Científicos revelan secretos de antiguos rollos carbonizados con una técnica innovadora

Douglas Seiler, investigador de la Universidad de California en Berkeley, realizó un experimento inusual para desvelar un misterio de hace casi 2000 años. Utilizó papiro y plumas de caña de Egipto, además de tinta tradicional a base de hollín, para escribir en rollos de papiro. Para ello, involucró a estudiantes de secundaria que copiaron pasajes de "Star Wars", la Biblia y una cita de la serie de televisión de ciencia ficción de los años 60, "The Outer Limits".

Una vez completada la escritura, Seiler enrolló el papiro, lo selló en un contenedor y lo sometió a altas temperaturas en un horno, carbonizándolo completamente. Este experimento pretendió imitar la catástrofe que ocurrió en Herculano, una ciudad romana antigua en Italia, cuando el Monte Vesubio erupcionó en el año 79 d.C., cubriendo la ciudad con ceniza volcánica y convirtiendo más de mil rollos de papiro de una biblioteca local en frágiles restos carbonizados.

A pesar de la destrucción, esta erupción también propició una forma extraordinaria de conservación. La colección de Herculano es la única biblioteca intacta conocida que ha sobrevivido desde la antigüedad, preservando potencialmente obras que se han perdido en la historia.

Leer rollos antiguos sin abrirlos

Seiler se preguntó si sería posible recuperar la escritura de estos rollos carbonizados sin tener que desenrollarlos físicamente, ya que esta acción podría hacer que el frágil papiro se desmoronara en polvo negro. Su idea se centró en la química de la tinta. Supuso que si algunas tintas antiguas contenían plomo, este metal podría absorber rayos X de manera mucho más intensa que el papiro carbonizado circundante. Un ordenador podría utilizar los escaneos resultantes para "aplanar" virtualmente las hojas enrolladas y exponer la escritura oculta.

En un artículo publicado el 16 de septiembre en la revista PLOS ONE, Seiler y sus colaboradores, incluidos varios expertos de Berkeley, informaron que su estrategia funcionó en los rollos experimentales. Cantidades extremadamente pequeñas de plomo hicieron que los caracteres escritos fueran detectables mediante tomografía por rayos X, también conocida como X-ray CT.

El plomo absorbió hasta 25 veces más rayos X que el papiro carbonizado que lo rodeaba, lo que hizo que la escritura se destacara de manera notable. Seiler comentó: "Con plomo en la tinta, obtienes una firma enorme, así que realmente necesitas buscar rollos que contengan plomo. Tienen problemas para leer muchos de ellos debido al bajo contraste de la tinta de carbono sobre el papel de carbono. Estamos relativamente seguros de que si comienzan a buscar plomo, o nos permiten buscar plomo, esto ayudará a todo el proceso. Este es el Santo Grial".

Los investigadores también hallaron que un escáner portátil de fluorescencia de rayos X, relativamente económico, podría detectar fácilmente tinta a base de plomo en un rollo quemado. Esto podría proporcionar una forma sencilla de filtrar los rollos antiguos y determinar cuáles son los más prometedores para un análisis más detallado con X-ray CT.

Una biblioteca congelada en el tiempo

Hasta ahora, solo un número reducido de los rollos carbonizados de la Villa de los Papiros de Herculano han sido abiertos virtualmente y descifrados. Ninguno de esos rollos había sido previamente analizado para determinar si su tinta contenía plomo. Los investigadores aún no han realizado una búsqueda sistemática de tinta a base de plomo en la colección. Sin embargo, al menos un investigador anterior detectó plomo en la tinta de un fragmento que quedó de los primeros intentos de abrir físicamente los rollos.

Los intentos de desenrollar los rollos comenzaron después de que fueron descubiertos en 1752. Los resultados fueron a menudo desastrosos, ya que intentar desenrollar los rollos carbonizados frecuentemente los reducía a montones de cenizas, lo que llevó a las autoridades italianas a detener esta práctica.

Cada rollo que fue abierto con éxito contenía escritura desconocida para los académicos. Muchos de esos textos eran obras de Filodemo, un filósofo epicúreo que vivió en Herculano aproximadamente un siglo antes de la erupción del Vesubio. En la actualidad, la biblioteca sobreviviente consiste en alrededor de 1,800 rollos y fragmentos de rollos que se encuentran en colecciones en Italia, Francia e Inglaterra.

Seiler destacó: "Casi todo lo de la antigüedad ha sido destruido. Queda muy poco, excepto papiro que estuvo en un clima seco o algunas obras que fueron copiadas por escribas y transmitidas. Pero algunos de los rollos de Herculano no son copias. Estos son libros directamente del mundo antiguo congelados en el tiempo. Provienen de círculos intelectuales romanos".

