En föreslagen hydraulisk hiss för Egyptens första pyramid kan, eller kan inte, hålla vatten

Vattenkraft kan ha gett en stor lyft åt byggare av Egyptens äldsta kända pyramid, den nästan 4 700 år gamla Stentrappan av Djoser i Saqqara.

Forntida arkitekter byggde ett hydrauliskt system för att lyfta stenblock som användes för att montera Kung Djoser sex nivåer höga, cirka 62 meter höga pyramid, föreslår forskare den 5 augusti i PLOS ONE. Kontrollerade flöden av vatten in i och ut ur ett stort schakt inne i pyramiden lyfte och sänkte en plattform som bar lass av byggstenar till högre nivåer, säger Xavier Landreau från det privata forskningsinstitutet Paleotechnic i Paris och kollegor.

Ideén är intressant, säger forskare som är bekanta med studien. Men de är inte övertygade om att pyramidbyggare någonsin använde en sådan enhet. Landreau, som har en bakgrund inom materialvetenskap och plasmafysik, grundade Paleotechnic för studiet av antika teknologier.

Det finns ingen allmänt accepterad förklaring för hur forntida egyptier rest pyramider av miljontals massiva block. Dessa stenar kunde väga upp till cirka 2 500 kilo vardera. Föreslagna tekniker för att manövrera pyramidernas byggstenar inkluderar ramper, kranar, rep- och blockanordningar samt rullande träkilar som fästs vid stenar.

I en tidigare i år publicerad rapport beskrev ett annat forskarteam en nyligen identifierad, numera torr Nil-förflut som gränsar till en rad 31 pyramider, inklusive Djosers. Fartyg med arbetare och byggmaterial kunde ha seglat på denna Nil-gren för att lägga till vid platser där dessa pyramider byggdes mellan cirka 4 700 och 3 700 år sedan.

Vatten spelade en ännu större roll i att bygga det forntida Egyptens första pyramid, säger Landreau. Han hävdar att designer av Djosers pyramid skickligt konstruerade tekniker för att kontrollera vattenflödet, ett kunskapsområde som nu kallas hydraulik.

Det föreslagna hydrauliska systemet härrör från en datormodell som inkluderade data om bevarade interna egenskaper hos pyramidens och ett nätverk av underjordiska tunnlar på platsen. Teamet använde också satellitbilder med hög upplösning av regionens landskap för att modellera antika nederbörd- och avrinningsnivåer.

I deras modell fångade en murad inhägnad flera hundra meter från pyramiden — först beskriven på 1700-talet men fortfarande dåligt förstådd — översvämning som flöt genom ökenkanaler under periodiska kraftiga regn. Strukturer i murarna till inhägnaden, känd som Gisr el-Mudir, styrde vattnet till ett bassäng strax väster om Djoser gravområde. Perioder av intensivt regn kunde temporärt förvandla denna bassäng till en sjö, som sedan dränerades till en del av en kalkstensränna som omgav begravningskomplexet.

Forskare har tidigare föreslagit att rännan, känd som Den Torra Muren, tjänade som stenbrott för Djosers begravningskomplex eller som en modell av den avlidna faraos väg till livet efter detta.

Men Gisr el-Mudir och dess närliggande sjö säkerställde att Den Torra Muren inte alltid var torr under Djosers tid, säger Landreau. I teamets modell gick vatten från Den Torra Muren in i två stora, tidigare utgrävda schakt, inklusive ett norrschakt beläget inne i pyramiden. Granitchamrar nära botten av båda schakten innehöll stenpluggar, som när de togs bort, lät vattnet strömma in.

Det norra schaktet utgjorde ramverket för en hydraulisk hiss, föreslår teamet.

I denna hypotetiska uppställning vilade en massiv träflotte ovanför granitchamaren. Flotten var fäst vid två eller fler långa rep som passerade över separata block vid schaktets topp innan de löpte runt för att fästa vid en lyftplattform. Forntida ingenjörer skulle ha utformat flotten och lyftplattformen för att motverka varandra när vatten fylldes eller dränerades från schaktet, hypothesizera forskarna.

Tillgångspunkter till lyftplattformen för arbetare som släpade byggstenar placerades antingen på marknivå eller möjligen genom en tunnel som kan ha varit belägen flera meter över marknivå, misstänker Landreaus team.

När vattnet fylldes på schaktet genom granitchamaren steg flotten och plattformen sjönk. Vattnet stängdes av när plattformen nådde lastområdet. Efter att ha lagt tonvis av stenar på plattformen dränerades schaktet. När flotten sjönk drog det i repen och drog upp plattformen och dess last till nya byggnadsnivåer.

Det är en osannolik scen, säger University of Toronto-arkeologen Oren Siegel. Gisr el-Mudir kunde inte ha hållit tillräckligt med vatten från sporadiska regn för att upprätthålla Landreaus föreslagna hydrauliska system, argumenterar han. Gisr el-Mudir kan istället representera ett tidigt experiment i att bygga stenomslutningar som senare, i större skala, skulle omge faraonernas begravningsplatser, föreslår Siegel.

En annan komplikation gäller den föreslagna sjön, säger egyptologen Kamil Kuraszkiewicz: Den nämns inte i några antika egyptiska skrifter och kan eventuellt aldrig ha existerat.

Också, Djoser’s pyramiden stenar - som vägde i genomsnitt cirka 300 kilo var - var betydligt mindre och lättare för arbetarna att transportera än de som användes för senare pyramider, säger Kuraszkiewicz, från University of Warsaw. "För att bygga den hydrauliska enheten [föreslagen i den nya modellen] skulle mycket mer ansträngning behövas än att flytta stenblocken med bara mänsklig kraft." Landreau kräver ytterligare forskning vid Djoser's pyramid. Det är inte känt hur hög den delvis schaktade norra axeln nådde, vilket begränsar möjligheten att modellera ett möjligt hydrauliskt lyftsystem, säger han. Men han förutspår att stenarbetet på axelsidorna skulle ha stöttat en struktur som rest sig över dess kända längd på cirka fyra meter ovan marken.