Smält lava, vulkanisk aska, modern smuts, salt, fuktighet. Den antika målningen av en romersk kvinna har gått igenom allt, och det ser ut som det. Forskare rapporterar nu att en ny typ av högupplöst röntgenteknik hjälper dem att upptäcka hur fantastiskt det ursprungliga porträttet en gång var, element för element. Tekniken kan hjälpa konservatorer mer exakt att återställa denna bild, liksom andra gamla konstverk.

Forskarna presenterar sitt arbete i dag vid det 254:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS). ACS, världens största vetenskapliga samhälle, håller mötet här till och med torsdag. Den har nästan 9, 400 presentationer om ett brett spektrum av vetenskapliga ämnen.

"Vetenskapen tillåter oss att komma närmare människorna som bodde i Herculaneum, "säger Eleonora Del Federico, Ph.D. "Genom att reda ut detaljerna i väggmålningar som inte längre är synliga för blotta ögat, vi är i huvudsak att väcka dessa uråldriga människor tillbaka till livet. Och att lära oss mer om materialen och teknikerna de använde kommer att hjälpa oss att bättre bevara detta konstnärskap för framtida generationer."

Herculaneum var en gammal romersk semesterort nära moderna Neapel vid den italienska kusten. Staden, tillsammans med närliggande Pompeji, förstördes under ett utbrott av Vesuvius år 79 e.Kr. I århundraden, Herculaneum begravdes under 66 fot av vulkaniskt material, som hjälpte till att bevara mycket av konstverken i staden. Ironiskt, det var först när Herculaneum återupptäcktes och utgrävningen började i mitten av 1800-talet som många av målningarna, fresker och statyer började försämras. Fuktighet, temperaturvariationer, salt och andra atmosfäriska ämnen har gjort det mesta av skadan. Porträttet av den unga kvinnan, till exempel, grävdes bara ut för cirka 70 år sedan. Del Federico, som är på Pratt Institutes School of Liberal Arts and Sciences, spekulerar i att när det först avslöjades, bilden var förmodligen fantastisk. Men hon säger att bara några decennier av exponering för elementen har orsakat oöverskådlig skada på den.

För att hjälpa forskare som är involverade i Herculaneum Conservation Project att bättre förstå vad de behöver göra för att bevara detta konstverk, Del Federico och kollegor vid Pratt Institute och XGLab SRL försökte ta reda på mer om väggmålningarna gömda under ackumulerande lager av kristalliserat salt och smuts.

I en av de första i sitt slag fältstudier, forskarna använde ett nyligen utvecklat bärbart instrument för makroröntgenfluorescens (makro XRF), ELIO av XGLab SRL, att skanna och analysera en målning av en ung kvinna i den antika staden. Detta nya instrument gör det möjligt för forskare att icke -invasivt analysera en målning utan att behöva flytta den eller få enheten att komma i kontakt med konstverket. ELIO kan producera kartor över elementen, som järn, bly och koppar, i målningen. Del Federico säger att dessa insikter kan hjälpa konservatorer att välja rengöringsmedel som är kompatibla med elementen i en tavla och möjligen möjliggör att mycket av dess ursprungliga prakt kan återställas.

Efter att hon använt metoden, Del Federico blev förvånad över hur mycket detaljer den avslöjade. Analysen visade att konstnären hade skissat den unga kvinnan med ett järnbaserat pigment och sedan framhävt runt hennes ögon med ett blypigment. Höga halter av kalium i hennes kinder antydde att grönt jordpigment användes som en undermålning för att skapa en "kött"-färg. Men analysen avslöjade också mycket mer.

"Den här unga kvinnan är borta för alltid, men vår studie har avslöjat i anmärkningsvärd detalj hennes mänsklighet, hennes omtänksamma uttryck och hennes skönhet, " säger Del Federico.