Para los académicos que estudian la escritura antigua, la importancia potencial de este descubrimiento es difícil de exagerar. La estudiante graduada en arqueología de Berkeley, Leah Packard-Grams, quien consultó en el proyecto como papiróloga, afirmó: "El valor de este proyecto es prácticamente incalculable. Las apuestas son las más altas en la historia de la literatura griega".

Voces perdidas del mundo antiguo

Packard-Grams ha estado fascinada por las civilizaciones de la antigua Grecia y Roma, así como por las innumerables obras de literatura, filosofía y ciencia que desaparecieron antes de que los escribas pudieran hacer copias sobrevivientes. Actualmente traduce escritos griegos y egipcios preservados en antiguos papiros en el Centro de Papiros de Tebtunis de la biblioteca Bancroft de la UC Berkeley.

Entre la colección se encuentran fragmentos escritos por un hombre llamado Dionisio, quien trabajaba como maestro y escriba a sueldo. Sus notas sobrevivientes capturan momentos ordinarios de la vida diaria, incluyendo registros de cuánto gastó en comida para sus hijos a lo largo del canal.

Packard-Grams resaltó: "Esto es lo que me atrajo a la papirología: que podía leer las palabras de personas antiguas no a través de un libro de biblioteca o de una copia renacentista, sino sentándome y sabiendo que alguien escribió esta carta a quien sea, a su padre o algo así. Es historia autógrafa, no solo de un libro, sino de lo que realmente estaban escribiendo".

La experiencia de Packard-Grams resultó particularmente útil para el proyecto de Seiler, ya que ha estudiado la composición química de las tintas en los papiros egipcios de la colección de Berkeley. La tinta tradicional se hacía generalmente de hollín, agua y un aglutinante como la goma arábiga. Packard-Grams espera que las diferencias sutiles en la química de la tinta puedan actuar como firmas, ayudando a los investigadores a distinguir a escritores individuales. Los metales mezclados en la tinta, ya sea intencionalmente o accidentalmente, podrían hacer que esa huella química fuera aún más útil.

La tinta antigua ofrece una pista alentadora

Los papiros de Tebtunis incluyen fragmentos que datan desde 300 a.C. hasta 300 d.C. Fueron excavados para la UC Berkeley hace 126 años en el sitio de la antigua ciudad de Tebtunis. Utilizando un escáner portátil de fluorescencia de rayos X, Packard-Grams encontró que algunos de esos documentos contienen tinta con plomo y/o cobre. Los ejemplos que contienen estos metales fueron generalmente escritos después del primer siglo d.C.

Este hallazgo plantea la posibilidad de que al menos algunos de los rollos de Herculano también puedan contener metales detectables en su tinta. Packard-Grams indicó: "Si sabemos que los papiros de Herculano tienen plomo en ellos, algunos de ellos sí, algunos no, entonces cuando hagan la tomografía computarizada, pueden escanearlo con una sensibilidad para el elemento plomo y podemos ver dónde está la tinta. A medida que lo desenrollan, pueden mapear las letras con mucha más claridad".

Para probar la idea bajo condiciones controladas, Seiler enlistó a los químicos retirados de Berkeley, David Kreimer y Elena Kreimer, quien fue gerente del Microanalytical Facility del College of Chemistry. Con su ayuda, mezcló cantidades cuidadosamente medidas de nitrato de plomo en tinta de hollín, creando tintas con diferentes concentraciones de plomo. Seiler luego hizo que los hijos de amigos escribieran pasajes en papiro fresco utilizando plumas tradicionales y las tintas preparadas. Packard-Grams y Jesse Obert del Archaeological Research Facility escanearon los nuevos rollos escritos para verificar la cantidad de plomo presente.

Carbonizando las réplicas

El siguiente paso fue hacer que los rollos modernos se asemejaran a los antiguos carbonizados. Seiler los colocó en un contenedor de acero semi-sellado con muy poco oxígeno y los calentó en un horno de alta temperatura en su laboratorio en casa. A través de contactos en el Space Sciences Laboratory, se conectó con Jake LaManna, un físico en el Center for Neutron Research del National Institute of Standards and Technology en Gaithersburg, Maryland. LaManna utilizó la fuente de rayos X del laboratorio del centro para producir una tomografía computarizada tridimensional del rollo quemado.

LaManna improvisó un soporte para sostener el frágil rollo mientras lo rotaba a través de un haz de rayos X. Miles de imágenes individuales fueron grabadas y combinadas por computadora en una reconstrucción tridimensional. La diferencia entre la tinta que contenía plomo y el papiro circundante fue notable. Debido a que el plomo absorbe muchos más rayos X, las letras aparecieron como marcas brillantes contra el material carbonizado más oscuro, similar a las regiones más brillantes en un negativo en blanco y negro subexpuesto.

