古羅馬考古學隨著核科學復興

1996年，比利時潛水員René Wauters做出了一生中最重要的考古發現。他在亞得里亞海克羅地亞小島薇莉-奧朱莉（Vele Orjule） 45米深的水域中探索時，發現了一座神秘的古代銅像。借助核技術，研究人員對這座銅像進行了十多年的仔細研究，來確定其年代、起源，甚至其構造方法。

“阿波基希歐梅諾”銅像是一位裸體、肌肉發達的男性運動員，他正在刮身上的汗水和灰塵。1999年，當這座嚴重腐蝕的銅像被從海里拖出時，一個漫長的脫鹽和修復過程開始了。2005年完工后，考古學家們感到困惑的是：“阿波基希歐梅諾”銅像的圖案并不獨特，那么這尊銅像是羅馬的還是希臘的？直到2009年，利用加速器澄清了一些問題，才確定了其起源。

原子能機構負責遺產科學的項目助理官員Lena Bassel說：“揭開‘阿波基希歐梅諾’的過去依賴于幾種核技術，以更好地了解其原子層面結構。”她與來自世界各地的專家合作，將核技術應用于文物特征分析。Bassel指出，在2010年發表在《考古學科學雜志》上的一項研究中，研究人員應用加速器質譜法對在“阿波基希歐梅諾”內部發現的有機材料進行分析，確定銅像的碳年代為公元前100年至公元250年之間。

研究人員還應用基于加速器的微粒子誘導X射線發射（PIXE）確定合金的原始成分，并應用多接收器電感耦合等離子體質譜法更好地了解銅像的鉛同位素組成。同位素是一種化學元素的特定形式，因原子質量和物理性質而異。科學家可以查看樣品中不同鉛同位素的比例，將其與地理區域的已知屬性對照，以確定樣品的來源。Bassel說：“他們使用加速器分析技術將銅像中的鉛來源確定為東阿爾卑斯山或撒丁島，并得出結論，這尊銅像是希臘原件的羅馬復制品。”

五年后，研究人員再次使用高橫向分辨率PIXE技術檢測了“阿波基希歐梅諾”。他們發現銅像鑲嵌的嘴唇是一種非常純凈的非合金銅。利用X射線照相法揭示了鑲嵌物如何被插入和固定到位，以及肢體的復雜鑄造和連接技術。研究人員判定，“阿波基希歐梅諾”顯然是更古老（公元前四世紀中期）雕像的復制品，采用間接失蠟法鑄造工藝制作，使用的是低鉛成分的合金。

“基于加速器的技術在文物的特征分析中具有重要作用，而‘阿波基希歐梅諾’向我們表明，通常需要使用多種類型的分析方法。原子能機構正在推動這些應用，”Bassel說。自2018年以來，原子能機構及其成員國一直在推動將“原子用于遺產”的倡議，并在去年與法國巴黎-薩克雷大學建立了戰略伙伴關系，以加強核技術在文化和自然遺產表征和保護方面的應用。在與原子能機構的合作中，該大學將專注于科學研究和開發，并與世界各地的專家交流知識和最佳實踐。

原子能機構負責遺產科學的項目助理官員Lena Bassel說：“揭開‘阿波基希歐梅諾’的過去依賴于幾種核技術，以更好地了解其原子層面結構。”她與來自世界各地的專家合作，將核技術應用于文物特征分析。Bassel指出，在2010年發表在《考古學科學雜志》上的一項研究中，研究人員應用加速器質譜法對在“阿波基希歐梅諾”內部發現的有機材料進行分析，確定銅像的碳年代為公元前100年至公元250年之間。

研究人員還應用基于加速器的微粒子誘導X射線發射（PIXE）確定合金的原始成分，并應用多接收器電感耦合等離子體質譜法更好地了解銅像的鉛同位素組成。同位素是一種化學元素的特定形式，因原子質量和物理性質而異。科學家可以查看樣品中不同鉛同位素的比例，將其與地理區域的已知屬性對照，以確定樣品的來源。Bassel說：“他們使用加速器分析技術將銅像中的鉛來源確定為東阿爾卑斯山或撒丁島，并得出結論，這尊銅像是希臘原件的羅馬復制品。”

核技術用于考古學并不局限于表征，長期以來，輻照在文物保護中發揮了重要作用。比較有名的案例是，1977年，對擁有3200年歷史的埃及法老拉美西斯二世之木乃伊進行了輻照，以去除真菌和昆蟲，此后，該技術在許多其他項目中持續使用。

2004年，在法國阿爾勒的羅納河水面下不到4米處，發現了一艘公元一世紀的羅馬船只。這艘被稱為“阿爾勒-羅納河3號”、31米長的橡木駁船可能是被一場山洪淹沒，覆蓋在一層細粘土中。

“粘土幫助保存了這艘船只及其珍貴的文物，但厭氧菌溶解了木材的纖維素，纖維素被水取代。2011年，當研究人員計劃將這艘船從河床上抬起來并安裝在博物館時，這構成了挑戰，因為隨著它的干燥，木材會坍塌，”格勒諾布爾ARC-Nucléart公司研究工程師Laurent Cortella說。

ARC-Nucléart公司想出了一個解決方案：他們將木材浸泡在聚乙二醇中，冷凍干燥，并對船的構件進行輻照處理。原子能機構輻射化學家Bum Soo Han說：“就像用吹風機吹干膠水一樣，修復人員用可輻射固化的樹脂，使木材的纖維結構保持在一起。”Han正在“原子用于遺產”框架內努力推動利用輻射技術進行文化保護，在全球范圍內為文化保護工作提供技術支持，并認為對此類應用的需求正在增長。

Han說：“我們目前可以在阿爾勒考古博物館參觀‘阿爾勒-羅納河3號’，不需要去法國就能看到利用輻照保護文物；這種技術被廣泛應用。”2017年，原子能機構發布了《電離輻射用于有形文化遺產保護》，該出版物展示了這些技術在世界各地的成功應用。Han目前正在編寫原子能機構該叢書的下一版，重點是利用電離輻射對文化遺產文物和檔案進行消毒的良好實踐。該書預計在2023年出版。