Terahertz-Bildgebung enthüllt verborgene Inschrift auf frühneuzeitlichem Grabkreuz

In einem multidisziplinären Projekt verwendeten Forscher des Georgia Institute of Technology und der Georgia Tech-Lorraine Terahertz-Bildgebungs- und Signalverarbeitungstechniken, um unter die korrodierte Oberfläche eines Grabkreuzes aus Blei aus dem 16. Jahrhundert zu schauen. Unter der Leitung von David Citrin, einem Professor an der School of Electrical and Computer Engineering (ECE), brachten die Bemühungen Imaging-Wissenschaftler, einen auf archäologische Objekte spezialisierten Chemiker und einen Kunsthistoriker zusammen, um eine Botschaft zu enthüllen, die von der Zeit verdeckt wurde: eine Inschrift des Vaterunsers.

„Unser Ansatz ermöglichte es uns, einen Text zu lesen, der vielleicht Hunderte von Jahren unter Korrosion verborgen war“, sagte Alexandre Locquet, außerordentlicher Professor an der ECE und Forscher am Georgia Tech-CNRS IRL 2958, einem gemeinsamen internationalen Forschungslabor an der Georgia Tech -Campus Lothringen in Metz, Frankreich. „Natürlich sind Ansätze, die auf solche Informationen zugreifen, ohne das Objekt zu beschädigen, für Archäologen von großem Interesse.“

Die Studie wurde am 2. März in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.

Das aus einer Bleiplatte geschnittene Kreuz wurde auf einer Grabstätte in einer Abtei in Remiremont, Frankreich, gefunden – ein paar Autostunden vom Campus der Georgia Tech-Lorraine entfernt. Bekannt als ein croix d’absolutiones ist eine Art Grabkreuz, das aus dem Mittelalter stammt und an Orten in Frankreich, Deutschland und England gefunden wurde.

„Diese Art von Kreuz trägt normalerweise Inschriften von Gebeten oder Informationen über den Verstorbenen“, sagte Aurélien Vacheret, Direktor des Musée Charles-de-Bruyères in Remiremont und Mitautor der Studie. „Es wird angenommen, dass ihr Zweck darin bestand, die Absolution einer Person von der Sünde zu erbitten und ihnen den Übergang in den Himmel zu erleichtern.“

Das Museum lieh das Kreuz an Citrins Labor in der Hoffnung, dass das Team bildgebende Verfahren einsetzen könnte, um das Unsichtbare sichtbar zu machen. Citrin und seine Gruppe sind auf die zerstörungsfreie Bewertung spezialisiert und entwickeln Techniken, die eine detaillierte Untersuchung der verborgenen Schichten eines Objekts ermöglichen, ohne seine ursprüngliche Form zu verändern oder zu beschädigen. Obwohl ihre Arbeit häufig industrielle Anwendungen hat, wie z. B. die Erkennung von Schäden an Flugzeugrümpfen, nutzte die Gruppe die Gelegenheit, das Kreuz zu inspizieren – eine Chance, die Anwendungen ihrer Technologie für archäologische Zwecke weiter zu untersuchen.

Spähen unter den Schleier der Korrosion

Das Team verwendete einen kommerziellen Terahertz-Scanner, um das Kreuz alle 500 Mikrometer (etwa jeden halben Millimeter) über das Objekt zu untersuchen. Zuerst schickte der Scanner kurze Impulse elektromagnetischer Terahertz-Strahlung – eine Form von Licht, das sich auf winzigen Wellenlängen ausbreitet – über jeden Abschnitt des Kreuzes. Einige Wellen prallten von der Korrosionsschicht zurück, während andere durch die Korrosion eindrangen und von der eigentlichen Oberfläche des Bleikreuzes reflektiert wurden. Dies erzeugte zwei unterschiedliche Echos desselben ursprünglichen Impulses.