Los escaneos detectaron con éxito tinta que contenía tan solo 25 microgramos de plomo por centímetro cuadrado utilizando tanto tomografía computarizada por rayos X como fluorescencia de rayos X. Seiler comentó: "Si miras las imágenes, las letras brillan como un árbol de Navidad".

Un algoritmo de batería encuentra un nuevo propósito

Otro elemento del rompecabezas provino de una fuente inesperada. Michael Cyrus Daugherty, entonces investigador postdoctoral en el NIST, había desarrollado un software para desenrollar digitalmente escaneos de tomografía computarizada de los "rollos de gelatina" que se encuentran dentro de baterías de iones de litio. LaManna se preguntó si el mismo enfoque podría adaptarse a un rollo de papiro. "Se emocionó y se llevó los datos, y en un par de días, tras solo un par de ajustes en su programa, regresó con ejemplos del rollo desenrollado", dijo LaManna. "Solo tuvo que ajustar su código para seguir el grosor desigual y cambiante a lo largo del rollo".

El desafío del Vesubio

El esfuerzo por recuperar digitalmente la escritura de los rollos de Herculano ha estado avanzando durante años. En 2009, Brent Seales de la Universidad de Kentucky se convirtió en el primer investigador en realizar escaneos micro-CT de un rollo de Herculano, uno que pertenece al Institut de France. En 2015, demostró el exitoso desenrollado digital de un rollo carbonizado recuperado de una sinagoga que se quemó alrededor del 600 d.C.

Construyendo sobre esos avances, Seales y un grupo de capitalistas de riesgo, con el permiso de Italia, lanzaron el Vesuvius Challenge en 2023. La competencia ofreció un gran premio de 700,000 dólares a la primera persona que pudiera descifrar cuatro pasajes que contengan al menos 140 caracteres cada uno de dos rollos de Herculano imaginados con X-ray CT.

Solo cinco meses después, dos investigadores que trabajaban de manera independiente lograron identificar la primera palabra: πορφύραc, la palabra griega para púrpura. La inteligencia artificial jugó un papel central en el descubrimiento. En 2024, el mismo equipo utilizó IA para recuperar 15 columnas completas de un rollo perteneciente al Institut de France, lo que equivale a menos de una décima parte del documento completo. El texto recién legible resultó ser una obra filosófica epicúrea que trata sobre la percepción y el placer.

La IA proporcionó otro avance en 2026. El equipo de Seales descifró porciones sobrevivientes de un rollo de Herculano conocido como PHerc. 1667, que casi había sido destruido durante un intento anterior de abrirlo físicamente. El texto parece discutir la filosofía de los antiguos estoicos y podría datar del siglo II o III a.C., lo que lo convertiría en uno de los rollos más antiguos de la colección de Herculano.

Haciendo que la tinta antigua tenue sea más fácil de ver

Esos éxitos han dependido del desenrollado digital de escaneos de CT y luego de la utilización del aprendizaje automático para detectar cambios de textura o forma extremadamente sutiles asociados con la tinta antigua. La señal puede ser excepcionalmente tenue, ya que la tinta de carbono convencional y el papiro carbonizado pueden parecer muy similares en los rayos X. El plomo podría cambiar esa ecuación.

LaManna estima que la tinta a base de plomo puede aparecer hasta 25 veces más brillante que el papiro en imágenes de X-ray CT. Seiler espera que los investigadores utilicen la fluorescencia de rayos X para filtrar más de la colección sobreviviente de Herculano. Los rollos que contengan plomo podrían luego ser priorizados para el escaneo CT, lo que potencialmente permitiría recuperar muchos más textos y construir sobre el trabajo de Seales y sus colaboradores.

Seiler concluyó: "Lo que me gustaría ver y lo que me gustaría hacer es un estudio mucho más riguroso sobre las concentraciones de tinta o lo que hay en la tinta, no solo plomo. Y ver hasta dónde podríamos llevar esto para crear conjuntos de datos de entrenamiento para hacer algoritmos más robustos para leer los auténticos".

Las réplicas ofrecen otra ventaja importante. Los investigadores pueden refinar los métodos de escaneo y los algoritmos informáticos en modelos desechables en lugar de experimentar directamente en artefactos antiguos irremplazables. Packard-Grams añadió: "Doug tuvo una gran idea científicamente al crear un modelo. ¿Por qué? Porque si lastimas un modelo, está bien. Si lastimas un artefacto antiguo de 2,300 años, tendrás a un montón de arqueólogos listos para saltarte. ¡Sin mencionar que yo también saltaría!".