Préserver numériquement des os de plusieurs milliers d’années grâce à Artec Space Spider
Défi : Dans l’Himalaya, d’anciens os restés intacts pendant 2 000 ans et mis au jour à la fin des années 1990 seulement offrent un aperçu de la vie d’un peuple au sujet duquel peu d'informations existent. Des experts de l’Institut archéologique allemand (DAI) œuvrent à partager cette découverte avec le monde entier.
Solution : Artec Space Spider, Artec Studio
Résultats : À l’aide d’Artec Space Spider, des modèles en haute résolution des spécimens ont été numérisés pour la première fois et ont révélé des indices fascinants sur la vie et la culture des habitants du Népal ancien.
Quand on entend le mot « Népal », la première chose qui nous vient généralement à l’esprit est le mont Everest, sans doute la plus connue des sept merveilles naturelles du monde. Si on nous parle d’antiquité, on songe probablement à l'Égypte, à la Rome antique, à des pays situés encore plus à l’est, ou encore à l’Amérique du Sud, à sa civilisation maya et à ses pyramides. Ce n’est toutefois dans aucun de ces endroits que l’Institut archéologique allemand a fait une découverte archéologique passionnante au début des années 1990. C’était au Népal.
Khinga-Kalun, Népal, où la découverte a été faite. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Dans le district de Mustang, une des régions les plus éloignées du pays, l’Institut a mis au jour des restes d’animaux et d'humains vieux d’environ 2 000 ans et remarquablement bien préservés. Les os ont été découverts sous les ruines d’un château, dans une salle d’approximativement sept mètres de long et deux mètres de large. Le site était niché haut dans l’Himalaya, à quelque 3 000 mètres au-dessus du niveau de la mer – un environnement hostile pour effectuer quelque travail que ce soit.
Il aura fallu près d'une décennie, de 1991 à 1999, pour que les archéologues mettent au jour le site en trois phrases. Les technologies alors disponibles ne disposaient pas des capacités de numérisation dont sont dotées les technologies de scan 3D actuelles. L'heure est maintenant venue de redécouvrir ce trésor remarquable.
Les os ont été découverts dans une salle située en-dessous des ruines d'un ancien château. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Julia Gresky, anthropologue de l'Institut, et Monice Timm, qui l’a assistée durant la phase de recherche du projet, numérisent les spécimens. L’anthropologue reconnaît volontiers que, durant sa longue existence qui remonte jusqu’en 1829, l’Institut archéologique allemand a accompli des travaux impressionnants. Mais cela ne l’empêche pas de qualifier cette trouvaille-ci de « très spéciale ».
Comme elle le dit si bien, « le travail d'un anthropologue est de révéler des indices sur d’anciennes civilisations – de laisser les os parler, pour ainsi dire ».
D’après Mme Gresky, les os sont souvent retrouvés sous la forme de centaines, voire de milliers de fragments qui doivent être collés ensemble au cours d’un processus laborieux. Les os népalais sont toutefois restés cachés pendant 2 000 ans et ont été préservés presque intégralement, gardant leurs secrets jusqu’aujourd'hui.
Les restes animaux et humains de 2 000 ans étaient très bien préservés. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Des preuves suggèrent que la salle a été utilisée pendant environ deux siècles à partir de 200 avant J.-C. Mme Gresky estime qu’au cours des deux milliers d’années qui se sont écoulés depuis, les conditions à l’intérieur de la pièce sont restées relativement identiques, ce qui a permis de maintenir les os plus ou moins intacts. Par ailleurs, l’ensemble de la région de Mustang est un ancien royaume interdit d’accès. En réalité, jusqu’en 1992, la partie nord du district de Mustang était une zone militaire coupée du reste du monde. Ceci explique peut-être pourquoi le site a été relativement épargné.
Monice Timm traite le scan 3D d'un crâne retrouvé sur le site dans Artec Studio. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Pour Monice Timm, la découverte se distingue par son importance historique. Les os racontent les histoires personnelles de plusieurs individus mais ils fournissent également des indices cruciaux sur les mouvements migratoires et l’histoire culturelle du peuple du nord du Népal. Ce peuple a-t-il, par exemple, subi l’influence du Moyen-Orient, de l’Inde ou du sud du Népal ? Cette trouvaille ajoute de nouvelles pièces au puzzle et apporte sa pierre à l’édifice fragile des connaissances historiques sur cette région en particulier.
Compte tenu de l'importance de la découverte, la décision fut prise d’aller plus loin que la photographie traditionnelle, les rayons X ou la tomodensitométrie. L’équipe a ainsi décidé de numériser les os et d’en créer des modèles 3D précis. Monice Timm avait utilisé différentes solutions par le passé, y compris plusieurs scanners 3D et même la photogrammétrie. Elle savait mieux que quiconque que la tâche serait difficile à réaliser.
