Przełom na wykopaliskach. Tanie urządzenie „prześwietla” grunt w 30 sekund

Nowa metoda opracowana przez badaczy Uniwersytetu w Aarhus z pewnością może zasilić już i tak liczne metody archeologiczne, które nie wymagają prowadzenia wykopalisk. Ta jest tania i skuteczna.

– Mam nadzieję, że za dziesięć lat używanie tego system na wykopaliskach będzie czymś równie zwyczajnym, jak zabranie aparatu cyfrowego – mówi jedne z jego autorów, prof. Søren Munch Kristiansen.

Archeolodzy czasem porównują wykopaliska do jedzenia warstwowego ciasta: gdy usuniesz jedną warstwę, nie możesz jej już położyć z powrotem. Dlatego tak ważne jest używanie metod nieinwazyjnych, by uzyskać żądane informacje.

Jak działa nowe urządzenie?

System LEDMSI to mobilny skaner zamknięty w poręcznej obudowie z drukarki 3D. Składa się z popularnego minikomputera Raspberry Pi 4, 7-calowego ekranu dotykowego oraz kamery HQ, z której naukowcy usunęli fabryczny filtr, by mogła rejestrować ultrafiolet i podczerwień.

Najważniejszym elementem jest specjalna lampa: pierścień z diodami LED świecącymi w 16 różnych barwach (długościach fal) – od UV, przez światło widzialne, aż po bliską podczerwień. Całość zasilają zwykłe akumulatory do elektronarzędzi.

„Skaner” profilu glebowych w praktyce

Opisane przez naukowców w „Journal of Archaeological Science” urządzenie można używać głównie na wykopaliskach, a więc w miejscu, gdzie ziemia została już nieco naruszona. Ale może ono pomóc w decyzji, w którym kierunku i w jaki sposób kontynuować badania. Jak działa LEDMSI?

Urządzenie montuje się na statywie lub szynie bezpośrednio przed profilem ziemi – a zatem wewnątrz wykopu archeologicznego. Aby światło słoneczne nie zakłóciło pomiarów, badany fragment zasłania się ciemną folią

W ciągu zaledwie 30 sekund system naświetla grunt po kolei każdym z 16 kolorów i wykonuje serię zdjęć. Różne materiały (np. popiół, glina czy kości) absorbują i odbijają te fale świetlne w unikalny sposób. Co ciekawe, pod wpływem światła UV drobne fragmenty kości zaczynają same świecić (fluoryzować).

Komputer nakłada na siebie te zdjęcia i za pomocą metod statystycznych generuje na ekranie mapę, ujawniając warstwy historyczne niewidoczne dla ludzkiego oka.

Udane testy na Bornholmie

Urządzenie przetestowano na stanowisku archeologicznym Sorte Muld na duńskiej wyspie Bornholm. To miejsce z epoki żelaza słynie z ponad metrowych, niezwykle ciemnych osadów kulturowych powstałych w wyniku wieków ludzkiej aktywności. Granice między cienkimi, nieregularnymi warstwami były tam prawie niemożliwe do wyznaczenia gołym okiem.

System LEDMSI wielokrotnie sfotografował ten sam profil pod różnymi kątami fal. Wyniki analizy statystycznej ujawniły struktury całkowicie niewidoczne dla ludzkiego oka, w tym prawdopodobną dawną powierzchnię gruntu wskazującą na przerwę w osadnictwie.

Jest jeszcze inna przydatna funkcja systemu. Oświetlenie ultrafioletowe sprawiło, że drobne fragmenty kości zaczęły wyraźnie fluoryzować. Naukowcy udowodnili, że te cenne informacje można pozyskać bez konieczności stosowania skomplikowanych filtrów optycznych na aparacie.

Fluorescencja ma ogromne znaczenie dla archeologii molekularnej: stopień świecenia kości jest powiązany ze stopniem zachowania kolagenu, co ułatwia selekcję próbek do kosztownych analiz kopalnego DNA oraz białek.

Przyszłość pod znakiem sztucznej inteligencji i smartfonów

Twórcy systemu LEDMSI planują zintegrować go z oprogramowaniem opartym na uczeniu maszynowym. Algorytmy mają nauczyć się rozpoznawać unikalne sygnatury spektralne materiałów, co pozwoli na niemal natychmiastową automatyczną klasyfikację na stanowisku.

Docelowo przetwarzanie danych ma odbywać się bezpośrednio na smartfonie lub innym urządzeniu polowym . Ponieważ system jest około 20 razy tańszy od dotychczas stosowanych kamer hiperspektralnych, ma szansę na masowe wdrożenie – tak w każdym razie uważają jego twórcy.

Źródło: Journal of Archaeological Science

Szukasz więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.

Nasz autor

Szymon Zdziebłowski

Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. przewodniki turystyczne po Egipcie oraz popularnonaukowe książki: „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” i „Bogowie Polski. Szamani, megality i zapomniane słowiańskie bóstwa”. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek.