background image

04/11/2008
Johan Rönnby
University College of Södertörn

Preliminary version

THE GHOST SHIP. Current state of research and project plan for maritime 
archaeological exploration, Nov. 2008.

Background

In the middle of the Baltic Sea, 30 nautical miles East of the island of Gotska sandön, 
an exceptionally well preserved wooden ship wreck is standing on the bottom at a 
depth of 125 meters. The hull is intact and judging from the type of ship and its 
decorations a preliminary dating would place it in the first half of the 17th century.

The ship was discovered in 2003 by Deep Sea Productions and MMTAB/Marin 
Mätteknik during their search for the Swedish DC-3 airplane lost in 1952. During the 
recording of a TV series, ”The Wreck Divers”, in 2007, the ship was surveyed using a 
Remotely Operated Vehicle (ROV). The analysis below is based on this 
documentation. In 2008 an international research group (see below) was formed in 
cooperation between the University of College of Södertörn and the discoverers with 
the aim of further researching and analysing the wreck. 

Hull 

The ship is estimated to be 25 metres long with a maximum width of about 8 metres. 
The stern is 6.5 metres over the bottom at its highest point.  These measurements have 
been obtained using side scan sonar imagery and can therefore be said to have a small 
margin of error. The hull sides are concave. This so called ”tumble-home” was typical 
for Dutch fluits, but how significant this feature is cannot be established with the 
available documentation. The hull is curved lengthwise with the stern standing about 
twice as high as the midship deck. 

The ship is built in carvel technique with three wales. Just aft of the midsection there 
is a chain wale for shrouds and in the hull side there are some small scuppers. The 
railing lowers in front of the position of the main mast over the forward deck. Above 
the railing some supporters can be seen as well as two kevels on either side. These are 
placed just aft of the positions of the fore-mast and the main-mast.

Bow

The bow is blunt without a beak head, There are no marks indicating that there has 
been a beak head attached. In front of the bow, lying on the bottom, there is a small 

1

background image

figure of a bearded man (?), which may have been placed on the bow. Near the top of 
the stem there are remnants of something that was possibly used to attach this figure. 
Near the chest of this figure there is a decoration that could be a large rose.

The bowsprit is in place, lying on the starboard side of  the bow. At the front of the 
bowsprit there are two timbers fitted vertically. The ship has double hawse holes on 
the starboard and port sides. They seem to lack decorations, but the scuppers are 
reinforced on the outside by a horizontal L-formed timber and a small timber between 
the holes. Both the cat heads are in place and between them a slightly curved timber 
that is probably part of a small balustrade, which was also used as a belaying rail or 
pin rack. The deck planks on the foredeck are partly intact. The foredeck ends level 
with a sturdy crossbeam about five metres behind the bow.

Stern

The stern is round with a counter on top. The counter has fallen off and there is reason 
to believe that the hull sides have been bent somewhat outwards in the process. Inside 
the place of the counter, you can see the floor of the cabin situated furthest aft.

Under this floor there is a small opening (Dutch: hennegat) where the tiller meets the 
steering stand. Under this small opening you can see two small apertures on either 
side of the sternpost as well as two somewhat larger windows further forward on the 
starboard and port sides. These apertures are all surrounded by carvings in the shape 
of flowers and may be cabin windows. Alternatively the two closest to the sternpost 
are just hawse holes. Slightly below, on the starboard side, there is another square 
opening and further below a nailed down hatch. These openings are most likely for 
loading, the upper one for planks and the closed one for ballast. 

The rudder is on the port side of the sternpost and there are clear traces of the pintle 
and gudgeon assemblies. It appears that the rudder was partly lifted when the ship hit 
bottom, which explains its present position.

Rig
   
The ship has three masts with the main mast placed at the centre of the ship, a fore 
mast close to the bow and a smaller mizzen mast. The fore and main masts are still 
standing, while the mizzen mast has fallen over. This is presumably because it was not 
stepped as deeply in the hull as the others. Outside of the ship on the starboard side 
there is a long timber, which is most likely the mizzen mast. Adjacent to this timber 
there are traces of a fighting top as well as a flag button. At the top of both masts that 
are standing there are trestletrees. These probably held top masts that are now lying 
on the port side of the ship. Across the poop there is also a long timber that could be 
the spar of the main-mast or another top mast.

On deck, particularly on the port side, near the loading hatches, there are many parts 
of the rig, including blocks and deadeyes. The loose sediments in this area probably 
contain remnants of the sails.

