Công nghệ lọc nước: vũ khí sinh tồn của người Maya

• Alex Fox
• BBC Travel

6 tháng 10 2021

Thành phố Tikal từng là tâm điểm kinh tế và tế lễ của nền văn minh Maya cổ đại.

Nhưng những cung điện bằng đá và đền thờ nơi đây sẽ không bao giờ được dựng lên nếu người Maya không tinh thông sử dụng một yếu tố vô cùng quan trọng.

Đặt chân đến thành phố cổ Tikal của người Maya ở Guatemala, du khách sẽ lọt thỏm giữa những tòa kim tự tháp đá vôi dốc và cao gần bằng Nhà thờ Đức Bà Paris, nằm giữa khung cảnh rừng nhiệt đới với tiếng chim kêu vượn hú văng văng.

Được xây dựng hoàn toàn không có sự hỗ trợ của sức kéo gia súc, công cụ kim loại hoặc bánh xe, những công trình bằng đá vĩ đại này là nơi đặt quyền lực của các vua và các vị tu sĩ, những người cai trị một trong những thành bang có tầm ảnh hưởng nhất dưới đế chế Maya trải dài khắp các vùng, từ bán đảo Yucatan của Mexico, Guatemala, Belize cho đến những nơi ở Honduras và El Salvador.

Thành phố Tikal từng là một trung tâm kinh tế và là nơi tế lễ của một nền văn minh mà theo kết quả khảo sát trên không bằng công nghệ lazer gần đây cho thấy có hơn 60.000 công trình được những cánh rừng dày đặc che kín trong hàng thế kỷ, với mức dân số lên đến 10, thậm chí 15 triệu người.

Người Maya cổ đại là những kiến trúc sư và nhà thiên văn học xuất sắc, thể hiện qua việc mỗi cung điện và đền thờ bằng đá khổng lồ ở Tikal đều được định hướng dựa theo sự dịch chuyển vị trí hàng ngày của mặt trời.

Nhưng người Maya sẽ không bao giờ có thể dự đoán nhật thực chính xác và xây dựng nên những tượng đài nếu họ không tinh thông một yếu tố vô cùng thiết yếu đối với sự sống còn của họ ở Tikal: nước.

Vì Tikal không gần sông hồ, người Maya đã phải tạo ra một mạng lưới các hồ chứa khổng lồ tại đây để hứng và tích trữ đủ nước trong mùa mưa dữ dội để phục vụ cho đời sống của số dân khổng lồ – ước tính dân số của Tikal khoảng từ 40.000 đến 240.000 người vào thời kỳ thịnh vượng ở thế kỷ thứ 8 – trong suốt mùa khô hạn kéo dài 4 đến 6 tháng sau đó.

Những hồ chứa này đã phục vụ hơn 1.000 năm văn minh Maya ở Tikal, từ khoảng năm 600 trước Công nguyên cho đến khi khu vực trung tâm đô thị bị giai cấp thống trị bỏ hoang vào khoảng năm 900 sau Công nguyên.

Năm ngoái, các nhà khảo cổ học sử dụng kỹ thuật khoa học hiện đại đã phát hiện ra nhiều khám phá có chiều sâu về những kỳ tích thủy văn của người Maya. Các lõi trầm tích được lấy từ các hồ chứa của Tikal cho thấy người Maya đã tạo ra hệ thống lọc nước lâu đời nhất ở tây bán cầu.

Hệ thống lọc nước của người Maya tân tiến đến mức một trong những vật liệu quan trọng của nó, zeolite, vẫn được sử dụng rộng rãi trong các bộ lọc nước ngày nay.

Zeolite ​​là một loại khoáng chất từ núi lửa, có thành phần chính là nhôm, silic và oxy được tạo thành khi tro núi lửa phản ứng với mạch nước ngầm có kiềm.

Chúng tồn tại ở nhiều dạng và có các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo, cho phép lọc được các chất gây ô nhiễm, từ kim loại nặng cho đến các loại vi khuẩn.

Các hạt zeolite ​​riêng lẻ có kết cấu tinh thể dạng lồng nhốt rỗ thủng, khiến chúng trở thành bộ lọc vật lý tuyệt vời.

Chúng cũng mang điện tích âm, nên các nguyên tố khác sẽ dễ dàng liên kết với chúng. Điều này có nghĩa là khi nước đi qua zeolite, các hạt lơ lửng trong nước có thể bị dính về mặt vật lý hoặc hóa học với các hạt zeolite, trong khi nước vẫn tiếp tục chảy qua các khe hở của cấu trúc dạng lồng.

Tuy các nhà khảo cổ chỉ tìm thấy zeolite ​​tại một trong số nhiều hồ chứa ở Tikal, hồ Corriental, nhưng các mảnh vỡ của bình đất sét được tìm thấy ở đó cho thấy nước đã lọc ở hồ Corriental được sử dụng riêng làm nước uống.

