Hőkamerák segítik a tudósokat azoknak a kéziratoknak a vizsgálatában, amelyek csaknem 2000 évvel ezelőtt, a Vezúv kitörésekor szenesedtek el. A termográfia segítségével ismét láthatóvá válnak a rejtett szövegek. A Flir hőképalkotó technológiája olaszországi kutatókat segít abban, hogy megfejtsék a herculaneumi papiruszok rejtett szövegeit. Ez az ókori kéziratokból álló egyedülálló gyűjtemény Kr. u. 79-ben, a Vezúv kitörésekor szenesedett el.
Láthatóvá válnak a „láthatatlan” írásjelek
A vállalat közlése szerint a tudósok olyan írásjeleket tehetnek láthatóvá, amelyek korábban szabad szemmel nem voltak felismerhetők. Ehhez impulzustermográfiát alkalmaznak, amely kihasználja a Flir hőkameráinak gyors, 2,775 MHz-es analóg lock-in bemeneti portját. Ezzel egyidejűleg új ismereteket szereznek a dokumentumok sérülékeny belső szerkezetéről is. A jelentős projektet – mint a Flir ismerteti – az olasz Nemzeti Kutatási Tanácshoz, azaz a CNR-hez tartozó Institute of Heritage Science kutatói vezetik. A cél olyan roncsolásmentes módszerek kidolgozása, amelyek alkalmasak az ókori görög–római világ egyetlen fennmaradt könyvtárának vizsgálatára és megőrzésére. A tekercseket a 18. században, a herculaneumi Villa dei Papiri területén végzett ásatások során fedezték fel. A vulkánkitörést annak köszönhetően vészelték át, hogy a rendkívüli hő hatására elszenesedtek, majd vulkáni anyag temette be őket. Ez a rendkívüli konzerválódási folyamat ugyan megőrizte a kéziratokat, olvasásuk és megóvásuk azonban komoly kihívások elé állította a történészeket és a restaurátorokat. Számos papiruszt már évszázadokkal ezelőtt mechanikusan kitekercseltek és hordozófelületekre rögzítettek. Az így létrejött töredékek azonban rendkívül sérülékenyek, gyakran erősen rétegzettek, és sok esetben szinte teljesen olvashatatlanok.
A hagyományos képalkotás eléri a határait
A Flir szerint az egyik legnagyobb kihívást az jelenti, hogy mind az elszenesedett papirusz hordozóanyaga, mind a tinta fekete. Emiatt a hagyományos képalkotó eljárásokkal rendkívül nehéz megkülönböztetni őket egymástól, mivel a látható spektrumban megszűnik a kontraszt. Más, összetettebb eljárások, például a röntgenképalkotás működőképesek lehetnek, különösen mesterséges intelligenciával kombinálva, ezek azonban bonyolultabbak és költségesebbek. Ráadásul a papiruszokat ehhez speciális laboratóriumokba kell szállítani. E kihívások leküzdésére a restaurátorok impulzustermográfiát alkalmaztak. Ez az eljárás az ellenőrzött fénygerjesztést nagy felbontású termikus képalkotással ötvözi. A papirusz anyagát rövid fényimpulzussal világítják meg, majd időben folyamatosan rögzítik az ennek hatására kialakuló termikus reakciót. A felszínhez közeli írásjelek már a gerjesztést követő első infravörös felvételeken láthatóvá válnak, mivel a tinta másképpen nyeli el a fényt, mint az azt körülvevő papiruszanyag. Miközben a következő másodpercekben a hő szétterjed a mintában, mélyebben fekvő szerkezetek és rejtett jellegzetességek rajzolódnak ki. Ez az időfüggő termikus viselkedés lehetővé teszi a kutatók számára, hogy megkülönböztessék az írást a hordozóanyagtól. A projekt középpontjában a Flir X sorozatú hőkameráinak alkalmazása áll. A vállalat szerint a nagy felbontású és gyors infravörös képalkotás, valamint a fejlett termikus elemzési funkciók kombinációjának köszönhetően a kamerák ideálisan használhatók olyan tudományos kutatási környezetekben, ahol a pontosság és az adatok sértetlensége döntő jelentőségű. A középhullámú infravörös tartományban, azaz az MWIR-tartományban működő Flir X sorozatú kamerák lehetővé tették a kutatók számára, hogy rendkívüli érzékenységgel rögzítsék a gyors termikus eseményeket. Ennek köszönhetően az impulzustermográfiás elemzés során még a papiruszok írott és írás nélküli területei közötti legkisebb hőmérséklet-különbségek is láthatóvá váltak. Az X sorozat külső referenciajelek fogadására alkalmas gyors analóg lock-in bemeneti porttal rendelkezik, amely 2,775 MHz-es mintavételi frekvenciájú, nagy sebességű termikus elemzéseket tesz lehetővé. A vállalat közlése szerint ez a funkció rendkívül gyenge jelek és minimális anyagbeli hőmérséklet-különbségek érzékelését is lehetővé teszi. Az ellenőrzött gerjesztéshez a kutatók két vakulámpát használtak, miközben a papiruszokon belüli hőmérséklet-emelkedést mindössze 2–3 Celsius-fokra korlátozták. Ez jóval az ókori anyagra nézve kritikusnak tekintett terhelési szint alatt maradt. Speciális szűrőrendszerek akadályozták meg az ultraibolya sugárzást, és minimálisra csökkentették a nem kívánt infravörös visszaverődéseket.
