuje, że wlot, a tym samym odgałęzienie Ahramat, były aktywne podczas 6 dynastii. d Dane radarowe i dane topograficzne TDX ujawniają koryto rzeki wlotu Dahshur z wygiętą piramidą grobla IV dynastii prowadząca do Zatoki. Świątynia Wygiętej Piramidy w Dolinie wychodzi na brzeg rzeki Zatoki Dahshur, co wskazuje, że zatoka i Oddział Ahramat były aktywne podczas IV dynastii Starego Królestwa.

Obraz w pełnym rozmiarze

Dane radarowe ujawniły kolejny zakopany w piasku kanał (dopływ), około 6 km na północ od zatoki Dahshur, na zachód od starożytnego miasta Memphis. Ten dawny kanał rzeczny (zwany dalej Wlotem Sakkara ze względu na swoje położenie geograficzne) łączy się z Odnogą Ahramat szerokim biegiem rzeki o szerokości ponad 600 m. Dane pokazują, że groble dwóch piramid Pepi II i Merenre, znajdujących się na królewskiej nekropolii w Sakkarze i datowanych na VI dynastię, prowadzą bezpośrednio do brzegów zatoki Sakkara (patrz ryc.  6 ). Grobla piramidy Pepi II o długości 400 m biegnie na północny wschód przez południowy płaskowyż Sakkara i łączy się z brzegiem rzeki Sakkara od południa. Grobla kończy się świątynią w dolinie, która leży na brzegu rzeki wlotu. Grobla Piramidy Merenre o długości 250 metrów biegnie na południowy wschód przez północny płaskowyż Sakkara i łączy się z brzegiem rzeki Sakkara od północy. Ponieważ obie piramidy datowano na VI dynastię, można argumentować, że poziom wody w Oddziale Ahramat był w tym okresie wyższy, co spowodowałoby zalanie przynajmniej wejścia do jej zachodnich wlotów. Wskazuje to, że dolny odcinek wlotu Sakkara był aktywny podczas 6 dynastii i odegrał istotną rolę w transporcie materiałów budowlanych i pracowników do miejsc budowy obu piramid. Fakt, że żadna z piramid V dynastii na tym obszarze (np. Piramida Dżedkare Isesi) nie była umiejscowiona na wlocie Sakkara, sugeruje, że poziom wody w Oddziale Ahramat nie był wystarczająco wysoki, aby w tym okresie dostać się do jego wlotów i zatopić je.

Ponadto nasza analiza danych wyraźnie pokazuje, że groble piramid Chefre, Menkaure i Khentkaus na płaskowyżu Giza prowadzą do mniejszej, ale równie ważnej zatoki rzecznej powiązanej z Odnogą Ahramat. To przypominające lagunę odnoga rzeki nazywana jest tu wlotem Gizy (ryc.  7 ). Piramida Chufu, największa piramida w Egipcie, wydaje się być połączona bezpośrednio z biegiem rzeki Odnogi Ahramat (ryc.  7 ). Odkrycie to po raz kolejny dowodzi, że odnoga Ahramat i jej zachodnie wloty były aktywne hydrologicznie podczas IV dynastii Starego Państwa. Nasza starożytna hipoteza dotycząca wlotu rzeki jest również zgodna z wcześniejszymi badaniami prowadzonymi na płaskowyżu Giza, które wskazują na obecność środowiska rzecznego i bagiennego na terenach zalewowych na wschód od piramid w Gizie ² .

Groble czterech piramid prowadzą do wlotu, który nazwaliśmy Wlotem Gizy i który łączy się od zachodu z Odgałęzieniem Ahramat. Groble te łączą piramidy ze świątyniami w dolinie, które w starożytności pełniły funkcję portów rzecznych. Te odcinki rzek są niewidoczne na optycznych zdjęciach satelitarnych, ponieważ są zamaskowane przez pola uprawne równiny zalewowej Nilu. Zdjęcie przedstawia dolinną świątynię Chefre Pyramid (źródło zdjęcia: Autor Eman Ghoneim).

