2000 år gamle egyptiske papyri studeret ved hjælp af synkrotronstråler

Projektet Ancient Ink as Technology er en del af Københavns Universitets indsatsområde UCPH2016 og underprojektet CoNeXT: Fertilizing the ground and harvesting the full potential of the new neutron and X-ray research infrastructure close to Copenhagen University. Indsatsområdet er interdisciplinært og satser på at skabe forskning på tværs af fakultetsgrænser.

De vigtigste initiativtagere til CoNeXT er professorerne Sine Larsen (CI), Kim Ryholt (TORS) og Kell Mortensen (NBI). Det tværfaglige forskningscenter understøttede en PhD student i egyptologi, Thomas Christiansen, og en konsulent i fysikbaseret arkæologi, Poul Erik Lindelof ved Niels Bohr Institutet. Dr. Marine Cotte, leder af ID21 ved ESRF, og Dr. René Loredo-Portales fra det Autonome Universitet i Mexico har været vigtige deltagere i forskningsgruppen.

Under taget på den næsten 1 km lange cirkulære European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) bygning i Grenoble ligger det rør, der leder højhastighedselektronerne og genererer den elektromagnetiske stråling til mere end 100 forsknings-beamlines. Den circulære ESRF bygning huser et væld af tekniske installationer. Ved de mange beamlines fokuseres røntgenstrålingen mod videnskabelige prøver, der er udvalgt af forskere, der kommer fra alle egne af Verden.

De videnskabelige prøver fra Københavns Universitet er papyri, der stammer fra to antikke  byer, Pathyris syd for Luxor og Tebtunis syd for Cairo, begge beliggende ved Nilen ca. 600 km fra hinanden. Alle de undersøgte papyri tilhører en af de mest kendte samlinger i Europa, Papyrus Carlsberg Samlingen, der ejes af Københavns Universitet.

Der blev udført 2 typer af eksperimenter i Synkrotron-beamline ID21. Det ene var baseret på røntgenflourescens (XRF) med en  røntgenstråle på under 1 µm i tværsnit. Det tillader skanning over et areal på 1 mm med en pixel størrelse på 1 µm². Dette giver en grundstofopløsning,  der er tusinder af gange bedre end nogen anden ikke-destruktiv metode. Urenheder på en sådan fin skala tillader at drage slutninger om blækkets oprindelse og opbevaringsbetingelser.  Det mest overraskende resultat af synkrotron-XRF undersøgelsen er, hvor ens papyrusblækket er, selv med en afstand mellem produktionsstederne på 600 km og adskilt i alder med 300 år. Ligheden er også slående, når man tager i betragtning, at papyrusfragmenterne i det ene tilfælde er fra private soldaterbreve og i det andet dokumenter fra et religiøst tempelbibliotek.

Det mest slående resultat er tilstedeværelsen af kobber i begge de undersøgte sæt af papyrusfragmenter. Den ensartede sammensætning af det sorte blæk tegner et billede af en meget mere udbredt fabrikationsteknologi omkring den antikke tids  Middelhav. De detaljerede XANES (X-Ray Absorption Near Edge Spectroscopy) resultater for røntgenspredningens Bragg-kant giver de kemiske forbindelser, i hvilke kobber indgår. Artiklen i Scientific Reports fortæller, at kobber indgår i molekylerne cuprit, azurit og malakit. De fulde implikationer af disse resultater er endnu ikke afklaret.

Papyrus og blæk har været i brug omkring Middelhavet i næsten 4000 år. Til trods for det omfattende arkæologiske materiale, der eksisterer, er der indtil i dag kun udført få eksperimenter på blækket. Der er derfor plads til mange fremtidige undersøgelser. Forfatterne til artiklen i Scientific Reports har netop afsluttet nye upublicerede undersøgelser ved ESRF, denne gang på rødt blæk fra Pathyris og Tebtunis.

Forskningen ved Synkrotronen ESRF på papyrusfragmenter fra Papyrus Carlsberg Samlingen er et samarbejde mellem det Humanistiske og det Naturvidenskabelige Fakultet ved Københavns Universitet. Samarbejdet vil blive fortsat efter bevillingens udløb ved afslutningen af 2017.