راز رنگ‌های باستانی فاش شد: کشف منشأ تمدن بشری در دانشگاه میزوری

کاوش‌های نوین در دانشگاه میزوری: رمزگشایی از پیشینهٔ رنگ‌دانه‌های باستانی

خانم براندی ال. مک‌دونالد، پژوهشگر دانشگاه میزوری، با بهره‌گیری از فن‌آوری‌های روزآمد که فقط در میزوری یافت می‌شوند، به محققان کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری اندیشه و هوش انسانی در گذر زمان داشته باشند. در یکی از تحقیقات اخیر، گروهی بین‌المللی از دانشمندان، با همکاری خانم مک‌دونالد، به امکانات پیشرفته‌ای در راکتور تحقیقاتی دانشگاه میزوری (MURR)، مؤسسه علوم و مهندسی مواد (MSEI) و مرکز میکروسکوپی الکترونی (EMC) دسترسی پیدا کردند.

با استفاده از منابع و تخصص موجود در میزوری، این تیم، به رهبری خانم مک‌دونالد، موفق به شناسایی مکانی کهن‌ترین معدن اُکِره در جهان شد و مسیر پراکندگی این رنگ‌دانه از آن معدن به جوامع مجاور را دنبال کرد. اُکِره رنگ‌دانه‌ای طبیعی است که از مواد غنی از آهن به دست می‌آید. این ماده، که یکی از قدیمی‌ترین مواد روی زمین به شمار می‌رود، هزاران سال است که توسط انسان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. اُکِره به عنوان رنگ‌دانه‌ای برای نقاشی‌های دیواری غارها، تزئین اشیاء نمادین و زیورآلات شخصی شناخته می‌شود و در بسیاری از فرهنگ‌ها از اهمیت تاریخی، فرهنگی و معنوی برخوردار است. حضور پایدار آن، بینش‌های ارزشمندی در مورد تکامل جوامع انسانی و خودابرازی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

کشف منشأ مواد

روش پروونانس یا همان شناسایی منشأ، در باستان‌شناسی برای ردیابی تاریخچه یا خاستگاه یک شیء به کار می‌رود و تمرکز خانم مک‌دونالد در آزمایشگاه باستان‌سنجی (Archaeometry Lab) واقع در MURR بر همین موضوع است. در این آزمایشگاه، ایشان و همکارانشان از آنالیز فعال‌سازی نوترونی استفاده می‌کنند، که یک تکنیک برای آشکار کردن ترکیب شیمیایی آثار باستانی است. سپس می‌توان این داده‌ها را با اطلاعات موجود مقایسه کرد تا منشأ ماده مشخص شود.

آزمایشگاه باستان‌سنجی به قدرتمندترین راکتور تحقیقاتی دانشگاهی در کشور متصل است و توسط متخصصانی اداره می‌شود که نحوه استفاده از این تکنیک‌ها را در این حوزه تحقیقاتی خاص می‌دانند. به همین دلیل، این آزمایشگاه یکی از معدود مراکز در سطح جهان است که امکان انجام این نوع تحقیقات در آن وجود دارد و تنها مرکز از این نوع در ایالات متحده به شمار می‌رود.

این فرآیند پیچیده و علمی، یک اثر انگشت ژئوشیمیایی بی‌همتا ایجاد می‌کند که می‌تواند منشأ ماده، چگونگی شکل‌گیری آن و تاریخچه‌اش را آشکار سازد. در این پژوهش، ماده مورد بررسی اُکِره‌ای بود که نمونه‌برداری شده از غار شیر و جوامع اطراف آن در اسواتینی، واقع در جنوب آفریقا، بود.

خانم مک‌دونالد، که استاد رشته شیمی در دانشکده هنر و علوم و همچنین دارای یک سمت مشترک در آزمایشگاه باستان‌سنجی MURR است، می‌گوید: “ما نمونه‌های کوچکی از آثار اُکِره را برداشتیم و با قرار دادن آن‌ها در معرض نوترون‌ها در داخل هسته راکتور، آن‌ها را به طور امن رادیواکتیو کردیم.” وی افزود: “هنگامی که این مواد رادیواکتیو شروع به تجزیه یا زوال می‌کنند، انرژی‌های خاصی را در قالب رادیو ایزوتوپ‌ها آزاد می‌کنند که ما می‌توانیم آن‌ها را با استفاده از طیف‌سنجی گاما اندازه‌گیری کنیم.”