A legfinomabb termikus kontrasztok is felismerhetők
A projektcsapat közlése szerint különösen a Flir X sorozat nagy érzékenysége, térbeli felbontása és fejlett felvételi funkciói bizonyultak meghatározónak a legfinomabb termikus kontrasztok felismerésében, valamint a kiváló képminőség fenntartásában a teljes adatgyűjtési folyamat során. A termikus adatok folyamatos, képkockaveszteség nélküli továbbításának és rögzítésének lehetősége emellett támogatta a Flir Research Studio szoftverrel végzett részletes utófeldolgozást és elemzést is. A Flir szerint az is figyelemre méltó, hogy az eljárás teljesen érintésmentes és roncsolásmentes. Ez alapvető követelmény az olyan sérülékeny kulturális javak vizsgálatakor, amelyeket sem fizikailag megérinteni vagy mozgatni, sem történelmi hordozóikról eltávolítani nem lehet. Miközben a projekt elsődleges célja a rejtett szövegek láthatóvá tétele, az impulzustermográfia a restaurálási szakemberek számára értékes szerkezeti információkat is szolgáltat.
A termikus adatok a kézirat állapotáról is információt nyújtanak
Amikor a hő hosszabb idő alatt szétterjed a papirusz anyagában, a termikus adathalmazban olyan jellegzetességek válnak láthatóvá, mint a rostszerkezetek, az egymást átfedő rétegek, valamint a papirusz és a hordozólap közötti tapadási pontok. Ezek az információk segítenek a restaurátoroknak abban, hogy jobban megértsék a kéziratok fizikai állapotát, és azonosítsák azokat a területeket, ahol leválás vagy anyagkárosodás következhetett be. Az a lehetőség, hogy ugyanabból a termikus adathalmazból az írás és a hordozóanyag szerkezete egyaránt elemezhető, jelentős előnyöket kínál a restaurálási munkák és a hosszú távú megőrzési stratégiák számára. A módszer különösen értékes azokon a területeken, ahol a kéziratok több, összenyomódott réteget tartalmaznak, amelyek a korábbi kitekercselési eljárások során jöttek létre. Ezeken a helyeken a belső részek összekapcsolódva maradtak ahelyett, hogy tisztán elváltak volna egymástól. Így összetett szerkezetek alakultak ki, amelyeket a hagyományos képalkotó eljárásokkal csak nehezen lehet elemezni. A kutatók arra is rámutatnak, hogy egyes versengő technológiák nagyobb és nehezebb berendezéseket igényelnek, szigorúbb pozicionálási követelményeket támasztanak, vagy gyengébb képminőséget biztosítanak a rétegzett anyagok vizsgálatakor.
A jövő: mesterséges intelligencián alapuló elemzési eljárások a nehezen vizsgálható kéziratokhoz
A fennmaradó kihívások egyike a papiruszok hátoldalán, illetve az erősen rétegzett területeken található szövegek azonosítása, mivel ezekbe csak korlátozott mennyiségű gerjesztő fény képes behatolni. A mélyebb rétegekből származó termikus információk elvileg rögzíthetők, a jelek azonban a mélység növekedésével egyre gyengébbé és elmosódottabbá válnak, mivel a hő szétterjed az anyagban. E korlátok leküzdése érdekében a CNR kutatócsoportja jelenleg mesterséges intelligencián alapuló elemzési módszereket vizsgál. Az MI-támogatású elemzések tovább javíthatják a tinta és a papirusz hordozóanyagának megkülönböztetését, növelhetik az olvashatóságot, és segíthetik a szövegek későbbi értelmezését. A további fejleményektől függetlenül a kutatócsoport meg van győződve arról, hogy az impulzustermográfia a jövőben egyre fontosabb kiegészítő szerepet tölt majd be a kulturális örökség kutatásának más korszerű módszerei mellett. A projekt szemléletesen mutatja a Flir hőképalkotó technológiájának növekvő jelentőségét a tudományos kutatás és a műtárgyvédelem területén. A nagy sebességű termikus adatgyűjtés és a fejlett elemzési eljárások kombinációjával a kutatók ma már olyan módon vizsgálhatják a világ legérzékenyebb történelmi emlékeinek némelyikét, amire korábban nem volt lehetőség.
Kép: S. Ceccarelli et al., SciRep 15, 34466 (2025) / www.flir.de
