Partiklar från kosmisk strålning avslöjar 2 500 år gammal underjordisk grav
Med hjälp av modern mätutrustning och partiklar bildade i atmosfären har forskare lyckats identifiera och kartlägga ett antikt gravmonument under den italienska staden Napoli.
Bild av romerskkristen katakomb i San Gennaro-området i Napoli. Det är inte den identifierade kammaren som det inte finns bilder av ännu.
Långt nere under den tätbefolkade italienska staden Napoli finns resterna från antika grekiska och romerska bosättningar. Det är ett paradis för arkeologer som dock inte kan ta sig ned dit på grund av den moderna bebyggelsen.
Ursprunglig grundad som Cuma döptes staden omkring 650 f.Kr. om till Napoli (Neápolis, klassisk grekiska för "ny stad") av grekiska bosättare.
Därför finns det åtskilliga underjordiska gravar från sjätte till tredje århundradet f.Kr. samt tidiga kristna katakomber från den romerska perioden omkring andra till fjärde århundradet e.Kr.
Dessa gravmonument befinner sig drygt tio meter under modern bebyggelse.
En grupp italienska och japanska forskare från National Institute for Nuclear Physics i Italien har tagit reda på hur dessa underjordiska kammare kan kartläggas utan dyra utgrävningar.
Partiklar i hålrum
I en forskningsartikel i tidskriften Scientific Reports förklarar de hur de har använt så kallad myontomografi, vilket innebär att de har använt myonpartiklar till att identifiera en hittills okänd underjordisk gravkammare.
Myoner är subatomära emementarpartiklar och därför odelbara precis som elektroner och de har liksom elektronerna en negativ laddning. De är dock drygt 200 gånger så tunga och bildas när kosmisk strålning träffar jordens atmosfär.
Fysiker kan använda myoner till att avgöra egenskaperna i material, eftersom du kan röra sig genom material där de förlorar energi eller får böjda banor.
En tomograf kan ta bilder av objekts inre och är en variant av datortomografer. En myontomograf kan därför observera myoner som har trängt igenom material – ungefär som röntgenstrålning.
(a) En bild uppifrån från Google Maps av det område där kammaren finns. Den streckade cirkeln markerar området där myonpartiklarna avslöjade den hemliga gravkammaren. (b) Schematisk ritning av den underjordiska nivån på tio meters djup med grekiska gravkammare. Siffrorna 1 till 11 markerar kamrarna. Kamrarna 2 och 3 är hittills okända kammare, men kammare 3 är den myonstuderade kammaren. De andra kamrarna är allmänt kända.
Det var vad de italienska och japanska forskarna använde till att identifiera den dolda, underjordiska gravkammaren.
De observerade de myonpartiklar som hade trängt igenom väggar och berg. och som hade spridits till hålrummet bakom dem.
3D-bilder av partiklars banor
Närmare bestämt använde de en så kallad atomär emulsionsteknik, i vilken extremt känslig fotografisk film användes till att fånga in och visualisera de laddade myonpartiklarnas banor.
Därifrån kunde de med en partikeldetektor mäta riktningen och tillflödet av partiklar, vilket vill säga hur många myonpartiklar som strömmar genom filmen under en period och skapa en 3D-modell för myonbanorna i hålrummet.
De detektorer som ska registrera partiklarna ska dock placeras under det som ska mätas, eftersom myoner kommer uppe från atmosfären.
Det innebar att forskarna skulle placera sin utrustning där de trodde att gravkammaren befann sig – inte länge ned än tio meter.
En 3D-bild av hela berggrundsstrukturen runt gravkammaren. De fyra röda cirklarna är referenspunkter som visar var kammaren är belägen. I kammaren nederst på bilden har den myondetektorn funnits som har fångat in partiklarna som kommer uppifrån. Genom jämföra data har de hittat den exakta lokationen för den dolda kammaren vid de fyra cirklarna.
Underjordiska strukturer från tidig gruvdrift, vattencisterner från andra världskriget har dock skapat djupa schakt under Napoli.
Därför hittade forskarna en lokation 18 meter under jorden i en källare från 1800-talet. Där registrerade de myoninflöde i 28 dagar och fångade in drygt tio miljoner myoner.
Därefter gjorde de 3D-skanningar av tidigare känsa strukturer, som de jämförde med myoninflödet och på så sätt identifiera gravkammaren.
Kammaren mäter ungefär 2 gånger 3,5 meter och sägs ha tillhört en välbeställd person mellan det sjätte och tredje århundradet f.Kr. Tekniken kan dock inte identifiera ben eller krukdelar.