بازسازی تصویری دقیق از تاریخ

ایجاد اثر انگشت ژئوشیمیایی در MURR تنها گام اول این پروژه بود. ابزارهای پیشرفته موجود در MSEI و EMC به محققان کمک کردند تا تاریخچه‌ای جامع‌تر از نحوه استخراج و استفاده از خاک سرخ در این بخش از آفریقا را کشف کنند. محققان از فناوری لیزر پیشرفته در MSEI – طیف‌سنجی رامان – استفاده کردند تا ترکیب خاص نمونه‌های خاک سرخ را بررسی کنند. این لیزر باعث ارتعاش پیوندهای مولکولی نمونه می‌شود و آن‌ها با اندازه‌گیری انرژی ناشی از این ارتعاش، توانستند وجود مواد معدنی خاصی را در داخل خاک سرخ تشخیص دهند.

در همین حال، در EMC، دانشمندان با استفاده از ابزارهای تصویربرداری قدرتمند – از جمله یک میکروسکوپ الکترونی روبشی – توانستند به بررسی دقیق‌تری از نمونه‌های خاک سرخ بپردازند و ساختار شیمیایی و ترکیب عناصر آن را تحت بزرگنمایی زیاد مشاهده کنند. این بررسی‌های پیشرفته این امکان را برای محققان فراهم کرد که به اعماق ترکیب و خواص نمونه‌های خاک سرخ نفوذ کرده و بینش‌های جدیدی را کشف کنند که گذشته را به زمان حال متصل می‌کند. این تکنیک‌های نوآورانه به کشف رازهای نهفته در خاک سرخ باستانی کمک کردند. با استفاده از علم مدرن برای تحلیل تاریخ باستان، آن‌ها در حال ترسیم تصویری زنده از گذشته هستند و نقش Mizzou را به عنوان یک پیشگام در تحقیقات نوآورانه و تحول‌آفرین برجسته می‌کنند.

مطالعات آتی

کار خانم مک‌دونالد بر روی خاک سرخ اخیراً منجر به دریافت جایزه توسعه شغلی اولیه NSF CAREER Faculty شد – یکی از معتبرترین جوایز NSF برای حمایت از اساتید کم‌تجربه – تا تحقیقات خود را در اسواتینی گسترش دهد و از تحقیقات مشابه در شمال استرالیا حمایت کند. کارهای آینده او می‌تواند درک ما از نقش خاک سرخ در تاریخ انسان را متحول کند. خانم مک‌دونالد می‌گوید: “با مقایسه منابع خاک سرخ با مکان‌هایی که مردم بین ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ سال پیش در آن‌ها زندگی می‌کردند، می‌توانیم ببینیم که انتخاب مواد خام آن‌ها در طول زمان چگونه تغییر کرده است.” وی اضافه می‌کند: “این به ما این امکان را می‌دهد که فعالیت‌های انسانی را در یک بازه زمانی مشخص کنیم و نشان دهیم که چگونه شناخت انسانی و شبکه‌سازی‌های اجتماعی در کنار این فعالیت‌ها توسعه یافته‌اند. درک اینکه این افراد چگونه خاک سرخ را استخراج، فرآوری، حمل و استفاده می‌کردند، سرنخ‌هایی در مورد نوآوری‌های تکنولوژیکی اولیه ارائه می‌دهد و به ردیابی تاریخ خلاقیت و نمادگرایی انسانی کمک می‌کند.”

مقاله “جوامع عملی خاک سرخ در عصر حجر اسواتینی” در نشریه Nature Communications منتشر شد. نویسندگان همکار این مقاله عبارتند از: الیزابت ولکی از دانشگاه برکن، نروژ؛ باب فورستر (Bob Forrester) از انجمن تحقیقات باستان‌شناسی سوازی و موزه ملی اسواتینی؛ گرگور بادر (Gregor Bader) و آیاندا مابوزا (Ayanda Mabuza) از دانشگاه توبینگن؛ سویجا ریدسل (Sveja Reidsel) از دانشگاه کلن و دانشگاه فنی دانمارک؛ یورگ لینستادتر (Jörg Linstädter) از مؤسسه باستان‌شناسی آلمان؛ استفان وودبورن (Stefan Woodborne) از Themba LABS؛ و الکساندرا کو (Alexandra Kuen) از MURR.