Obraz w pełnym rozmiarze

Z naszej analizy wynika, że ​​w okresie Starego Państwa w pierwszej części okresu Starego Państwa poziom wody w gminie Ahramat był wysoki, zwłaszcza w okresie IV dynastii, podczas gdy w okresie V dynastii poziom ten znacznie się obniżył. Odkrycie to jest zgodne z wcześniejszymi badaniami, które wskazują, że wysoki wypływ Nilu podczas IV dynastii (np. ref. ²⁴ ). Analiza izotopowa osadów w Delcie Nilu wykazała, że ​​przepływy Nilu zmniejszają się szybciej pod koniec 4 dynastii ²⁵ , ponadto ²⁶ podało, że podczas 5 i 6 dynastii przepływy Nilu były najniższe w całym okresie dynastii. Ta dawno zaginiona odnoga Ahramat (prawdopodobnie dawny dopływ Nilu Yazoo) była wystarczająco duża, aby w przeszłości przenosić duże ilości wypływów z Nilu. Starożytny segment kanału odkryty przez ^1 , 15 na zachód od miasta Memphis poprzez kłody wiertnicze jest najprawdopodobniej małą częścią dużej gałęzi Ahramat wykrytej w tym badaniu. W Państwie Środka, chociaż poprzednie badania sugerowały, że Nil był świadkiem obfitych powodzi i sporadycznych awarii (np. ref. ²⁷ ), nasza analiza pokazuje, że wszystkie piramidy z Państwa Środka zostały zbudowane daleko na wschód od swoich odpowiedników ze Starego Państwa, na niższych wysokościach i w bliskiej odległości od równin zalewowych w porównaniu do tych ze Starego Państwa. Paradoks ten można wytłumaczyć faktem, że Gałąź Ahramat przeniosła się na wschód, nieco dalej od skarpy Pustyni Zachodniej, przed budową piramid Państwa Środka, w wyniku czego piramidy zbudowano na wschód, tak aby mogły znajdować się blisko drogi wodnej.

Migrację na wschód i porzucenie Odgałęzienia Ahramat można przypisać stopniowemu przechylaniu się delty Nilu i równiny zalewowej w dolnym Egipcie w kierunku północno-wschodnim na skutek aktywności tektonicznej ²⁸ . Takie nachylenie topograficzne przyspieszyłoby ruch rzeki na wschód ze względu na położenie rzeki na zachodzie, na stosunkowo większym wzniesieniu równiny zalewowej. Podczas gdy osadzanie się równiny zalewowej w pobliżu kanału w naturalny sposób doprowadziłoby do rozwoju grzbietów aluwialnych wokół aktywnej odnogi Ahramat, a tym samym do niżej położonych obszarów sąsiednich równin zalewowych na wschodzie, regionalne nachylenie może wyjaśniać hurtową migrację boczną rzeki w tym kierunku. Migrację na wschód i porzucenie odnogi można również przypisać wtargnięciu piasku ze względu na bliskość odgałęzienia do płaskowyżu pustyni zachodniej, gdzie występuje obfitość piasku nawiewanego przez wiatr. Zwiększyłoby to osadzanie się piasku wzdłuż brzegów rzeki i spowodowałoby zamulenie rzeki, szczególnie w okresach niskich przepływów. Region doświadczył suszy w pierwszym okresie przejściowym, przed Państwem Środka. Na północnym obszarze Abu Rawash ²⁹ i Dahshur ¹¹ odkryto, że osady z wczesnej dynastii i Starego Państwa były pokryte ponad 3 m pustynnego piasku. W tym czasie nawiewany przez wiatr piasek pochłonął osady Starego Państwa, a piaski pustynne rozciągały się na wschód w dół na odcinku co najmniej 0,5 km ²¹ . Porzucenie miejsc w Abusir (V ^dynastia ), gdzie wczesne złoża bogate w ceramikę zostały pokryte piaskiem nawiewanym przez wiatr, a następnie błotem bez strzępów, może służyć jako dowód, że Gałąź Ahramat wyemigrowała na wschód po Starym Królestwie. Zwiększona aktywność osadzania się piasku pod koniec Starego Państwa i przez cały Pierwszy Okres Przejściowy była najprawdopodobniej związana z okresem suszy i pustynnienia Sahary ³⁰ . Ponadto zmniejszony przepływ rzeki spowodowany zmniejszonymi opadami deszczu i zwiększoną suchością w regionie stopniowo zmniejszyłby przepustowość biegu rzeki, prowadząc do zamulenia i opuszczenia odnogi Ahramat w miarę migracji rzeki na wschód.