Decorations

2

background image

The ”beak head” below the bow has already been mentioned. Around the area where 
the tiller enters the hull there is some flower ornamentation. The top of the rudder is 
decorated with three flowers arranged in triangular form. This motif is traditionally 
Dutch (alternatively three vats or a clover leaf) and has been in use until modern 
times. A so-called buss painted by van de Velde in 1650 has an almost identical 
decoration. 

Two figures are lying below the stern. They were most likely placed on either side of 
the sternpost. A preliminary analysis indicates that they are male figures clad in 
clothing of the time with plumed hats. 

Near the stern on the starboard side there is also a large piece of wood with flower 
decorations that was probably part of the counter.

The decorations on the ship are impressive but not extraordianary for the period. It is 
more correct to say that it is charactertistic of that day. Compared to the decorations 
on war ships from this era, they are more on the discrete side.

Details 

There are three hatches in the partly very well preserved main deck, two before the 
main-mast and a smaller one further aft. The one in the middle is the main loading 
hatch, normally 7 x 7 ft, large enough to take on water barrels (per com Ab Hoving 
’08).  

Directly aft of the main-mast there are three knights with sculptures of moustachioed 
male faces. Two of the knights are connected by a belaying rack. Some pins are still in 
place. One more knight is at the back of the foredeck. This knight has a block fastened 
to it.

Aft of this knight there is a windlass. It has pawls made out of wood with holes at the 
tips for shafts that were used to pull it around.

A stock anchor is hanging on the port side just behind the bow. The stock is wooden, 
the arms are V-shaped and the flukes triangular (similar to those on the Vasa). 
Opposite, on the starboard side, there is an identical anchor. A third anchor is lying 
under the starboard cat head outside the ship. 

In front of the poop deck there is a pump made of a drilled out timber. Directly on the 
starboard side there is a circular hole which is either the hole for the mizzen mast or 
the remnants of a second pump.

Age and ship type

The ship is undoubtedly an example of Dutch ship building. Judging from its exterior 
and the equipment on board and comparing with pictures from the time it can be dated 
to the middle of the 17th century (see Noons, van de Velde et al). A ship model at the 
Naval Museum in Amsterdam, dated cirka 1650, is also reminiscent of the wreck. The 
knights (compared with Vasa) may indicate that the ship was built a few decades 

3

background image

earlier. With our knowledge at present a dating in the period 1630-50 seems 
reasonable. 

The most common denomination of Dutch long distance trading ships of this period 
was fluit. A small fluit was often called a bootjen. In Holland there are a number of 
different names for these ships depending on how they were classified in terms of size 
and function (for example kat ship or buss). Their basic construction was, however, 
one and the same.

The Ghost Ship is definitely built in the fluit tradition. It is, however, too early to say 
how it was registered at the time. The fact that it is built in the Dutch tradition is also 
no guarantee that it was owned and sailed by Dutchmen. Dutch shipyards regularly 
built ships for buyers from other nations.

Potential for research and analysis

The Ghost Ship is a unique marine archaeological find, which in terms of the state of 
preservation probably has no equal in the world. 

 The ship can generally be seen as a starting point for describing the history 

behind the success of the Dutch economy in the 17th century and the driving 
forces behind it. This includes the introduction of a global economy with the 
East India trade and the establishment of trading posts in the New World.

 From a theoretical perspective the wreck is also a part of processes in the pre-

industrial development of capitalism. A discussion in this field will touch on 
the importance of technology as a driving force in history and also the role and 
the significance of reformist morals in this connection.

 Because of the great scope and special importance of the Baltic trade for the 

Dutch, these trading ships were a vital part of the economic and political 
structures during this period of Baltic Sea history. Upwards of two thousand 
trading ships would sail into the Baltic each year. Salt and manufactured goods 
were brought to the North, raw materials such as iron, chalk and timber were 
carried from the coasts of the Baltic to Amsterdam and the Netherlands.

 From a purely marine archaelogical perspective, the wreck will give us a 

chance to study the construction of a type of ship that we so far know only 
from pictures, written sources and significantly less intact wrecks. Dutch 
shipbuilding led the world in the 17th century. Timber was imported from all 
of northern Europe and ships were made to order for Swedish shipping 
companies among others. The design became world leading not just by virtue 
of shipbuilding traditions, but also through innovative practices both in the 
technology and the production methods. Even though the Dutch had to rely on 
windmills for power, the shipping industry became a forerunner of 19th 
century industrialisation.

 By studying structures and dimensions in detail and comparing this with 

written sources the question of the denomination of this ship should be 
resolved. If a more exact dating of the sinking of the ship can be obtained 

4

background image

though dendrochronological analysis of wood from structural elements or 
contents, there is a better chance of identifying from written sources the ship 
itself, its name, its provinence, etc. It would make it possible to compare and 
contrast archaeological and written sources.