Các nhà nghiên cứu đứng đằng sau phát hiện này cho biết cách người Maya sử dụng hạt zeolite ​ là phương pháp lọc lâu đời nhất để làm sạch nước bằng khoáng chất trên thế giới, xuất hiện trước hệ thống lọc qua cát do nhà khoa học người Anh Robert Bacon phát triển vào năm 1627 khoảng 1.800 năm.

Hệ thống lọc nước bằng zeolite ​​của người Maya – mà các học giả cho rằng nó được phát minh lần đầu tiên vào khoảng năm 164 trước Công nguyên – tuy xuất hiện sau bộ lọc bằng vải gọi là \”tay áo Hippocrate\” được phát triển ở Hy Lạp cổ đại khoảng 500 năm trước Công nguyên, nhưng phương pháp của người Maya hiệu quả hơn nhiều trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm vô hình như vi khuẩn hoặc chì.

\”Tôi là người châu Mỹ bản xứ và tôi luôn cảm thấy phiền lòng khi các nhà khảo cổ học và nhân chủng học trước đây đều cho rằng thổ dân châu Mỹ đã không phát triển nền móng công nghệ như ở những nền văn minh cổ đại khác: Hy Lạp, Ai Cập, Ấn Độ hoặc Trung Quốc,\” ông Kenneth Tankersley, nhà địa chất khảo cổ học tại Đại học Cincinnati và là tác giả chính của nghiên cứu ghi lại việc sử dụng zeolite ​​của người Maya, nói.

\”Hệ thống này đã cung cấp nguồn nước uống sạch an toàn cho người Maya trong hơn 1.000 năm và các hệ thống lọc khác được biết đến trong cùng thời kỳ đều là sơ khai so với nó – như phương pháp lọc sớm nhất của người Hy Lạp chỉ là những chiếc túi vải.\”

Tikal nằm ở phía bắc Guatemala ngày nay và nơi đây chỉ có hai mùa: mùa mưa cực kỳ ẩm ướt và mùa hạn vô cùng khô hạn.

Khắc nghiệt hơn nữa là nước từ những trận mưa xối xả của mùa mưa lại rút đi rất nhanh. Khi nước mưa thấm qua lớp đất mặt mỏng, tính axit của nó sẽ tăng lên đủ để hòa tan lớp đá vôi giàu canxi là nền đá bên dưới của khu vực.

Điều này tạo ra cái mà các nhà địa chất gọi là địa hình Karst với những hố sụt và hang động, nơi mực nước ngầm thấp hơn bề mặt đất khoảng 200m, hoàn toàn nằm ngoài tầm với của người Maya.

Không có nguồn nước ngọt ở gần, người dân thủ phủ của đế chế Trung Mỹ này đã buộc phải nghĩ ra cách giữ lại nguồn nước có được trong mùa mưa. Từ đó xuất hiện các hồ chứa – và bởi vì vùng Tikal nằm xung quanh một ngọn đồi, người Maya đã khéo léo lợi dụng các sườn dốc để dẫn nước vào các hồ chứa đó.

Ngay cả toà nhà trung tâm lớn của họ – nằm giữa Đền Một và Đền Hai, hai bên hông là các tòa thành chính – cũng được lát bằng những viên đá khổng lồ được đặt ở độ nghiêng vừa đúng cho nước chảy vào các con kênh đổ ra các hồ chứa của Đền và Cung điện gần đó.

Các du khách ngày nay sẽ cần phải khá nỗ lực mới xác định được vị trí của các hồ chứa ở Tikal, chủ yếu chỉ còn là những vùng đất trũng, nhưng một số con đập và kè đất từng được dựng để làm dịu cơn khát của thành phố hiện diện tương đối rõ rệt trong mắt những người am tường.

Hồ chứa Palace ước tính từng tích trữ 31 triệu lít nước, và hồ Corriental chứa nước đã được lọc sạch bằng chất zeolite được cho là từng có khả năng trữ được 58 triệu lít nước trong thời kỳ hoàng kim.

Việc phát hiện ra hệ thống lọc của hồ Corriental bắt nguồn từ cuộc khảo sát thực địa vào khoảng năm 2010, khi các nhà nghiên cứu thu thập 10 mẫu trầm tích lõi từ bốn trong số các hồ chứa ở Tikal.

Những mẫu này cho thấy đã có tình trạng ô nhiễm tới mức nguy hiểm chất kim loại năng thủy ngân và các dấu hiệu \”tảo nở hoa\” độc hại đọng trong các hồ chứa của Cung điện và Đền thờ gần trung tâm Tikal vào thế kỷ thứ 9 – là khoảng thời gian mà giới tinh hoa cai trị từ bỏ khu trung tâm thành phố.

Nhưng điều rất đáng chú ý về sự ô nhiễm là việc hồ chứa Corriental gần như vẫn sạch tinh, trong lúc các hồ chứa Cung điện và Đền thờ đều bị nhiễm độc.

