Древнеримскую деревянную пристань изучили с помощью МРТ
В недавнем исследовании ученых университета Оулу (Италия) деревянные портовые сооружения времен Римской империи были изучены с использованием методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Эти методы известны широкой общественности благодаря процедуре магнитно-резонансной томографии в медицине. МРТ позволяет безопасно получить детальные изображения тканей человеческого тела.
Сканирование оказалось не менее ценным и для раскрытия секретов археологических сокровищ Южной Европы. Области применения МРТ стремительно расширяются, подчас самым неожиданным образом.
Изученные образцы были взяты с деревянных опор пирса древнеримской гавани. Их обнаружили во время раскопок на месте строительства новой линии метро в Неаполе, которые начались в 2004 году. Из-за находок даже пришлось заглубить линию метро, которая теперь проходит ниже культурного слоя. Исследование древнего порта рассказало много интересного о жизни в Римской империи.
Пирс был построен уже после знаменитого извержения Везувия в 79 году нашей эры. Кроме того, раскаленный пиропластический поток двигался к юго-востоку от вулкана, и территория современного Неаполя от него не пострадала.
«На суше древние конструкции из дерева сохраняются редко. Они со временем разрушаются, если только не находятся во влажной среде. Это исключительное открытие стало возможным благодаря подземному водоносному горизонту, который на века сохранил античные причалы», — говорит Отто Манкинен, ученый из Университета Оулу.
ЯМР-спектроскопия основана на электромагнитном излучении, безопасном для объекта исследования, не содержащих ферромагнетики. МРТ в медицинских учреждениях — самое известное приложение возможностей ЯМР-спектроскопии. Метод использует магнитные свойства атомных ядер для получения очень точной послойной визуализации структуры вещества и определения его физических свойств.
Неинвазивный характер ЯМР-измерений особенно важен при исследовании археологически ценных образцов и предметов искусства перед реставрацией. Другие методы, такие как рентгеновская или световая микроскопия, могут повредить образец. При исследовании под микроскопом образец приходится делить на кусочки, что разрушительно для хрупких объектов с губчатой структурой, каковыми являются остатки древесины под водой. Если пролежавшее много веков в воде дерево вынести на воздух, оно молниеносно подвергнется окислению и биологической ферментации.
Во время исследования, результаты которого опубликованы в журнале Physical Chemistry, образцы древесины были бережно сохранены в тех же условиях, в которых они провели столетия.
Команда ученых стремилась выяснить, как древесина ведет себя и сохраняется в воде, реконструировать изменения, вызванные гниением, а также провести всесторонний анализ структуры остатков древесины. Это одно из первых исследований, в котором были объединены четыре различных метода ЯМР: релаксометрия, микровизуализация, диффузометрия и криопорометрия. Археологические образцы из древесины ели, каштана и клена сравнивались со свежей древесиной тех же ботанических видов.
«Сведения о сохранности конструкций и материалов трудно переоценить. Они помогают найти новые способы сохранения археологически ценного наследия для будущих поколений», — говорит Манкинен. «В будущем необходимо продолжить исследования, взяв большее число фрагментов древесины хвойных и лиственных деревьев. Состояние образцов может сильно отличаться в зависимости от возраста дерева на момент постройки, места образца в стволе. Различия между современными и старыми образцами древесины также требуют более тщательного осмысления».
«Ценные образцы были проанализированы в Университете Оулу, поскольку анализ древесных материалов был одной из наших давних исследовательских тем. Лучшим вариантом было бы использовать ЯМР-оборудование на месте раскопок для изучения исторических находок, которые часто слишком хрупки для перемещения», — говорит Манкинен. «Новые находки будут способствовать разработке мобильных аппаратов ЯМР».
Приборы ЯМР становятся все компактнее и дешевле и находят применение во многих областях
Когда Манкинен еще поступил в университет в качестве студента, он был поражен разнообразием исследований, доступных с помощью ЯМР. «Раньше я не знал, что буду заниматься археологическими исследованиями и мне пригодится в этом ядерно-магнитный резонанс».
В университете ведутся исследования еще более древних деревянных артефактов эпохи неолита, найденных местными жителями на озере Браччано в Италии. Возраст некоторых образцов превышает 7 500 лет.
ЯМР-спектроскопии нашла практическое применение в мониторинге окружающей среды и атмосферы, очистке промышленных и шахтных вод, производстве аккумуляторных батарей, экологически чистого бетон, автомобильных каталитических нейтрализаторов, в биохимии. Этой теме была посвящена одна из докторских диссертаций, защищенная в Университете Оулу в декабре 2024 года.
Недавно ученые отправили на компьютерную томографию выпавший в Испании град.
