公元 79 年维苏威火山喷发时，火山气体和火山灰掩埋了赫库兰尼姆古城的一个纸莎草卷轴图书馆，使文献碳化。近 2000 年后，这些卷轴仍然非常脆弱，无法揭示其中隐藏的内容。科学家们尝试对未打开的卷轴进行 X 射线扫描，并使用计算算法提取文本。然而，颜料和纸张之间的狭窄对比度使得可靠地重建文本变得困难。加州大学伯克利分校 (UCB) 和美国国家标准与技术研究所的研究人员现在报告了一种克服这一限制的两步方法。他们在实验室制作的样品表上演示了该技术（公共图书馆一号 2026 年，DOI：10.1371/journal.pone.0353485）。
对比度问题的出现是因为墨水和纸莎草都是碳基材料，因此光线以大致相同的速度穿过每种材料。研究负责人、UCB 的道格拉斯·塞勒 (Douglas Seiler) 和他的团队意识到，铅比纸莎草吸收 X 射线的能力强得多，而且含铅墨水的纸产生的图像中的字母在周围的纸莎草中脱颖而出。
并非所有古代涂料都含有铅。 “没有颜色的配方，”意大利国家研究委员会的研究员维托·莫塞拉（Vito Mosella）说，他没有参与这项研究。 “但我们发现至少有一些赫库兰尼姆古卷含有铅。”
因此，塞勒的团队开发了一种分类方法，从测试铅开始。为了寻找金属，研究人员使用手持式 X 射线荧光 (XRF) 仪器扫描每张金属板。 XRF 通过将 X 射线照射到表面并记录表面原子发射的荧光 X 射线的能量来检测元素。如果 XRF 检测到铅，团队就会将这些纸张送去进行进一步成像，以区分字母和纸莎草纸。
在测试的第二阶段，研究小组用现代埃及纸莎草制作了卷轴样本，用碳黑墨水（一种古代油漆中常用的类似烟雾的颜料）用手写笔在上面书写，撒上不同数量的铅，然后在烤箱中将卷轴碳化。他们测试了表面铅浓度为 200 μg/cm 的样品2 高达25，低于古代碎片中发现的最低浓度。手持式 XRF 仪器返回每个样品的先导信号。
研究人员制作了古代卷轴模型（左），并将其在烤箱中碳化（右），以模仿公元前 79 年维苏威火山喷发期间在赫库兰尼姆燃烧和掩埋的卷轴。 图片来源：道格拉斯·塞勒
然后，研究人员对碳模型纸进行 X 射线断层扫描，收集不同角度的图像，以创建纸上文字的 3D 图像。定制软件实际上可以解锁数据并使突出显示的文字可读。
尽管这种方法有局限性，但它提供了一种分析 2000 年前论文的可行方法。为了处理大量的藏品，研究人员需要开发一种自动扫描每张纸的方法，其中包括沿着展开的纸的长度在几个点上重新定位探测器。莫塞拉说，另一个问题是模型表无法反映原件的全部损坏情况。火的灰烬和压力对实际板材的破碎和扭曲程度远高于窑烧模型。 “这项研究只能被视为第一步，但它是一项正在进行中的出色工作，”莫塞拉说。
此外，此过程不适用于使用无铅墨水书写的纸张。但莫塞拉对赫库兰尼姆陶片的 XRF 工作在这些古老的颜料中发现了除铅以外的金属。 “我也试图在扫描中寻找这些其他金属，”他说。