Khi xem xét kỹ hơn các mẫu ở hồ Corriental, ông Tankersley phát hiện thấy bốn lớp cát riêng rẽ chứa các mảnh thạch anh kết tinh và zeolite ​không có trong bất kỳ hồ chứa nào khác.

Khi nhóm nghiên cứu khảo sát khu vực xung quanh, họ không tìm thấy nguồn cát thạch anh tự nhiên nào, zeolite lại càng không có. Điều này khiến các nhà nghiên cứu cho rằng vật liệu zeolite này đã được bỏ thêm vào để dùng như một bộ lọc ở đầu nguồn hồ chứa.

Tình cờ, một trong những nhà nghiên cứu của dự án biết về một vùng trũng cách Tikal khoảng 30km về phía đông bắc có loại cát tương tự, được gọi là Bajo de Azúcar – người dân địa phương nói với ông ấy rằng nước ở đây trong suốt và có vị ngọt.

Các xét nghiệm cho thấy đá và cát Bajo de Azúcar có chứa zeolite ​​và do đó nó có thể là nguồn cung cấp zeolite cho hồ Corriental của Tikal.

\”Không có cỗ máy thời gian nên chúng ta không thể biết chính xác điều gì đã xảy ra,\” Tankersley nói. \”Nhưng không khó để mường tượng rằng vào thời xa xưa có ai đó ở Tikal đã nghĩ: \’Nếu nước ngọt, sạch, trong chảy ra từ đống tro núi lửa kết tinh này, thì ta cũng có thể lấy một ít tro về và dùng để lọc ra nước sạch.\’\”

Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng cát zeolite có thể đã được rải vào giữa các tấm mảng đan kết bằng lá cây, được gọi là petate, để làm bộ lọc.

Sau đó chúng có thể đã được chêm vào những bức tường từ bằng gạch đá vôi thủng lỗ chỗ mà người Maya đặt dọc theo tuyến đường dẫn nước chảy vào hồ chứa.

Theo nghiên cứu mô tả chi tiết cách sử dụng hạt zeolite​​của người Maya, nếu chỉ dùng cát thì đã đủ để lọc nước cho trong, nhưng như vậy sẽ không có tác dụng lọc vi khuẩn hoặc thủy ngân.

Bằng cách cho thêm zeolit, người Maya có được nguồn nước trong và sạch theo tiêu chuẩn hiện đại.

\”Có thể người Maya không hiểu nguyên lý hoạt động của hạt zeolite, nhưng họ hiểu tầm quan trọng của việc giữ nguồn nước sạch. Họ vận dụng công nghệ và kiến ​​thức về môi trường của mình để lọc nước uống,\” Lisa Lucero, nhà nhân chủng học tại Đại học Illinois, người không tham gia nghiên cứu trên, nói.

Bốn tầng cát chứa zeolite ​​cho thấy bộ lọc đã bị nước lũ cuốn trôi trong những mùa mưa vô cùng dữ dội và sau đó được bồi đắp lại lần này đến lần khác.

Mặc dù hồ Corriental là nơi duy nhất người ta phát hiện được hệ thống lọc zeolite của người Maya, nhưng không loại trừ khả năng là việc sử dụng zeolite cũng có ở các nơi khác.

Liwy Grazioso, giám đốc Bảo tàng Miraflores của Guatemala và đồng tác giả của nghiên cứu khám phá ra sự ô nhiễm của các hồ chứa trong Cung điện và Đền thờ, cho biết bà hy vọng phát hiện này sẽ là khích lệ thêm nhiều công trình nghiên cứu về các hồ chứa của người Maya.

\”Tôi không nghĩ Tikal là nơi duy nhất có công nghệ này,\” Grazioso nói. \”Các hồ chứa hiện diện khắp nơi trên đế chế Maya và chỉ mới có một số ít đã được nghiên cứu; nếu không nghiên cứu thì chúng ta sẽ không bao giờ biết được.\”

Đối với ông Tankersley, những khám phá này cho thấy có những nguồn thông tin đồ sộ đang chờ được khám phá khi các nhà nghiên cứu để tâm tới khong chỉ các vật phẩm làm bằng vàng hay ngọc lóng lánh.

Ông nói rằng các du khách đến Tikal không nên chỉ ngạc nhiên trước các cấu trúc mà hãy thưởng thức những gì mà con người xây dựng lên cách đây 1.000 hoặc thậm chí 2.000 năm, không có máy móc hoặc từng đàn gia gia súc trợ giúp.

\”Hãy nghĩ về những thành tựu của họ,\” ông nói, \”và hãy nhớ rằng đây không phải là một dân tộc đã tuyệt chủng. Những thành tựu đó là di sản của cộng đồng người bản địa Trung Mỹ ngày nay.\”

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Travel.