Pour obtenir les résultats escomptés, un matériel approprié était nécessaire. Les chercheurs ne pouvaient par exemple pas simplement coller des cibles sur un crâne de 2 000 ans, ce qui est nécessaire avec beaucoup de scanners 3D, puis les retirer une fois le travail terminé. La photogrammétrie aurait exigé de longs préparatifs ainsi que des dizaines et des dizaines de photos soigneusement prises, sans toutefois offrir la précision et le nuage de points dense que procure un scanner 3D de pointe. Heureusement, Monice Timm avait déjà travaillé avec Artec Space Spider. Elle avait ainsi pu se rendre compte par elle-même de sa facilité d’emploi et de sa capacité à numériser des objets de cette taille.
« J’allais jusqu’à me mettre en colère avec les précédents scanners car le processus était long et frustrant, commente Monice Timm. Même le scan d'un petit os prenait énormément de temps. C’est pour ça que j’adore les scanners Artec : ils sont bien plus rapides et faciles d’emploi. »
Sa collègue partage son avis. « Je n’ai pas beaucoup travaillé avec les scanners 3D mais, même en si peu de temps, j’ai pris beaucoup de plaisir à scanner avec eux, confirme Julia Gresky. Space Spider est vraiment excellent – aussi bien pour les débutants que pour les professionnels. »
Artec Space Spider est un scanner 3D léger de haute résolution reposant sur la technologie de la lumière bleue. Il ne pèse que 0,85 kg et, à l'instar des autres scanners d’Artec, est idéal pour le scan sans contact car il ne nécessite pas le recours à des cibles. Initialement conçu pour être utilisé à bord de la Station spatiale internationale, ce scanner est parfait pour numériser des objets de petite et moyenne taille ainsi que les détails complexes d'objets plus grands.
Scans en haute résolution avec texture obtenus avec Artec Space Spider. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Pour ce projet, la résolution 3D maximale de 0,1 mm et la précision 3D maximale de 0,05 mm de Space Spider fourniraient également le niveau de qualité nécessaire pour que les chercheurs puissent partager leurs modèles avec le reste de la communauté scientifique. Les modèles seraient suffisamment précis pour des analyses approfondies qui pourraient par exemple exiger la prise de mesures.
« Vous pouvez observer certaines choses sur le plan pathologique, explique Monice Timm. Vous pouvez par exemple examiner de plus près la forme d'une main et remarquer des détails qui vous auraient peut-être échappé. »
Le scanner Space Spider utilisé pour ce projet a été fourni par KLIB, un ambassadeur certifié Or d’Artec en Allemagne. Forte d’une vaste expérience dans l’assistance technique pour les scanners 3D, l’entreprise propose des solutions pour une variété d’applications fondées sur le scan 3D.
« À partir du moment où nous avons pris conscience des besoins du projet, nous savions que Space Spider serait à la hauteur, commente Knut Lehmann, directeur général de KLIB. Nous savions qu’ils auraient besoin d’un appareil simple et agréable à utiliser mais aussi capable d’offrir une résolution et une précision élevées ainsi que de superbes couleurs. Space Spider était tout trouvé. »
Le scan a été relativement aisé malgré la fragilité des spécimens. Les petits os simples ont été scannés en une poignée de minutes, tandis que ceux aux formes plus complexes ont nécessité une approche différente et plus longue. Les côtes, clavicules et vertèbres ont pris environ 10 à 20 minutes, contre une trentaine de minutes pour les crânes. Le traitement des scans dans Artec Studio a duré une vingtaine de minutes supplémentaires pour les os simples, et entre 30 minutes et 2 heures pour les crânes.
Scans détaillés qui vont jusqu'à montrer le degré de pourriture des dents. Image gracieusement fournie par l’Institut archéologique allemand (DAI)
Jusqu’à présent, les résultats parlent d’eux-mêmes. Les scans en haute résolution révèlent une multitude de détails intéressants. On a du mal à imaginer que certains aient pu subsister pendant plus de deux millénaires. Par exemple, un spécimen montre même une infection autour des molaires. Il s’agit peut-être d’un rappel de l’importance intemporelle d’utiliser régulièrement du fil dentaire.
Le projet est toujours en cours et sa collection rare d’os bien préservés et analysés provenant de cette région du monde ne cesse de s’agrandir. Actuellement, les chercheurs se concentrent sur l’analyse et la préservation numérique à des fins des référence scientifique. Une fois ce travail accompli, l’Institut pourrait envisager de créer l'infrastructure nécessaire pour rendre la collection accessible au public et démocratiser ainsi davantage ces recherches fascinantes.
