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，并使文献碳化。近两千年后，这些卷轴太脆弱了，无法揭示其隐藏的内容。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，墨水和纸张之间的微小差异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院的研究人员现已报告了一种克服这一限制的两步方法。他们在实验室构建的模型卷轴上演示了该技术（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 X 射线以大致相同的速率穿过每种材料。加州大学伯克利分校的研究负责人道格拉斯·塞勒 (Douglas Seiler) 及其团队意识到，铅比纸莎草吸收 X 射线的能力强得多，而且带有墨水的卷轴可以产生图像，其中字母在周围的纸莎草中脱颖而出。
所有古代墨水均不含铅。 “墨水没有单一的配方，”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个分诊系统，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) 设备对每个卷轴进行筛查。 XRF 将 X 射线照射到表面，并通过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，团队将发送卷轴进行进一步成像，以将字母与纸莎草分开。
在测试的第二阶段，研究小组用现代埃及纸莎草制作了模型卷轴，用铁笔用碳黑墨水（一种古代墨水中常用的烟灰基颜料）在其上刻字，并添加了不同数量的铅，然后在窑中将卷轴碳化。他们测试了表面铅浓度为 200 µg/cm 的样品2 至 25，低于发现古代碎片的最低浓度。手持式 XRF 仪器提供每个样品的主要信号。
研究人员制作了古代卷轴模型（左），并将其放入熔炉中碳化（右），以模仿公元 79 年维苏威火山喷发时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，研究人员对碳化模型卷轴进行 X 射线断层扫描，从多个角度收集图像，以创建刻在卷轴上的文字的 3D 图像。定制软件实际上会展开数据，使铅标记的文字可读。
尽管这种方法有其局限性，但它提供了一种分析 2000 年前的古卷的可行方法。为了完成大量收藏，研究人员必须设计一种自动扫描每个卷轴的方法，其中包括沿着未打开的卷轴的长度在多个点重新定位探测器。莫塞拉说，另一个挑战是模型卷轴无法捕捉到原件的全部损坏情况。喷发产生的火山灰和压力使真正的卷轴破裂和变形的次数比窑烧模型中发现的卷轴要多得多。 “这项研究只能被视为第一步，但它是一个很好的工作流程，”莫塞拉说。
此外，该过程不适用于用无铅墨水书写的卷轴。但莫塞拉对赫库兰尼姆碎片进行的 XRF 研究在这些古代墨水中发现了除铅以外的金属。 “我也尝试在扫描中寻找这些其他金属，”他说。
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