Wloty Dahshur, Sakkara i Giza, które od zachodu były połączone z odgałęzieniem Ahramat, były pozostałością dawnych aktywnych systemów odwadniających datowanych na późny trzeciorzęd lub plejstocen, kiedy występowały obfite wody deszczowe ³¹ . Proponuje się, aby dolny bieg tych dawnych kanałów (wadi) został zanurzony w okresach wysokiego poziomu wody w Oddziale Ahramat, tworząc długie, wąskie ramiona wodne (wloty), które nadały zachodniemu zboczu Ahramat kształt przypominający klin. Oddział. W Starym Królestwie wody tych zatok płynęły na zachód od Gałęzi Ahramat, a nie z górnego biegu. W miarę nasilania się suszy w Pierwszym Okresie Przejściowym poziom wody w Oddziale Ahramat obniżył się i cofnął się w zachodnich dopływach, powodując ich zamulenie i ostatecznie wyschnięcie. Zatoki Dahshur, Sakkara i Giza zapewniałyby środowisko zatokowe, w którym woda byłaby wystarczająco spokojna, aby statki i łodzie mogły dokować z dala od ruchliwych, otwartych wód Oddziału Ahramat.

Osady z koryta rzeki Ahramat Branch, które zebrano z dwóch głębokich rdzeni glebowych (rdzenie A i B), wykazują nagłe przejście z dobrze posortowanych średnich piasków na głębokości do leżących na nich drobniejszych materiałów z warstwami obejmującymi żwir, muszle i materiały ręcznie robione. Wskazuje to na skokową zmianę ze stosunkowo spójnego reżimu depozycji o wyższej energii do reżimu depozycji ogólnie o niższej energii z okresowymi gwałtownymi powodziami w tych miejscach. Tak więc Oddział Ahramat w tym regionie przenosił i osadzał dobrze posortowany średni piasek podczas swojej ostatniej fazy aktywnej, a z biegiem czasu stał się nieaktywny, wypełniając się piaskiem i błotem, aż nagła zmiana doprowadziła do (wówczas) płytkiego zapełnienia depresji drobniejszą dystalną równiną zalewową osad (prawdopodobnie na terenach podmokłych), który był użytkowany przez ludzi i doświadczył okresowych gwałtownych powodzi. Walidacja położenia paleo-kanału i rodzaju osadów przy użyciu tych rdzeni pokazuje, że gałąź Ahramat ma podobne cechy morfologiczne i sekwencję depozycji wznoszącą się w górę, jak ta zgłoszona w pobliżu Gizy, gdzie wcześniej wykorzystano dwa rdzenie do rekonstrukcji paleośrodowisk zalewowych Nilu w późnym holocenie ² . Dalsze głębokie drążenie gleby mogłoby określić, jak spójne są cechy geomorfologiczne na całej długości gałęzi Ahramat, a także pomóc w wyjaśnieniu anomalii na obszarach, gdzie gałąź ma mniejszą ekspresję powierzchniową i gdzie techniki teledetekcji i geofizyczne mają ograniczenia. Uwzględnienie większej liczby kłód rdzeniowych może zapewnić lepsze zrozumienie terenów zalewowych i zakopanych kanałów paleo.

