Conservazione digitale di ossa millenarie con Artec Space Spider
La sfida: Sulle vette dell'Himalaya, antiche ossa rimaste sepolte per 2.000 anni e riportate alla luce verso la fine degli anni '90 contengono informazioni sulla vita di un popolo di cui si sa relativamente poco. Gli esperti dell'Istituto Archeologico Tedesco (DAI) si sono messi al lavoro per condividere questa scoperta con il mondo.
La Soluzione: Artec Space Spider, Artec Studio
I risultati: Utilizzando Artec Space Spider, i modelli ad alta risoluzione dei reperti sono stati digitalizzati per la prima volta, rivelando indizi affascinanti nella vita e nella cultura delle persone nell'antico Nepal.
Quando si parla del Nepal, il pensiero sicuramente va al Monte Everest, la più conosciuta delle sette meraviglie naturali del mondo. Se invece parlaste di storia antica, questo probabilmente evocherebbe le immagini dell'antico Egitto o della civiltà romana, paesi più a est, o il Sud America con le sue civiltà Maya e Azteca. Non è stato in nessuno di questi luoghi, però, che l'Istituto Archeologico Tedesco (DAI) ha fatto uno dei più emozionanti ritrovamenti archeologici dei primi anni '90. È stato in Nepal.
Khinga-Kalun, Nepal, dove è stata fatta la scoperta. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
In una delle regioni più remote del paese, il distretto del Mustang, l'Istituto ha scoperto un tesoro di resti animali e umani notevolmente ben conservati risalenti a circa 2.000 anni fa. Le ossa sono state scoperte sotto le rovine di un castello, in una camera lunga circa sette metri e larga due. Si trattava di un sito archeologico situato tra le vette dell'Himalaya, a circa 3.000 metri sul livello del mare – condizioni difficili per qualsiasi tipo di lavoro.
Gli archeologi avrebbero impiegato quasi un decennio per riportare il sito alla luce, in tre fasi, tra il 1991 e il 1999. La tecnologia disponibile a quell’epoca non poteva fornire le capacità di digitalizzazione che la tecnologia di scansione 3D attuale è in grado di fornire. È giunto il momento di rivisitare questa straordinaria scoperta.
Questo tesoro di ossa è stato trovato in una camera sotto le rovine di un antico castello. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
La dottoressa Julia Gresky, antropologa dell'Istituto, e Monice Timm, che ha assistito durante la ricerca sul progetto, stanno digitalizzando i campioni. La Dott. Gresky riconosce che, durante la sua ricca storia risalente al 1829, l'Istituto Archeologico Tedesco ha raggiunto alcuni notevoli traguardi. Ma anche lei descrive questa particolare scoperta come "molto speciale".
Come da lei riferito con grande eloquenza, "il compito di un antropologo è quello di scoprire indizi sulle civiltà passate, lasciare che le ossa parlino da sé, per così dire."
Secondo la Dott. Gresky, le ossa vengono ritrovate spesso in centinaia, o persino migliaia di frammenti da riassemblare e incollare tra loro, un processo lungo e meticoloso. Le ossa nepalesi, però, erano rimaste intatte conservando i loro segreti per oltre 2000 anni, in uno stato quasi perfetto.
I resti animali e umani di 2000 anni erano molto ben conservati. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
Le prove indicano che la camera sia stata utilizzata per circa duecento anni, a partire da circa il 200 aC. Il dottor Gresky stima che nei duemila anni successivi le condizioni nella stanza siano rimaste relativamente costanti, mantenendo le ossa più o meno intatte. Inoltre, l'intera regione del Mustang è un antico regno proibito. In effetti, fino al 1992, il distretto del Mustang settentrionale era una zona militare ristretta isolata dal resto del mondo. Il che forse spiega perché ci siano state relativamente poche interferenze con il sito.
Monice Timm elabora la scansione 3D di un cranio dal sito in Artec Studio. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
Per Timm è il significato storico del reperto che lo contraddistingue. Le ossa stesse raccontano le storie personali di alcuni individui, ma forniscono anche indizi vitali sulle migrazioni e sulla storia culturale della popolazione del Nepal settentrionale. Ad esempio, sono stati influenzati culturalmente dal Medio Oriente, dall'India o dal Nepal meridionale? La scoperta aggiunge alcuni pezzi a questo puzzle e contribuisce allo scarso corpo di conoscenze storiche su questa particolare area.
Data l'importanza del reperto, si è deciso di andare oltre le consuete fotografie e radiografie. Hanno deciso di digitalizzare correttamente le ossa e creare accurati modelli 3D. Timm aveva lavorato con diverse soluzioni in passato, tra cui diversi scanner 3D e persino la fotogrammetria. Aveva capito, meglio di molti altri, che il compito era più facile a dirsi che a farsi.
