Forskare från UCLA och National Gallery of Art har använt en kombination av tre avancerade bildtekniker för att producera en mycket detaljerad analys av en egyptisk målning från andra århundradet.

De är de första att använda den specifika kombinationen - som de kallade "makroskala multimodal kemisk avbildning" - för att undersöka ett gammalt konstverk. Den nya tekniken gjorde det möjligt för dem att lära sig om de råvaror konstnären använde, och i vilken ordning de applicerades på målningen, och det avslöjade insikter om målningens kopplingar till andra verk från samma tid.

Tillvägagångssättet, som beskrivs i en tidning publicerad i Vetenskapliga rapporter , integrerar tre befintliga tekniker - hyperspektral diffus reflektans, luminescens och röntgenfluorescens—för att undersöka målningen.

Konceptet är en högteknologisk version av vad som kan hända om man skulle analysera ett vardagsföremål med, säga, det blotta ögat, en röntgen och sedan en infraröd lins, med varje teknik som ger annan information än de andra, och kombinationen av de tre ger en mer fullständig bild av objektet.

Genom att kombinera data från de tre modaliteterna, forskarna kunde kartlägga signaturerna för molekyler och element över ytan av målningen för varje pixel i bilden. Fynden avslöjade viktiga detaljer om målningens komposition och struktur.

Arbetet leddes av Ioanna Kakoulli, professor i materialvetenskap och teknik vid UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, och John Delaney, en senior bildforskare vid National Gallery.

"Vårt tillvägagångssätt kommer att revolutionera hur viktiga och oersättliga arkeologiska material analyseras och tolkas, sa Kakoulli, meddirektör för UCLA:s Molecular and Nano Archaeology Laboratory och medlem av UCLA/Getty Conservation Program.

"Utan att ens ta ett minuts prov från målningen, vi kartlade ut detaljerad information som berättar exakt vilka material som användes, och hur de förbereddes, " sa hon. "Vi kunde också koppla deras produktionsteknik till andra uråldriga "industrier" och metoder, som gruvdrift, metallurgi, krukmakeri, färgning, farmakopé och alkemi."

Målningen de undersökte är från Nationalgalleriets samling. Mäter 35 centimeter hög och 12 centimeter bred, den föreställer en egyptisk adelsdam och är ett Fayum-porträtt, en typ av målning som fästes på den tidens mumier och som ansågs föreställa bilden av en verklig person.

Analysen avslöjade den molekylära och elementära sammansättningen av färgen och det medium som användes för att binda färgen:Forskarna upptäckte att målningen gjordes med hjälp av enkaustisk - en teknik som använder en blandning av pigment och smält bivax som "bränns in" på en träbas. Forskningen ger också insikter i mode och konstnärliga metoder som var populära vid den tiden.

"Dekorationen av hennes plagg är ett utmärkt exempel på att hantverk i verkligheten återspeglas i målningen, sa Roxanne Radpour, en UCLA doktorand och en medförfattare till studien. "Madder färgämne extraherat från rötter användes ofta för att färga textilier och läder i det gamla Egypten, och vi ser från den kemiska kartläggningen av porträttet att konstnären valde att måla adelskvinnans klänning med galnare sjöpigment, på så sätt imiterar samtida praxis."

Delaney sa att projektets mål var att undersöka hur användbara de nya avbildningsmetoderna skulle vara för att studera arkeologiska föremål som Fayum-målningar.

"Vi hade ursprungligen utvecklat de tre avbildningsmetoderna för att undersöka konstmålningar och verk på papper, " sa han. "Resultaten, när det tolkas av experter på konstnärsmaterial från denna tidsperiod, visa en helhetsbild av hur det tillverkade föremålet kommer fram. Vi hoppas att sådana multimodala avbildningsmetoder blir grunden för framtidsstudier av så tidiga polykroma objekt."

Kakoulli sa att det nya tillvägagångssättet potentiellt skulle kunna användas inom andra discipliner som miljö, geologisk, biologiska och forensiska vetenskaper.