Położenie Odgałęzienia Ahramat wzdłuż zachodniego brzegu równiny zalewowej Nilu sugeruje, że jest to dalsze przedłużenie Bahr Yusef. W rzeczywistości kurs Bahra Yusefa mógł początkowo płynąć na północ, zgodnie z naturalnym nachyleniem powierzchni równiny zalewowej, zanim został zmuszony do skrętu na zachód i wpłynięcia do Depresji Fajum. Założenie to może potwierdzać ostre załamanie kursu Bahr Yusef w kierunku zachodnim przy wejściu do Depresji Fajum, co może być podjętą przez człowieka próbą zmiany kierunku przepływu wody w tej odnodze. Według Römera ³² w okresie Państwa Środka tama Gadallah zlokalizowana przy wejściu do Fajum i ewentualna jej kontynuacja biegnąca na wschód blokowała przepływ Bahr Yusef w kierunku północnym. Jednak śluza, zlokalizowana prawdopodobnie w pobliżu wsi el-Lahun, powstała w celu lepszej kontroli dopływu wody do Fajum. Gdy śluza była zamknięta, woda z Bahr Yusef była kierowana na zachód do zagłębienia, a gdy śluza była otwarta, woda płynęła na północ przez odnogę Ahramat. Obecnie wydaje się, że opuszczona odnoga Ahramat na północ od Fajum wspiera przepływ wody podpowierzchniowej w zakopanych warstwach gruboziarnistego piasku, jednakże te płytkie poziomy wód gruntowych będą prawdopodobnie dość zmienne ze względu na bliskość warstw dna do kanałów i innych dróg wodnych, które sztucznie utrzymują płytkość wody gruntowe. Wiadomo, że poziom wód gruntowych w regionie jest zmienny ³³ , ale dane dotyczące płytkich wód gruntowych można wykorzystać do dalszej weryfikacji wyznaczonego paleo-kanału oddziału Ahramat.

Niniejsza praca umożliwiła wykrycie fragmentów głównej dawnej odnogi Nilu biegnącej u podnóża Płaskowyżu Pustyni Zachodniej, gdzie znajduje się zdecydowana większość piramid starożytnego Egiptu. Ogrom tej odnogi i jej bliskość do kompleksów piramid, a także fakt, że groble piramid kończą się na brzegu rzeki, wszystko to sugeruje, że odnoga ta była aktywna i działała w fazie budowy piramid. Ta droga wodna łączyłaby ważne miejsca w starożytnym Egipcie, w tym miasta i miasteczka, dlatego odgrywała ważną rolę w krajobrazie kulturowym regionu. Migrację na wschód i porzucenie Odnogi Ahramat można przypisać stopniowemu przemieszczaniu się rzeki do niżej położonych sąsiednich równin zalewowych lub pochyleniu równiny zalewowej Nilu w kierunku północno-wschodnim w wyniku aktywności tektonicznej, a także wtargnięciu piasku niesionego przez wiatr w wyniku bliskość oddziału do Płaskowyżu Pustyni Zachodniej. Zwiększone osadzanie się piasku było najprawdopodobniej związane z okresami pustynnienia Wielkiej Sahary w Afryce Północnej. Ponadto ruch i zanikanie odgałęzienia w kierunku wschodnim można wytłumaczyć zmniejszeniem przepływu rzeki i przepustowości kanałów spowodowanym zmniejszeniem opadów i zwiększoną suchością w regionie, szczególnie pod koniec Starego Państwa.

Integracja danych radarowych z satelitami z badaniami geofizycznymi i rdzeniowaniem gleby, którą wykorzystaliśmy w tym badaniu, stanowi podejście o dużym stopniu adaptacji do lokalizowania podobnych dawnych zakopanych systemów rzecznych w suchych regionach na całym świecie. Mapowanie ukrytego przebiegu gałęzi Ahramat pozwoliło nam złożyć pełniejszy obraz dawnego krajobrazu starożytnego Egiptu i możliwego szlaku transportu wodnego w Dolnym Egipcie, na obszarze pomiędzy Liszt a płaskowyżem Giza.

