Pendant des dizaines de milliers d’années, les aborigènes australiens ont créé certaines des œuvres d’art les plus frappantes au monde. Aujourd’hui, leur travail perpétue de longues lignées de traditions ancestrales, d’histoires du passé et de liens avec les paysages culturels actuels, c’est pourquoi les chercheurs souhaitent mieux comprendre et préserver le patrimoine culturel qui s’y trouve.
En particulier, connaître la composition chimique des pigments et des liants utilisés par les artistes aborigènes australiens pourrait permettre aux archéologues et aux restaurateurs d’art d’identifier ces matériaux dans d’importants objets du patrimoine culturel. Aujourd’hui, les chercheurs se tournent vers la science des rayons X pour aider à révéler la composition des matériaux utilisés dans le patrimoine culturel aborigène australien, à commencer par l’analyse d’échantillons séculaires de sécrétions végétales, ou exsudats.
Les aborigènes australiens continuent d’utiliser des exsudats végétaux, tels que des résines et des gommes, pour créer des peintures sur roche et sur écorce et pour des applications pratiques, telles que l’emmanchement de pointes de pierre sur des poignées. Mais la composition exacte de ces matières végétales n’est pas bien connue.
Par conséquent, des scientifiques de six universités et laboratoires du monde entier se sont tournés vers les rayons X à haute énergie à la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national de l’accélérateur SLAC du ministère de l’Énergie et au synchrotron SOLEIL en France. L’équipe a dirigé des rayons X sur 10 échantillons d’exsudat de plantes bien conservés des genres indigènes australiens Eucalyptus, Callitris, Xanthorrhoea et Acacia. Les échantillons avaient été collectés il y a plus d’un siècle et conservés dans diverses institutions d’Australie-Méridionale.
Les résultats de leur étude ont été plus clairs et plus approfondis que prévu.
« Nous avons obtenu les données révolutionnaires que nous espérions », a déclaré Uwe Bergmann, physicien à l’Université du Wisconsin-Madison et ancien scientifique du SLAC qui développe de nouvelles méthodes de rayons X. « Pour la première fois, nous avons pu voir la structure moléculaire d’une collection bien conservée d’échantillons de plantes indigènes australiennes, ce qui pourrait nous permettre de découvrir leur existence dans d’autres objets importants du patrimoine culturel. »
Les chercheurs ont publié aujourd’hui leurs résultats dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Regarder sous la surface
Au fil du temps, la surface des exsudats végétaux peut changer à mesure que les matériaux vieillissent. Même si ces changements ne sont que de quelques nanomètres d’épaisseur, ils peuvent toujours bloquer la vue en dessous.
« Nous devions voir dans la majeure partie du matériau sous cette couche supérieure, sinon nous n’aurions aucune nouvelle information sur les exsudats végétaux », a déclaré Dimosthenis Sokaras, scientifique principal du SSRL.
Classiquement, les molécules contenant du carbone et de l’oxygène sont étudiées avec des rayons X de moindre énergie, dits « mous », qui ne pourraient pas pénétrer à travers la couche de débris. Pour cette étude, les chercheurs ont envoyé des photons X à haute énergie, appelés rayons X « durs », dans l’échantillon. Les photons se sont faufilés au-delà des couches supérieures brumeuses et dans les arrangements élémentaires de l’échantillon en dessous. Les rayons X durs ne restent pas coincés dans la surface, contrairement aux rayons X mous, a déclaré Sokaras.
Une fois à l’intérieur, les photons à haute énergie se sont dispersés à partir des éléments de l’exsudat de la plante et ont été capturés par un large éventail de cristaux de silicium parfaitement alignés au SSRL. Les cristaux n’ont filtré que les rayons X diffusés d’une longueur d’onde spécifique et les ont canalisés dans un petit détecteur, un peu comme la façon dont un évier de cuisine canalise l’eau dans son évier.
Ensuite, l’équipe a fait correspondre la différence de longueur d’onde entre les photons incidents et diffusés aux niveaux d’énergie du carbone et de l’oxygène d’un exsudat de plante, fournissant des informations moléculaires détaillées sur les échantillons australiens uniques.
Une voie pour l’avenir
Comprendre la chimie de chaque exsudat de plante permettra de mieux comprendre les approches d’identification et de conservation de l’art et des outils aborigènes australiens, a déclaré Rafaella Georgiou, physicienne au Synchrotron SOLEIL.
« Maintenant, nous pouvons aller de l’avant et étudier d’autres matériaux organiques d’importance culturelle en utilisant cette puissante technique de rayons X », a-t-elle déclaré.
Les chercheurs espèrent que les personnes qui travaillent dans l’analyse du patrimoine culturel verront cette puissante technique de rayonnement synchrotron comme une méthode précieuse pour déterminer la chimie de leurs échantillons.
« Nous voulons tendre la main à cette communauté scientifique et dire: » Écoutez, si vous voulez en savoir plus sur vos échantillons de patrimoine culturel, vous pouvez venir à des synchrotrons comme SSRL « », a déclaré Bergmann.
Rafaella Georgiou et al, Démêler la chimie des exsudats de plantes australiennes à partir d’une collection historique unique, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2116021119