Ottenere ciò di cui avevano bisogno avrebbe richiesto l'attrezzatura giusta. Non potevano, ad esempio, appiccicare degli adesivi su un cranio di 2.000 anni fa, processo richiesto da molti scanner 3D, per poi staccarli in seguito. La fotogrammetria avrebbe richiesto una lunga preparazione, decine e decine di fotografie accuratamente scattate, e anche allora non avrebbe fornito la precisione e la densa nuvola di punti di uno scanner 3D avanzato. Per fortuna, Timm aveva già lavorato con Artec Space Spider. Aveva sperimentato in prima persona la sua facilità d'uso e la qualità con cui cattura oggetti di queste dimensioni.
"Con gli scanner precedenti mi sarei persino arrabbiata, il processo era lungo e frustrante, anche scansionare un osso minuscolo poteva richiedere tantissimo tempo", ha detto Timm. "Questo è il motivo per cui adoro gli scanner Artec, sono molto più veloci e facili da usare".
La Dott. Gresky era d'accordo. "Non avevo molto esperienza con gli scanner 3D, ciononostante mi sono divertita molto a scansionare. Space Spider è ottimo, sia per i principianti che per i professionisti," ha detto.
Artec Space Spider è uno scanner 3D leggero ad alta risoluzione basato sulla tecnologia della luce blu. Pesa solo 0,85 kg e, come gli altri scanner Artec, è ottimo per la scansione senza contatto in quanto non richiede l'uso di bersagli. Lo scanner è stato inizialmente progettato per l'uso sulla Stazione Spaziale Internazionale ed è perfetto per catturare oggetti di piccole e medie dimensioni, nonché i dettagli complessi di quelli più grandi.
Scansioni texturizzate ad alta risoluzione di Artec Space Spider. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
Per questo progetto, la risoluzione 3D di Space Spider fino a 0,1 mm e la precisione 3D fino a 0,05 mm forniscono il livello di qualità necessario ai ricercatori per condividere i modelli con i colleghi della comunità scientifica. I modelli sono sufficientemente accurati per analisi approfondite che potrebbero, ad esempio, richiedere misurazioni.
"Puoi osservare alcuni aspetti relativi alla patologia. Osservando una mano, ad esempio, puoi esaminarne la forma più da vicino e notare cose che potresti esserti perso ", ha spiegato Timm.
L'unità Space Spider utilizzata in questo progetto è stata fornita da KLIB, un ambasciatore Artec certificato Gold in Germania. L'azienda fornisce soluzioni per molte applicazioni basate sulla scansione 3D e ha una vasta esperienza nella fornitura e nel supporto tecnico di scanner 3D.
"Dal momento in cui siamo venuti a conoscenza delle esigenze di questo progetto, sapevamo che Space Spider sarebbe stato perfetto per questo lavoro", ha affermato Knut Lehmann, CEO di KLIB. "Sapevamo che avrebbero avuto bisogno di uno scanner facile e comodo da usare, ma in grado di scansionare in alta risoluzione, con un alto livello di precisione e un colore eccellente: Space Spider era la scelta ideale."
Il processo di scansione è stato abbastanza semplice, data anche la fragilità dei campioni. Le ossa più piccole e semplici sono state scansionate in pochi minuti, mentre quelle con forme più difficili che richiedevano un approccio diverso hanno richiesto più tempo. Costole, clavicole e vertebre hanno richiesto circa 10-20 minuti, i teschi circa 30. L'elaborazione delle scansioni in Artec Studio ha richiesto circa 20 minuti per le ossa più semplici e da 30 minuti a 2 ore per i teschi.
Scansioni dettagliate che hanno anche catturato il grado di degradazione dentale. Immagine gentilmente concessa dall'Istituto Archeologico Tedesco (DAI)
I risultati sono evidenti. Queste scansioni ad alta risoluzione hanno rivelato un sacco di dettagli interessanti. È incredibile pensare che si siano conservati per due millenni! Ad esempio, un campione conservava un'infezione intorno ai denti molari. Un promemoria dai tempi antichi, forse, della saggezza senza tempo dell'uso regolare del filo interdentale.
Il progetto è tuttora in corso: il risultato sarà una rara collezione di ossa ben conservate e analizzate, provenienti da questo affascinante paese. Al momento, l'attenzione è rivolta all'analisi e alla conservazione digitale come riferimento scientifico. Una volta terminato il lavoro, l'Istituto potrebbe cercare di rendere la collezione disponibile al pubblico e democratizzare ulteriormente questa affascinante ricerca.