Odkrycie tej wymarłej odnogi Nilu może dostarczyć bardziej wyrafinowanych informacji o tym, gdzie prawdopodobnie znajdowały się starożytne osady w stosunku do niej i zapobiec ich utracie w wyniku szybkiej urbanizacji. Mogłoby to ulepszyć środki ochrony egipskiego dziedzictwa kulturowego. Mamy nadzieję, że nasze odkrycia mogą ulepszyć środki ochronne i podnieść świadomość dotyczącą tych miejsc na potrzeby nowoczesnego planowania rozwoju. Rozumiejąc krajobraz równiny zalewowej Nilu i jego historię środowiskową, archeolodzy będą lepiej przygotowani do ustalania priorytetowych lokalizacji dla badań terenowych, a w konsekwencji do podnoszenia świadomości na temat tych miejsc do celów ochrony i nowoczesnego planowania rozwoju. Nasze odkrycie wypełniło bardzo potrzebną lukę w wiedzy związaną z dominującym krajobrazem wodnym w starożytnym Egipcie, co może pomóc w informowaniu i kształceniu szerokiego grona odbiorców na całym świecie na temat tego, jak żyli dawni mieszkańcy i w jaki sposób zmiany w ich krajobrazie napędzały działalność człowieka w takich obszarach. kultowy region.

Prace składały się z dwóch głównych elementów: teledetekcji satelitarnej i map historycznych oraz badań geofizycznych i rdzeniowania osadów, uzupełnionych zasobami archeologicznymi. Zastosowanie tego zestawu technik badawczych umożliwiło wgląd w naturę i związek dawnej Oddziału Ahramat z położeniem geograficznym kompleksów piramid w Egipcie.

Teledetekcja satelitarna i mapy historyczne

W przeciwieństwie do czujników optycznych, które obrazują powierzchnię lądu, czujniki radarowe rejestrują obraz pod powierzchnią ze względu na ich wyjątkową zdolność penetrowania gruntu i tworzenia obrazów ukrytych paleorzek i struktur. W tym kontekście fale radarowe usuwają wierzchnią warstwę piasku i odsłaniają wcześniej niezidentyfikowane zakopane kanały. Zdolność penetracji fal radarowych w bardzo suchych regionach Afryki Północnej jest dobrze udokumentowana ^{4 , 34 , 35 , 36 , 37} . Głębokość penetracji różni się w zależności od długości fali radaru używanej w momencie obrazowania. Penetracja sygnału radarowego staje się możliwa bez znacznego tłumienia, jeśli materiał pokrywający powierzchnię jest wyjątkowo suchy (wilgotność <1%), drobnoziarnisty (<1/5 długości fali obrazowania) i fizycznie jednorodny ²³ . Podczas penetracji piasku pustynnego sygnały radarowe mają zdolność wykrywania chropowatości, tekstury, zwartości i właściwości dielektrycznych gleby pod powierzchnią ³⁸ . Wykorzystaliśmy dane Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) Sentinel-1, konstelację satelitów radarowych składającą się z czujnika radaru z syntetyczną aperturą (SAR) w paśmie C, pracującego na częstotliwości 5,405 GHz. Wykorzystany tutaj obraz SAR Sentinel-1 został uzyskany na orbicie zstępującej w interferometrycznym trybie szerokiego pasma (IW) przy rozdzielczości naziemnej 5 m × 20 m i podwójnej polaryzacji VV + VH. Ponieważ Sentinal-1 pracuje w paśmie C, szacunkowa głębokość penetracji wynosi 50 cm w bardzo suchych, piaszczystych i luźnych glebach ³⁹ . Do przetwarzania obrazów radarowych wykorzystaliśmy oprogramowanie ENVI v. 5.7 SARscape. Zastosowane sekwencje przetwarzania SAR wygenerowały geokodowane, ortorektyfikowane, skorygowane względem terenu, pozbawione szumów, skalibrowane radiometrycznie i znormalizowane obrazy Sentinel-1 o rozmiarze piksela 12,5 m. Na obrazach SAR podpowierzchniowe osady rzeczne wydają się ciemne w wyniku zwierciadlanego odbicia sygnałów radarowych od anteny odbiorczej, podczas gdy zakopany gruboziarnisty i zwarty materiał, taki jak pozostałości archeologiczne, wydaje się jasny w wyniku rozproszonego odbicia sygnałów radarowych ⁴⁰ .

