古罗马考古学随着核科学复兴

1996年，比利时潜水员René Wauters做出了一生中最重要的考古发现。他在亚得里亚海克罗地亚小岛薇莉-奥朱莉（Vele Orjule） 45米深的水域中探索时，发现了一座神秘的古代铜像。借助核技术，研究人员对这座铜像进行了十多年的仔细研究，来确定其年代、起源，甚至其构造方法。

“阿波基希欧梅诺”铜像是一位裸体、肌肉发达的男性运动员，他正在刮身上的汗水和灰尘。1999年，当这座严重腐蚀的铜像被从海里拖出时，一个漫长的脱盐和修复过程开始了。2005年完工后，考古学家们感到困惑的是：“阿波基希欧梅诺”铜像的图案并不独特，那么这尊铜像是罗马的还是希腊的？直到2009年，利用加速器澄清了一些问题，才确定了其起源。

原子能机构负责遗产科学的项目助理官员Lena Bassel说：“揭开‘阿波基希欧梅诺’的过去依赖于几种核技术，以更好地了解其原子层面结构。”她与来自世界各地的专家合作，将核技术应用于文物特征分析。Bassel指出，在2010年发表在《考古学科学杂志》上的一项研究中，研究人员应用加速器质谱法对在“阿波基希欧梅诺”内部发现的有机材料进行分析，确定铜像的碳年代为公元前100年至公元250年之间。

研究人员还应用基于加速器的微粒子诱导X射线发射（PIXE）确定合金的原始成分，并应用多接收器电感耦合等离子体质谱法更好地了解铜像的铅同位素组成。同位素是一种化学元素的特定形式，因原子质量和物理性质而异。科学家可以查看样品中不同铅同位素的比例，将其与地理区域的已知属性对照，以确定样品的来源。Bassel说：“他们使用加速器分析技术将铜像中的铅来源确定为东阿尔卑斯山或撒丁岛，并得出结论，这尊铜像是希腊原件的罗马复制品。”

五年后，研究人员再次使用高横向分辨率PIXE技术检测了“阿波基希欧梅诺”。他们发现铜像镶嵌的嘴唇是一种非常纯净的非合金铜。利用X射线照相法揭示了镶嵌物如何被插入和固定到位，以及肢体的复杂铸造和连接技术。研究人员判定，“阿波基希欧梅诺”显然是更古老（公元前四世纪中期）雕像的复制品，采用间接失蜡法铸造工艺制作，使用的是低铅成分的合金。

“基于加速器的技术在文物的特征分析中具有重要作用，而‘阿波基希欧梅诺’向我们表明，通常需要使用多种类型的分析方法。原子能机构正在推动这些应用，”Bassel说。自2018年以来，原子能机构及其成员国一直在推动将“原子用于遗产”的倡议，并在去年与法国巴黎-萨克雷大学建立了战略伙伴关系，以加强核技术在文化和自然遗产表征和保护方面的应用。在与原子能机构的合作中，该大学将专注于科学研究和开发，并与世界各地的专家交流知识和最佳实践。

原子能机构负责遗产科学的项目助理官员Lena Bassel说：“揭开‘阿波基希欧梅诺’的过去依赖于几种核技术，以更好地了解其原子层面结构。”她与来自世界各地的专家合作，将核技术应用于文物特征分析。Bassel指出，在2010年发表在《考古学科学杂志》上的一项研究中，研究人员应用加速器质谱法对在“阿波基希欧梅诺”内部发现的有机材料进行分析，确定铜像的碳年代为公元前100年至公元250年之间。

研究人员还应用基于加速器的微粒子诱导X射线发射（PIXE）确定合金的原始成分，并应用多接收器电感耦合等离子体质谱法更好地了解铜像的铅同位素组成。同位素是一种化学元素的特定形式，因原子质量和物理性质而异。科学家可以查看样品中不同铅同位素的比例，将其与地理区域的已知属性对照，以确定样品的来源。Bassel说：“他们使用加速器分析技术将铜像中的铅来源确定为东阿尔卑斯山或撒丁岛，并得出结论，这尊铜像是希腊原件的罗马复制品。”

核技术用于考古学并不局限于表征，长期以来，辐照在文物保护中发挥了重要作用。比较有名的案例是，1977年，对拥有3200年历史的埃及法老拉美西斯二世之木乃伊进行了辐照，以去除真菌和昆虫，此后，该技术在许多其他项目中持续使用。

2004年，在法国阿尔勒的罗纳河水面下不到4米处，发现了一艘公元一世纪的罗马船只。这艘被称为“阿尔勒-罗纳河3号”、31米长的橡木驳船可能是被一场山洪淹没，覆盖在一层细粘土中。

“粘土帮助保存了这艘船只及其珍贵的文物，但厌氧菌溶解了木材的纤维素，纤维素被水取代。2011年，当研究人员计划将这艘船从河床上抬起来并安装在博物馆时，这构成了挑战，因为随着它的干燥，木材会坍塌，”格勒诺布尔ARC-Nucléart公司研究工程师Laurent Cortella说。

ARC-Nucléart公司想出了一个解决方案：他们将木材浸泡在聚乙二醇中，冷冻干燥，并对船的构件进行辐照处理。原子能机构辐射化学家Bum Soo Han说：“就像用吹风机吹干胶水一样，修复人员用可辐射固化的树脂，使木材的纤维结构保持在一起。”Han正在“原子用于遗产”框架内努力推动利用辐射技术进行文化保护，在全球范围内为文化保护工作提供技术支持，并认为对此类应用的需求正在增长。

Han说：“我们目前可以在阿尔勒考古博物馆参观‘阿尔勒-罗纳河3号’，不需要去法国就能看到利用辐照保护文物；这种技术被广泛应用。”2017年，原子能机构发布了《电离辐射用于有形文化遗产保护》，该出版物展示了这些技术在世界各地的成功应用。Han目前正在编写原子能机构该丛书的下一版，重点是利用电离辐射对文化遗产文物和档案进行消毒的良好实践。该书预计在2023年出版。