光谱学与考古：探寻古代羊皮纸的历史

研究人员利用多种光学成像技术研究古代犹太羊皮纸，揭示了其起源和重要的历史线索（Front. Mater., doi：10.3389 / fmats.2020.601339）。

古希伯来羊皮纸的多种不同类型的降解状态，包括变色和染色（A），褪色油墨（B），锈蚀油墨（C），断裂边缘（D）和白色粉末状沉积物（E）。

多光谱（MSI），高光谱成像（HIS），X射线荧光（XRF）和傅立叶变换红外光谱（FTIR））是广泛使用的非破坏性技术光学研究技术。罗马尼亚国家光电研究与发展研究所的研究人员利用上述影像学技术研究特定的古代羊皮纸，获得了重要的历史发现。

影像学研究提供的信息可以指导人们保存和修复与该研究成分类似的文物。该团队采用多种分析方法的主要目的是提取有关羊皮纸制造技术的关键信息，以及所使用的原始材料及其变性。最有趣的发现之一是他们能够根据羊皮纸长时间保存中受到的外界影响推断出及其上的文字。

研究小组用来识别不同成分，例如墨水轨迹的算法也可能用于推断受严重损坏的纸卷上字母的原始形状。如果能够重新构建原始文本，这将是一个极大应用价值的文字考古工具。

研究的样品羊皮纸卷包含希伯来语圣经中的章节。这本书讲述了在第一波斯帝国期间犹太人的救赎。这些样品羊皮纸是由洁食动物（山羊，绵羊或小牛）的皮肤制成的，具体取决于制造的地理位置。规则宗教规定，羊皮纸只能在一侧用希伯来语黑色墨水书写。研究过程除了查阅专业的考古文献，还包括以及与互补领域的专家合作，以最好地解释实验的结果。 

紫外荧光和反射成像既显示了羊皮纸制作后的外界干预迹象（深色斑点），又可能与最初用于制作羊皮纸的锌着色（反面为黄绿色区域）有关。

研究人员说，借助MSI，他们能够发现出有关古代犹太古卷整体保护状态的详细内容。例如，UV荧光（UVF）和UV反射（UVR）采集模式显示手稿上有深色斑点，即高紫外线吸收区域。这很可能是最近的人为干预措施造成的。用于文物修护的油或天然树脂只有在达到某种降解状态时才会发出荧光。

研究人员说，羊皮纸背面的黄绿色UVF与氧化锌一致，并且文献确实表明，当时有使用煮熟的锌来制备动物皮的做法。羊皮纸其他区域的紫红色荧光可能表明其他的制作方法或一些微生物或真菌的侵袭。在羊皮纸上2400 nm的波长显示的划痕可能是羊皮纸本身或后来清洗或文本纠正的结果。然而，当时的犹太法律是将禁止在已经写字的羊皮纸上转录擦出宗教文本的。因此，纠正文本这个原因是不可信的。

在短波红外区域中使用HSI显示，文本在较长波长下开始失去透明度，在1200 nm处几乎变为透明。研究人员说，这一发现与古代羊皮纸卷轴上使用的铁胆油墨是吻合的。但是在文档的其他区域（尤其是通过UVR / UVF成像显示的深色斑点），油墨甚至在1800 nm处仍保持不透明。这表明书写使用了炭黑墨水，这与后来的保护工作记录相一致。研究人员强调，然而，炭黑墨水也可能已用于字母校正。

不同波长值下高光谱成像结果。

根据该研究XRF光谱对羊皮纸的分析显示出与铁胆油墨一致的微量元素，这些油墨通常由铁，硫酸盐和没食子酸的混合物制成。研究小组还发现了痕量的银，作者说这可能是由消毒程序造成的，还有氯是由在海水中清洗羊皮纸或用于脱毛皮肤的盐中残留所致。

锌在XRF分析中对所有光谱呈现出最强烈的线条。它在手稿白色区域的最高强度表明存在漂白过程。另外，文物修复者已使用过氯化锌来增加羊皮纸的明胶柔韧性。墨水成分中也可能有一定量的锌。

钙谱线在获得的所有光谱中均很明显，这可能表明该过程是动物皮肤脱毛的碱化过程，也可能是手稿起源的一个重要线索。他们说，石灰是西方起源的羊皮纸的首选加工工艺，而酶促工艺在东部地区更为常见。

最后，FTIR分析了羊皮纸中胶原蛋白材料的降解速率，如酰胺II带向较低波长的偏移。这种成像方式还揭示了存在与犹太人制备技术相吻合的石膏，单宁和油脂成分，以及一些后期保存或修复所用的其他材料。

总的来说，该研究将新的光学技术应用于考古文物，光谱学带来了关于古代羊皮纸来源，制备的新知识，这些新发现具有从历史，文化以及宗教的角度的多重价值。这些发现应该对文物保护和修复，尤其是这种高度退化的犹太式羊皮纸的修复程序提供了有价值的信息。