Inne wcześniejsze badania wykazały, że połączenie radarowych obrazów topograficznych (np. Shuttle Radar Topography Mission-SRTM) ze zdjęciami SAR poprawia wydobycie i wytyczenie mega paleo-systemów drenażowych i basenów jezior ukrytych pod współczesnymi sygnaturami topograficznymi ^{3 , 4 , 22 , 41} . Dane topograficzne stanowią podstawowe narzędzie do badania form terenu i zmian geomorfologicznych zarówno w czasie, jak i przestrzennie. Dane te są niezbędne do mapowania dawnych systemów rzecznych ze względu na ich zdolność do wykazywania subtelnych zmian w morfologii terenu ³⁷ . Na nisko położonych obszarach, takich jak równina zalewowa Nilu, szczegółowe dane dotyczące wysokości pozwalają wykryć opuszczone kanały, skamieniałe naturalne wały przeciwpowodziowe, blizny meandrów rzecznych i dawne wyspy, a wszystkie te elementy są kluczowymi elementami dla rekonstrukcji starożytnej sieci hydrologicznej Nilu. W rzeczywistości współczesna topografia wielu części badanego obszaru jest nadal dobrą analogią do krajobrazu z przeszłości. W niniejszym badaniu w oprogramowaniu ArcGIS Pro v. 3.1 wykorzystano dane topograficzne TanDEM-X (TDX) z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) ze względu na ich wysoką rozdzielczość przestrzenną wynoszącą 0,4 sekundy łukowej ( ∼ 12 m). TDX opiera się na radarze z syntetyczną aperturą w paśmie X (SAR) wysokiej częstotliwości (9,65 GHz) i charakteryzuje się względną dokładnością pionową wynoszącą 2 m dla obszarów o nachyleniu ≤20% ⁴² . Stwierdzono, że dane te przewyższają inne topograficzne DEM (np. misję topograficzną wahadłowca radarowego i globalną cyfrową mapę wysokości ASTER) pod względem wyświetlania drobnych cech topograficznych nawet na uprawianych równinach zalewowych Nilu, co czyni je szczególnie dobrze dostosowanymi do tego badania. Podobne badania archeologiczne z wykorzystaniem danych wysokościowych TDX na płaskich terenach rzeki Seyhan w Turcji i Delcie Nilu ^43 , 44 pozwoliły na wykrycie wałów przeciwpowodziowych i innych cech geomorfologicznych z niespotykaną dotąd rozdzielczością przestrzenną. Wykorzystaliśmy moduł indeksu położenia topograficznego (TPI) wynoszący ⁴⁵ z danymi TDX, stosując różne sąsiednie promienie (20–100 m), aby obliczyć różnicę między wartością wysokości komórki a średnią wysokością sąsiedztwa wokół tej komórki. Wartości TPI równe zero oznaczają albo płaskie powierzchnie o minimalnym nachyleniu, albo powierzchnie o stałym nachyleniu. TPI można obliczyć za pomocą następującego wyrażenia ⁴⁶ .

Gdzie współczynnik skali to zewnętrzny promień w jednostkach mapy, a Irad i Orad to wewnętrzny i zewnętrzny promień pierścienia w komórkach. Ujemne wartości TPI uwydatniają opuszczone koryta rzek i blizny meandrowe, natomiast dodatnie TPI oznaczają brzegi rzek i graniczące z nimi naturalne wały przeciwpowodziowe.

