Археологи прочитали папирус с помощью рентгеновской томографии

20 января 2015 года в журнале Nature Communications была опубликована статья «Распознавание букв в свернутых папирусах Геркуланума с помощью фазоконтрастной рентгеновской томографии». Авторы, Vito Mocella (Институт микроэлектроники и микромеханики CNR-IMM, Неаполь), Emmanuel Brun и Claudio Ferrero (Европейский источник синхротронного излучения, Гренобль), Daniel Delattre (Институт исследования текстов CNRS-IRHT, Париж) сумели прочитать несколько слов на обугленных папирусных рукописях, сохранившихся в Геркулануме после его гибели в результате извержения вулкана Везувий в 79 году нашей эры. Мы попросили прокомментировать это исследование доктора физико-математических наук Андрея Цатуряна.

Что произошло

Эксперименты были проведены на одной из станций Европейского источника синхротронного излучения в Гренобле на двух образцах, подаренных первому консулу Франции Наполеону Бонапарту в 1802 году и ныне хранящихся в Институте Франции (Institut de France).

Один из них представлял собой маленький фрагмент развернутого папируса, который можно было исследовать традиционными методами микроскопии, в инфракрасном спектре. Второй образец представляет собой спекшийся деформированный свиток диаметром 1,5–2 см и длиной 15–20 см. Его чернила практически не проникали в папирус и представляли собой углеродные выпуклости на его поверхности.

Это обстоятельство позволило использовать метод фазоконтрастного изображения, позволяющий регистрировать малые изменения длины пути рентгеновских лучей в материале, связанные с выступами на его поверхности. Образцы просвечивали широким тонким лучом монохроматического рентгеновского света и регистрировали прошедшие рентгеновские фотоны света на двухкоординатном детекторе. Папирус поворачивали вокруг вертикальной оси под различными углами от 0° до 360°, а затем смещали его по вертикали на толщину луча, после чего повторяли сбор данных на следующем срезе. Таким образом сканировали весь свиток.

Предыстория

Многочисленные рукописи, находившиеся в библиотеке на одной из вилл, принадлежавшей богатому и знатному римлянину Луцию Кальпурнию Пизону Цезонину (Lucius Calpurnius Piso Caesoninus), были по тогдашней античной традиции написаны на папирусе углеродосодержащими чернилами. При извержении вулкана они обуглились в результате воздействия горячего (около 320°С) газа и стали весьма хрупкими, так что рулоны папируса практически невозможно развернуть, не разрушив их. Даже на развернутых фрагментах папируса трудно прочитать тексты, так как сам папирус также обуглился. В то же время содержимое библиотеки сопоставимо по объему с количеством текстов аналогичной датировки, доступных современным исследователям. Поэтому разработка метода неразрушающего прочтения обугленных папирусных свитков была бы чрезвычайно полезна и важна для исследователей античности.

Традиционный метод рентгеновской томографии, широко применяемый в медицине и удостоенный Нобелевской премии в 1979 году, основан на различном поглощении рентгеновских лучей твердыми (костью) и различными мягкими тканями. Поскольку обугленный папирус и обугленные чернила практически не отличаются по своим поглощающим свойствам, для распознавания текстов на папирусах Геркуланума этот метод был неприменим. Тогда ученые обратились к методу фазоконтрастной микроскопии, которая уже давно применяется в видимой области. Впервые этот метод был предложен голландцем Фрицем Цернике в 1930-е годы. Первоначально он применялся только в микроскопии. В рентгенологии же этот метод стал использоваться позже, чаще всего для исследования мягких тканей пациента.

Перспективы

Ученым удалось прочитать отдельные греческие буквы и целые слова в различных слоях свитка, включая самые глубокие, и тем самым продемонстрировать потенциальные возможности предложенного ими метода. Удастся ли им прочитать хотя бы некоторые из свитков и насколько полным окажется такое прочтение — вопрос будущих исследований. В данном случае очень важным оказался междисциплинарный подход: если бы физики-специалисты по рентгену и синхротронам не наладили бы тесного взаимодействия со знатоками древних рукописей, то прочитать папирусы вряд ли бы получилось.