2000年前の巻物を開かずに読む

西暦 79 年にヴェスヴィオ山が噴火したとき、火山ガスと火山灰によって古代都市ヘルクラネウムのパピルス文書の蔵書が埋まり、文書が焦げてしまいました。 2000年近く経った今でも、これらの巻物は壊れやすいため、開けて隠された内容を明らかにすることはできません。科学者たちは、未開封の巻物をX線スキャンし、計算アルゴリズムを使用してテキストを抽出しようとしました。しかし、インクと紙のコントラストが狭いため、テキストを確実に再構成することが困難でした。カリフォルニア大学バークレー校 (UCB) と国立標準技術研究所の研究者は、この制約を克服する 2 段階の方法を報告しています。彼らは研究室で作成したスクロール モデルでこの技術を実証しました (プロスワン 2026、DOI: 10.1371/journal.pone.0353485)。

コントラストの問題は、インクとパピルスが両方とも炭素ベースであるため、X 線はそれぞれの材料をほぼ同じ速度で通過するために発生します。研究リーダーであるUCBのダグラス・ザイラー氏とそのチームは、鉛はパピルスよりもはるかに強くX線を吸収し、インクに鉛が含まれている巻物を使用すると、文字が周囲のパピルスより目立つ画像が生成されることを認識した。

すべての古代のインクに鉛が含まれていたわけではありません。 「インクの単一のレシピはありませんでした」と、この研究には関与していないイタリア国立研究評議会の研究者ヴィト・モセラ氏は言う。 「しかし、ヘルクラネウムの巻物の少なくとも一部には鉛が含まれていることが分かりました。」

そこでザイラー氏のチームは、リードの検査から始めるトリアージアプローチを開発した。金属を探すために、研究者らは携帯用蛍光X線（XRF）装置を使って各巻物を検査します。 XRF は、表面に X 線を照射し、表面の原子が放出する蛍光 X 線のエネルギーを記録することによって元素を識別します。 XRF で鉛が検出された場合、チームは文字とパピルスを区別するために追加の画像処理のために巻物を送ります。

テストの第 2 段階では、研究チームは現代のエジプトのパピルス巻物のモックアップを作成し、さまざまな量の鉛を含むカーボン ブラック インク (古代インクで一般的に使用されている煤ベースの顔料) を使用してスタイラスで文字を刻み、巻物を炉で炭化しました。彼らは、鉛の表面濃度が 200 μg/cm のサンプルをテストしました。² これは、古代の断片で見つかった最低濃度よりも低いです。ハンドヘルド XRF 装置は、各サンプルからリード信号を返しました。

次に研究者らは、炭化した模型巻物に対して X 線断層撮影を実行し、複数の角度から画像を収集して巻物の文字の 3D 画像を構築します。カスタム ソフトウェアがデータを仮想的にスクロールし、先頭の単語が読み取れるようにします。

このアプローチには限界があるものの、2,000 年前の巻物を分析するための実行可能な道を提供します。大規模なコレクションを調査するには、研究者は各巻物を自動的にスキャンする方法を見つける必要があります。これには、未開封の巻物の長さに沿って複数の点で検出器の位置を変更する必要があります。もう一つの課題は、モデルの巻物がオリジナルの劣化を完全には捉えていないことだとモセラ氏は言う。噴火による灰と圧力により、本物の巻物は窯で焼かれた模型で見られたものよりもはるかに大きく砕け、歪みました。 「この研究は最初のステップにしか見えませんが、良いワークフローです」とモセラ氏は言います。

さらに、このプロセスは、鉛フリーのインクで書かれた巻物には機能しません。しかし、ヘルクラネウムの破片に対するモセラのXRF研究では、これらの古代インク中に鉛以外の金属が見つかった。 「スキャンでこれらの他の金属も探してみます」と彼は言います。