 A comparison of the relatively discrete decorations of the wreck with motif 

and design on war ships of the time is another interesting task. The flower 
ornamentation and the reason for the renewed popularity of plant related 
decorations during this period is yet another area of study. An analysis of the 
ornamentation and a interpretational discussion in this connection would also 
relate to general ideological aspects of the successful, yet strongly reformist 
christian Dutch tradesmen. The Dutch historian Simon Shama has dubbed 
their attitude as one of an ”embarrassment of richness”.

 The ship also gives us a unique chance to study the distribution of space and 

the interior organization of a 17th century ship. It would give an insight into 
the general conditions of the seamen, but it is also an archaeological study of 
mentality. It is a way of entering into the lives of these people and ”to be in the 
same room as 17th century humans”. An aspect of their strict religious morals 
was that they would often in different ways remind themselves of the 
fickleness of luck and prosperity. Stories of sudden disaster, shipwrecks and 
sea ghosts were probably recounted regularly in the galley at night.

 A chemical analysis can be made of the state of deterioration of the wood in 

this specific under water environment. The Ghost Ship can be seen as an 
interesting comparison to other wrecks, not least the Vasa.

Marine archaeologial research planned for November 2008.

A first stage of marine archaeological research will be performed on the wreck in 
November 2008. The work will be conducted with a Remotely Operated Vehicle 
(ROV) equipped with cameras, light and a robot arm with a manipulator. Work is 
expected to include the following elements:

1. Establishing a more exact site plan of the shipwreck with exact measurements. 

Making a photo mosaic study. Improving the existing side-view drawing of the 
ship.

2. Documentation of a selection of special details, including the rudder, wales for 

the shrouds, the counter, some decorations.

3. Initiating the study of the interior with the help of a small ROV equipped with 

a video camera.

4. Sampling wood for dendrochronological and preservation analysis. For the 

dendrochronological analysis the priority is for timber with the outermost year 
rings preserved (cargo or fire wood). The samples will, however, be taken only 
from items lying loose, which restricts the choice

5

background image

Participants in the reference and work group, November 2008.

Jonathan Adams, Southampton University, England.

Lars Einarsson, Kalmar länsmuseum, Sweden.

Niklas Eriksson, Statens Maritima Museer, Sweden.

Yvonne Fors, Structural Chemistry, Arrhenius Laboratory, Stockholm University, 
Sweden.

Jerzy Gawronski, Bureau Monumenten en Archeologie, Amsterdam, Holland.

Donovan Griffin, Nautical Archaeology Program Conservation Research Lab, Texas 
A&M University. USA.

Björn Hagberg, Deep Sea Productions

Fred Hocker, Vasamuseet,, Sweden.

Ab Hoving, Rijksmuseum Amsterdam, Holland.

Martjin Manders, Rijksdienst voor Archeologie, Cultuurlandschap en 
Monumenten/Dutch Heritage. Holland.

Benno van Tillburg, Rijksdienst voor Archeologie, Cultuurlandschap en 
Monumenten. Dutch/Heritage. Holland

Johan Rönnby, Södertörn University, Sweden.

Bilagor:

1. Rough map of the wreck site (080314)
2. Drawing of the ship seen from the port side (Niklas Eriksson)
3. Suggested analysis of the state of deterioration of the ship wreck (Yvonne 

Fors)

4. Photo of the stern (Marin Mätteknik).

 

6

background image

Bilaga 3

Stockholm University

2008-10-09

Proposal about chemical analyses (from a preservation perspective) of wood 

samples from the ”Ghost Wreck" at Gotska Sandön

Background
In anaerobic aquatic environments, sulfate-reducing bacteria produce hydrogen 
sulfide, H

2

S. In the ”footprints” of the so-called erosions bacteria, which consume 

cellulose in marine archaeological wood, the hydrogen sulfide can react with lignin-
rich parts of the wood structure and form reduced organosulfur compunds; eg. thiols 
and disulfides. In the presence of iron, Fe

2+

 also iron sulfides, for example pyrite, FeS

are formed. This mechanism has been proved in all shipwrecks of marine 
archaeological wood that have been analysed such as the Vasa, the Kronan, the 
Danish Viking ship of Skuldelev, the British Mary Rose, the Australian Batavia, etc. 
Accumulation of sulfur and iron in various amounts has turned out to be another 
pathway of the natural circulation of sulfur in aquatic environments with implication 
to the formation of fossil fuels. One exception is the German Bremen Cog, which was 
preserved in low-sulfate river water.  In contact with high humidity and oxygen the 
iron sulfides (pyrite) are oxidised to sulfuric acid, H

2

SO

4

. This can be traced to the 

formation of acidic sulfate and iron salts in the surface wood of the museum ship 
wrecks.
 
