Onderzoekers van het RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science in Japan hebben aangetoond dat het combineren van een zeer gevoelige zwavelanalysetechniek met eenvoudige zwavelvrije tape een effectieve en onschadelijke manier is om extreem kleine monsters vermiljoen te testen van artefacten die duizenden jaren oud zijn . Gepubliceerd in de Journal of Archaeological Science:rapporten , de studie gebruikte deze techniek om te bevestigen dat er waarschijnlijk handel bestond tussen het noordelijke eiland Hokkaido van Japan en het westelijke deel van het vasteland van Japan - een afstand van meer dan 1000 mijl - meer dan 3000 jaar geleden.

Vermiljoen, soms cinnaber genoemd, is een felrood mineraal dat werd gebruikt in schilderijen, beeldjes, standbeelden, keramiek, en rituele ceremonies die bijna 9000 jaar oud zijn in heel Europa, Azië, en Amerika. De chemische naam voor vermiljoen is kwiksulfide, en kleine variaties in zwavel kunnen de ene partij vermiljoen van de andere onderscheiden. Binnen elk vermiljoenmonster, sommige zwavelatomen zijn standaard, terwijl sommige isotopen zijn met twee extra neutronen. Omdat de verhouding van deze atomen niet verandert in de tijd, het kan worden gebruikt als een vingerafdruk om te identificeren waar het monster vandaan kwam.

Onlangs, Kazuya Takahashi en zijn collega's van de Astro-Glaciology Research Group ontwikkelden een zeer gevoelige methode voor het analyseren van zwavelisotoopverhoudingen waarvoor slechts 1 microgram vermiljoen nodig is - een miljoenste gram - wat ongeveer 500 keer kleiner is dan wat andere methoden nodig hebben. Dit is belangrijk omdat hoe kleiner de steekproef, hoe minder schade aan de artefacten die worden getest.

Na het ontwikkelen van deze nieuwe techniek, Takahashi realiseerde zich dat ze een manier nodig hadden om de kleine monsters te verzamelen, Houd er rekening mee dat de monsters tijdens de analyse moeten worden verbrand om zwaveloxidegas te produceren. De eenvoudigste manier was om een ​​klein stukje plakband van 3 mm × 3 mm te gebruiken om het vermiljoen van een artefact op te rapen. Vervolgens, het vermiljoen en de tape kunnen in het apparaat worden geplaatst en worden getest. Echter, de meeste tape bevat zwavel, en gezien de minuscule grootte van het monster, zelfs de kleinste hoeveelheid zou de resultaten verpesten. Na verschillende commerciële banden geprobeerd te hebben, hij heeft geluk gehad. "Toevallig, Ik ontmoette een oude vriend die in een bedrijf werkt dat verschillende soorten tape verkoopt. Ze kende een band die zwavelvrij zou kunnen zijn, dat was een geweldige suggestie voor mij!"

Het team testte dit polyester plakband en twee andere tapes van lokale winkels. Ze ontdekten dat de in de winkel gekochte tapes ongeveer 0,5% zwavel bevatten, terwijl de speciale tape geen zwavel bevatte. Nu waren ze klaar om het systeem te testen op echte artefacten.

Een gebied in het westen van Japan, Izumo genaamd, bevat een archeologische vindplaats met artefacten van een nederzetting van ongeveer 3500 jaar geleden. Mensen hebben gespeculeerd dat de mensen uit die tijd veel handel dreven binnen Japan. Met medewerking van de lokale overheid in Izumo, de onderzoekers verzamelden vermiljoenmonsters van artefacten die op de site waren opgegraven en gebruikten hun zeer gevoelige analysetechniek om hun zwavelisotoopverhoudingen te bepalen. Vervolgens, ze vergeleken de steekproefverhoudingen met de verhoudingen die werden gevonden in acht cinnaber-ertsmijnen in heel Japan. Ze ontdekten dat de meeste artefacten vermiljoen bevatten dat waarschijnlijk werd gedolven op het noordelijke eiland Hokkaido, meer dan 1000 mijl afstand, in plaats van in dichterbij gelegen mijnen in het westen van Japan.

Archeologen willen vaak de oorsprong van pigmenten op muurschilderingen of aardewerk analyseren, maar in veel gevallen de artefacten zijn te belangrijk om zelfs maar een kleine hoeveelheid te beschadigen voor het verzamelen van monsters. "Onze methode zou de deuren kunnen openen voor nieuw onderzoek naar oude handelsroutes en de geschiedenis van individuele kunstwerken uit de oudheid, " merkt Takahashi op.

De precisie van het systeem kan nog worden verbeterd. "Het analyseren van de oorsprong van monsters met behulp van zwavelisotopenverhoudingen is op dit moment niet voldoende, "zegt Takahashi. "Het gebruik van verhoudingen van meerdere elementen kan ons in staat stellen de oorsprong nauwkeuriger in te schatten dan conventionele methoden kunnen." Het team is al begonnen met het analyseren van lood (Pb) en zwavelisotopenverhoudingen van pigmentmonsters van oude Romeinse muurschilderingen die in Spanje zijn gevonden .

Zoals vaak het geval is, het succes van dit project was afhankelijk van technologie die eigenlijk voor een heel ander doel was gemaakt. "Dit is een intrigerende toepassing van onze isotopenanalysetechniek, " merkt Yuko Motizuki op, directeur van de Astro-Glaciology Research Group. "Maar het is oorspronkelijk ontwikkeld voor metingen in Antarctische ijskernen, dat is de belangrijkste focus van ons laboratorium.

"We hopen dat archeologen en onderzoekscentra over de hele wereld Takahashi's techniek kunnen gebruiken om hun eigen meetsystemen te ontwikkelen en door te gaan met het bestuderen van hoe oude volkeren met elkaar omgingen en handel dreven over continenten."