科学家们使用X射线和红外线探索埃及木乃伊骨骼[视频]

开罗大学副教授Ahmed Elnewishy持有来自伯克利实验室的先进光源同步的木乃伊遗骸的股骨骨骼样本。Elneshy和Cairo大学博士后研究员Mohamed Kasem学习了几十个古埃及骨骼样品和一些土壤样本，在一个称为LaAamp的补助金的计划中可以进行为期两位访问。

能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的实验正在埃及土壤和古代木乃伊骨骼样品上铸造一个新的光线，这可以在数千年前对日常生活和环境条件进行更丰富的了解。

在8月下旬结束的两个月内的研究工作中，来自埃及开罗大学的两位研究人员带来了32个骨样品和两种土壤样本，用于在伯克利实验室的先进光源（ALS）上使用X射线和红外光线进行研究。ALS产生可用于探索样品的微观化学，结构和其他性质的各种波长的亮光。

Laaamp - 非洲，美洲，亚洲和中东项目的Leaderourcess - 这项旨在促进在全球范围内的科学家培养更多的国际科学机会和合作的赠款方案。

来自埃及开罗大学的两位研究人员带来了32个骨样品和两种土壤样本，用于在伯克利实验室的先进光源（ALS）上使用X射线和红外光线技术进行研究。该视频显示了开罗大学和Als科学家在ALS工作。ALS产生可用于探索样品的微观化学，结构和其他性质的各种波长的亮光。

样品包括木乃伊的骨碎片仍然是日期返回2,000至4,000年，以及从人类遗址收集的土壤。遗体代表埃及的四个不同王朝：中间王国，第二个中期，晚期和格雷科罗马。

访问科学家，开罗大学副教授Ahmed Elnewishy和博士后研究人员穆罕默德·卡瑟姆，希望区分骨骼样品中的化学浓度与辛苦的健康，饮食和日常生活有关，还是土壤中的化学物质是否改变了随着时间的推移，骨骼的化学。

他们的作品对于埃及的文化遗产很重要，并且还可以更好地了解古物保护以及污染这些遗骸的潜在途径。样品从两个埃及地点恢复 - Saqqara，古墓地的遗址;和阿斯旺，尼罗河银行古城的网站曾被称为斯文克特 - 由开罗大学考古学家。

“骨骼表现得像档案一样，”Kasem说，自他的博士学位以来研究了古代骨化学。研究，追溯到2011年。他使用了一种涉及激光烧蚀的化学分析技术，其中短的激光脉冲从样品中爆破一小体积的材料。然后，分析来自这种小爆炸的发射光以确定存在的元素。

“我们已经找到了铅，铝和其他元素，让我们征用了这种环境的迹象和当时的毒性，”他说。“该信息在骨骼中储存。”

从左边，开罗大学博士后研究员Mohamed Kasem，Als科学家汉斯Bechtel，以及开罗大学使用红外光在ALS的骨骼样本副教授。

什么是棘手的是解决元素如何进入骨骼。“可能会有一些来自外部的元素扩散到骨骼内部，并从细菌，湿度和其他效果产生影响。很难分开它 - 知道它是否来自周围的土壤。所以我们一直在尝试不同的技术。“

Kasem补充道，“这么多因素会影响保存。其中一个是骨骼被埋在土壤中的长度以及骨骼的状态和不同类型的土壤。“拆卸技术的差异也可能影响他们在X射线研究中找到的骨骼和化学的保存。“材料中有不同的品质，如布料和它们用于抵御的树脂，”他说。

虽然古埃及人没有在金属工作中使用铝，但研究人员发现它们使用钾盐，含铝的化合物，以减少饮用水中的浑浊。铅的浓度可能是由于埃及人过去常常抛光陶器。

最新研究专注于包括来自股骨骨头的片的样品，并从股骨轴上看出一种样品类型是否可以更容易渗透到周围的土壤的污染而不是其他类型。股骨骨骼是人体中最强的骨骼，并从膝盖到臀部。头部，在股骨顶部，具有比轴的芯的骨材料。

研究人员与ALS研究科学家汉斯Bechtel和Eric Schaible在三种不同的光束线上进行实验。Schaible协助研究人员用一种称为小角度X射线散射（萨克斯）的技术，它们用于分析胶原蛋白的纳米级图案，一种丰富的人类蛋白质。

骨横截面的单次扫描，可在厚度上测量高达3至5厘米，约为半毫米，需要两到六个小时才能完成，并提供详细的2D图，显示胶原蛋白如何在骨内组织。

这些图像可以与现代骨骼进行比较，以更好地了解胶原蛋白是否随着时间的推移而劣化，并且可能会告诉我们辛西的健康状况。

“胶原蛋白是身体的主要积木之一，”很奇德说。“它在皮肤，骨骼，内脏，眼睛，耳朵，血管中发现 - 这是我们所做的主要事情之一。当我们通过胶原蛋白闪耀X射线时，X射线分散，它们使得它们的散射模式可以告诉我们很多关于胶原蛋白的保存和良好组织的保存和良好组织。“

虽然未来有很多分析来解释从样品中取出的数据，但是Schaible表示，胶原蛋白组件通常在古代样本中并不像健康的现代骨骼中那样订购。

“参与这个项目非常令人兴奋，并了解这些木乃伊在生活和死后的旅程中的旅程，”他说。

红外光显示骨化学，矿物浓度

ALS的红外研究表明了骨骼中存在的矿物质和有机材料的化学分布和浓度。

“主要障碍之一是如何准备样品，”Elnewishy说。难以从如此精致的材料切割薄剖视图。

Schaible联系了UC Berkeley的地球和行星科学部门的专门实验室，这些实验室有助于切片样品。对于最薄的部分和最脆弱的样品，将骨悬浮在环氧树脂中，然后切成切片。

Elnewishy表示，还有计划在芝麻（中东的实验科学和应用中的Synchrotron-Light）进行相关实验，这是乔丹的科学光源，在2017年开放了实验。芝麻由该地区科学家和政府的合作冒险建造。

他指出，团队通过其实验中的文化遗产和保护样品的保存可能会使大埃及博物馆的收藏在2020年预计将于2020年开放，并将举办超过10万埃及文物。

###

高级光源是美国科学用户设施的能量办公室。Laaamp是国际纯净和应用物理联盟和国际晶体联盟的联合计划，并得到国际科学议会委员会的支持。

Berkeley Lab的Theresa Duque和Cindy Lee致力于这篇文章。