The Ghost Wreck
There are strong reasons to believe that the hull of the”Ghost Wreck” at Gotska 
Sandön is contaminated by sulfur and iron. There are no a reasons for panic, but it is 
strongly recommendable that the involved project leaders and the people responsible 
for the preservation of the wreck are provided with information of the chemical and 
biological state of the wood. With that knowledge appropriate decisions can be made 
about how the wood best should be handled and conserved. 

Suggestions on analyses
If crystalline salts are precipitated on the surface wood some time after the salvage, an 
XRD (X-ray powder diffraction) can be performed on samples from these salts, 
carefully scraped from the wood surface. This will reveal the identity of the salts, and 
give information about their origin. If iron/sulfate salts are identified the conclusion 
can be drawn that the iron sulfides in the wood have started to oxidise to sulfuric acid. 
With pH-indicator paper the development of the acids by time can be studied. The 
occurrence of acids (increased acidity) are indicated at pH-ranges below pH = 3.5-4.

A simple elemental analysis (for example performed by gas chromatography) for the 
total amount of sulfur and iron, give a view about how contaminated the wood is. It 
can also be a good idea to make a total elemental analysis, which includes other 
elements than sulfur and iron, in order to achieve a wider insight about the chemical 
situation. If the analysis is performed at a number of depths down in a wood core 

7

background image

drilled from the surface and inwards the hull also the distribution of the contaminants 
in the hull can be estimated.  
For a detailed profile (0.5mm spacing) of for example sulfur and iron x-ray 
fluorescence spectroscopy (XRF) is needed. This gives a much more detailed profile 
of the distribution in the wood hull. With help of this method we now know that the 
distribution of contaminants can be very different between ship wrecks. For instance, 
it is mostly the outer surface of the Vasa’s wood (0-2 cm) that contains sulfur, while in 
the British Mary Rose the sulfur and iron has evenly penetrated throughout the hull.

With SEM (scanning electron microscopy) and EDS (energy dispersive x-ray 
fluorescence) the total amount of most elements over a selected wood surface can be 
measured. In a cross section, cut across the direction of the wood fibers, the 
distribution of the elements in the wood cell structure on a microscopic level are 
revealed.

With light microscopy studies of wood cuts one can trace wood degradation by 
erosion bacteria and other kind of biological activity and erosion. This (besides the 
information from adequate chemical and mechanical stability tests) is relevant to form 
an opinion about the quality of the wood, which is also partly connected to the 
accumulation of the sulfur. 

The above would be adequate for a good start to the understanding of the chemical 
situation of the wood in the Ghost Wreck. Further, for a full speciation of the different 
sulfur compounds (how much reduced and oxidised sulfur) advanced sulfur 
spectroscopy (with a synchrotron as ion source) is needed.  This is highly informative 
but unfortunately not a very easy-accessible technique. The analyses are very 
exclusive and only available at a limited number of laboratories in the world of, and 
require the help of specialists. The Vasa and Mary Rose samples were analysed at 
SSRL (Stanford Synchrotron Radiation Laboratory), California, USA and EFSR 
(European Synchrotron Radiation Facility), Grenoble, France. 

Finally, as a first step I recommend:

 Total sulfur and iron analyses of at least one core, drilled from the surface 

wood inwards the hull. Preferably, several cores should be taken at different 
areas of the ship for a more representative overview.

 Analyses of the total sulfur and iron distribution in the wood cell structure; 

SEM (EDS).

 Light microscopy studies to trace the bacterial degradation. 

Sample dimensions
For the elemental analyses wood cores from the hull are needed, drilled form the 
surface inwards. A 0.5 cm in diameter is enough, and an electric drill can be used. For 
the advanced sulfur spectroscopy an increment bore must be used, which are turned 
slowly in order to avoid heat development, that would affect the sulfur composition. 

For the light microscopy and SEM analyses larger sample dimensions are required to 
be able to make appropriate cutting (by hand with razor blades). A ”cube” of at least 
1x1x1 cm

is enough. 

8

background image

References and further reading
Fors Y: Sulfur-Related Conservation Concerns for Marine Archaeological Wood
Doctoral thesis, Structural chemistry, Stockholm University, 2008 (and references 
therein).

9


Document Outline