古代標本で歴史を作る：CTとXRDによるミイラ分析

歴史的遺物は、人類が文化を理解する上で特別な意味を持つ。保存状態の良い遺物は希少でデリケートであることが多いが、研究者はそれらを研究するために多大な労力を費やしている。

 

ミイラのような遺物は、損傷を与えないよう慎重に検査されなければならないが、そのユニークな過去を明確に垣間見るために、多くの方法が試みられてきた。特にミイラについては、CTスキャン、磁気共鳴画像法、テラヘルツイメージングなどがこれまで用いられてきたが、これらの方法では存在する結晶物質を特定することはできなかった。
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X線回折(XRD)は、物質の特性を評価し、存在する結晶相を特定するために一般的に使用される方法である。この方法が有用な理由のひとつは、非破壊であること、つまり試料を傷つけることなく測定が可能であることである。最近の研究では、S.R.Stock、M.K.Stock、J.D.Almerの研究者が、XRDとCTを併用することで、1900年前のミイラについて、包みを解くことなく新たな情報を得ることに成功した。

XRDは、これまでもミイラから抽出した試料の調査に用いられてきたが、今回の研究は、無傷のミイラ内の物質を調査できるという点でユニークである。ノースウェスタン大学、メトロポリタン州立大学デンバー校、アルゴンヌ国立研究所からなる研究チームは、CTガイドによる放射光XRDマッピングを用いて、ハワラ肖像ミイラ4（HPM4）と呼ばれるローマ時代のエジプトの肖像ミイラを調査し、関心領域を特定した。
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このミイラについては、以前にもCTスキャンが実施されていたが、研究グループの新しいCT結果は、以前のX線フィルムでは低コントラストでしか観察できなかった細部についての洞察を与えてくれた。最も重要なことは、包まれていた人物の年齢と性別が確認できたことである。ミイラに描かれた肖像画には若い女性が描かれているが、身長937mmという大きさは、大人というより子供の体を思わせる。CTデータを使うことで、研究者たちは死亡時の骨格や歯の発育、生殖器を観察することができ、対象者の年齢と性別が少女であると認識されていることを裏付けることができた。

しかし、骨格の発育レベルは栄養不良やその他の環境要因によって変化する可能性があるため、歯を調べることでより正確な判断ができるという。著者らの研究によれば、乳歯は一式揃っており、抜け落ちず、永久歯はまだ生えていなかったという。第1、第2永久歯の臼歯が収まっている骨陰窩には、発育中の歯冠エナメル質が確認できた。したがって、研究者たちは、死亡時の年齢が5±0.75歳であり、骨格の高さと前述の骨の発育の両方と一致するという主張を強めることができた。

著者によれば、肖像画と本人が不一致を起こした理由のひとつは、画家が将来その子が大人になった姿を想像していた可能性があるという。あるいは、ミイラに描かれた故人の肖像画の中には、完全に正確でないものがある可能性もある。そのため、このグループのCTとXRD分析は非常に有用である。この方法を使えば、包みを乱すことなく個人の年齢と性別を評価することができるからだ。特に、多くのミイラは外装に肖像画が描かれていないため、これは異なるミイラを分類する際の今後の研究に役立つ可能性がある。
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アルゴンヌ国立研究所のビームラインを利用し、研究者たちはミイラの中の興味のある部分についてXRDを行った。事前に作成したCTロードマップのおかげで、特定のインクルージョンを見つけることができた。サンプルサイズが大きいため、ミイラ全体を回折することは、特に研究の時間的制約を考えると非現実的であった。データ収集に要した時間はわずか16時間で、各回折パターンの収集に要した時間は4秒であった。これは、XRD実験が、短時間で多くの明確なパターンを収集することが可能であることを示すスピードである。
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この研究で発見されたことのひとつに、ミイラの中のワイヤーがある。このワイヤーをXRDすることで、オーステナイト相とフェライト相を含む現代の二相鋼であることを特定することができた。また、ワイヤーの長さは33.7±3.7mmで、一般的に標本に使用される市販のピンのサイズに近いことも確認できた。さらに、CT データから特定された鋼製試験片のピンの直径は、市販のピンの直径と一致していた。
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もう一つの関心領域は、少女の腹部の上のリネンの中にある 「Inclusion F 」と呼ばれる物体である。この物体は第4腰椎の高さに位置している。その位置と大きさから、CTスキャンによって他のミイラで観察されたスカラベと一致する。この物体は、内臓摘出部位を精神的に保護するために腹部の上に置かれた可能性が高い。X線回折の結果、内包物Fはミイラにはあまり見られない方解石でできていることが明らかになった。これは特に興味深い。というのも、この物体の減衰量だけから判断すると、方解石ではなくガーネットやマラカイトでできていると結論づけられたかもしれないからである。
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X線回折実験の非破壊的な性質は、研究者が保存されているさまざまな物体の包装を解くことなく、新たな光を当てることを可能にし、人類の歴史に関する豊かな知識を発展させる上で、将来有望な方法である。