Przebieg Oddziału Ahramat został odwzorowany na podstawie wielu źródeł danych i zastosowano różne podejścia. Na przykład niektóre odcinki biegu rzeki wyznaczono automatycznie przy użyciu metody TPI, szczególnie na uprawianych terenach zalewowych, podczas gdy inne zostały zmapowane przy użyciu radarowych sygnatur nierówności, szczególnie na piaszczystych obszarach pustynnych. Co więcej, na ekranie zdigitalizowano szereg opuszczonych odcinków kanałów na podstawie poprawionych map historycznych (skala 1:50 000 egipskiego Departamentu Geodezji zebranych w latach 1910–1911) w pobliżu podnóża Płaskowyżu Pustyni Zachodniej. Te segmenty kanałów wraz z dawnymi segmentami koryta rzeki wytyczonymi na podstawie danych radarowych i topograficznych zostały zagregowane w celu wygenerowania dawnego oddziału Ahramat. Oprócz tego oraz aby mieć pewność, że żaden z segmentów kanału Oddziału Ahramat nie pozostał niezamapowany podczas zautomatyzowanego procesu, przeprowadzono systematyczne badanie danych satelitarnych w oparciu o siatkę (poprzez obserwację wizualną eksperta). Tutaj obrazy wielospektralne z Landsat 8 i Sentinal-2, obrazy radarowe Sentinal-1 i dane topograficzne TDX zostały wykorzystane jako warstwy bazowe, które zostały dokładnie zbadane, siatka po kwadracie (2*2 km na kwadrat) przy pełnym rozdzielczości, w celu identyfikacji drobnych form terenu rzecznego, anomalnych układów pól uprawnych i nieregularnych rowów oraz określenia ich rozmieszczenia przestrzennego. W tym przypadku starożytne kanały rzeczne zidentyfikowano na podstawie dwóch kluczowych aspektów: po pierwsze, krętej geometrii elementów naturalnych i stworzonych przez człowieka, a po drugie, różnic w odcieniach kolorów na zdjęciach satelitarnych. Na przykład skupiska sąsiadujących pikseli o ciemniejszych odcieniach i krętych kształtach mogą oznaczać obszary o większej zawartości wilgoci na obrazach optycznych, a tym samym możliwe istnienie zakopanego koryta rzeki. Zastosowano rozciąganie i wykrywanie krawędzi, aby zwiększyć kontrasty jasności zdjęć satelitarnych i umożliwić wizualizację śladów zakopanych odcinków rzek, które w przeciwnym razie pozostałyby niezauważone. Na koniec wszystkie piramidy i groble na terenie badań, wraz ze starożytnymi portami i świątyniami w dolinach, jako wskaźniki istniejących wcześniej kanałów rzecznych, zostały zdigitalizowane na podstawie danych satelitarnych i dostępnych zasobów archeologicznych i nałożone na wytyczoną gałąź Ahramat w celu analizy geoprzestrzennej.

Badania geofizyczne i rdzeniowanie osadów

Pomiary geofizyczne przy użyciu radaru penetrującego ziemię (GPR) i tomografii elektromagnetycznej (EMT) wykorzystano do mapowania podpowierzchniowych cech rzecznych i potwierdzenia wyników teledetekcji satelitarnej. GPR skutecznie wykrywa zmiany stałych właściwości dielektrycznych warstw osadów, a reakcje na jego sygnały mogą być bezpośrednio powiązane ze zmianami porowatości względnej, składu materiału i zawartości wilgoci. Dlatego georadar może pomóc w identyfikacji granic przejściowych w warstwach podpowierzchniowych. Z drugiej strony EMT pokazuje zmienność i grubość osadów osadowych na dużą skalę i jest bardziej przydatna w glebach bogatych w glinę niż GPR. Latem 2022 roku wykonano pomiary profilu geofizycznego za pomocą urządzeń georadarowych i EMT na łącznej długości około 1,2 km. Badanie georadarowe przeprowadzono przy użyciu anteny centralnej o częstotliwości 35 MHz i odstępie wyzwalania 5 cm. Do badań EMT wykorzystano wieloczęstotliwościowy system pomiaru przewodności terenu (EM–34–3) przy rozstawie stanowisk 10–11 metrów. Aby zweryfikować dane teledetekcyjne i geofizyczne, pobrano dwa rdzenie osadowe o głębokości 20 m (rdzeń A) i 13 m (rdzeń B) za pomocą wiertarki do głębokiego gruntu. Rdzenie te pobrano wzdłuż profilu geofizycznego na równinie zalewowej. W laboratorium osadów Uniwersytetu Tanta przeprowadzono przesiewanie i analizę organiczną próbek osadów w celu uzyskania informacji na temat wielkości ziaren pod kątem tekstury gleby i całkowitego węgla organicznego. W analizie tekstury gleby osady średnie i grube, takie jak piaski, są typowe dla osadów korytowych, osady piasku gliniastego i gliny piaszczystej można interpretować jako wały przeciwpowodziowe i rozlewiska szczelinowe, natomiast osady o drobnej teksturze, takie jak glina mułowa, glina pylasta i glina pylasta osady gliny są reprezentatywne dla bardziej odległych części równiny zalewowej rzeki ⁴⁷ .