Als nächstes verwendete das Team einen Algorithmus, um die Zeitverzögerung zwischen den beiden Echos in ein Signal mit zwei Spitzen zu verarbeiten. Diese Daten zeigten, wie stark die Korrosion an jedem gescannten Punkt war. Die Messungen der Lichtstrahlen, die von dem darunter liegenden Metall reflektiert wurden, wurden dann gesammelt, um Bilder der Bleioberfläche unter der Korrosion zu erstellen.

Interdisziplinäre Einblicke

Obwohl während des Scanvorgangs wichtige Daten gesammelt wurden, waren die Rohbilder zu verrauscht und durcheinander und die Inschrift blieb zu diesem Zeitpunkt unleserlich. Aber Junliang Dong, damals ein Ph.D. Student in Citrins Labor, hatte die Einsicht, die Bilder auf eine spezielle Weise zu verarbeiten, um das Rauschen zu eliminieren. Durch Subtrahieren und Zusammensetzen von Teilen der Bilder, die mit unterschiedlichen Frequenzen aufgenommen wurden, konnte Dong die Bilder wiederherstellen und verbessern. Übrig blieb ein überraschend gut lesbares Bild mit dem Text.

Anhand der verarbeiteten Bilder konnte Vacheret mehrere lateinische Wörter und Sätze identifizieren. Er stellte fest, dass sie alle Teil des Pater Noster waren, allgemein bekannt als das Vaterunser oder das Vaterunser.

Das Team arbeitete auch mit einem Naturschützer zusammen, um die Korrosion auf dem Kreuz chemisch rückgängig zu machen und die Pater Noster-Inschrift zu bestätigen. Beim Vergleich ihrer Bilder mit dem sauberen Kreuz stellte das Team fest, dass ihre Bilder Teile der Inschrift enthüllten, die auf dem ursprünglichen Kreuz nicht sichtbar waren. Durch die Aufdeckung zusätzlicher Aspekte der Inschriften, die zuvor nicht dokumentiert waren, konnte ihre Arbeit ein tieferes Verständnis des Kreuzes und weitere Einblicke in das Christentum des 16. Jahrhunderts in Lothringen, Frankreich, bieten.

„In diesem Fall konnten wir unsere Arbeit nachträglich überprüfen, aber nicht alle Bleiobjekte können auf diese Weise behandelt werden“, sagte Citrin. „Einige Objekte sind groß, einige müssen an Ort und Stelle bleiben, und einige sind einfach zu empfindlich. Wir hoffen, dass unsere Arbeit die Untersuchung anderer Bleiobjekte eröffnet, die möglicherweise auch Geheimnisse enthüllen, die unter der Korrosion liegen.“

Citrins Gruppe hat die Terahertz-Bildgebung auch verwendet, um unter die Oberfläche von Gemälden aus dem 17. Jahrhundert zu schauen, die Struktur der Farbschichten aufzuklären und Einblicke in die Techniken der Meistermaler zu geben. Sie untersuchen derzeit Oberflächenbeschichtungen auf antiken römischen Keramiken.

Das übergreifende Projekt zeigt, dass der Erfolg mehr erfordert als nur eine genaue Messung, sondern auch eine sorgfältige Datenverarbeitung und Zusammenarbeit zwischen Forschern aus unterschiedlichen Bereichen. Der Ansatz des Teams eröffnet neue Perspektiven für die Analyse von Terahertz-Bildgebung und könnte große Impulse für die Bereiche der digitalen Erfassung und Dokumentation sowie der Zeichenerkennung, -extraktion und -klassifizierung geben.

„Trotz drei Jahrzehnten intensiver Entwicklung ist die Terahertz-Bildgebung immer noch ein sich schnell entwickelndes Gebiet“, sagte Locquet. „Während sich andere auf die Entwicklung der Hardware konzentrieren, konzentrieren wir uns darauf, das Beste aus den gemessenen Daten herauszuholen.“