Upptäcktes först 1947 av beduinska herdar som letade efter ett förlorat får, de gamla hebreiska texterna som kallas Dödahavsrullarna är några av de mest välbevarade antika skrivna materialen som någonsin hittats. Nu, en studie av forskare vid MIT och på andra håll belyser en unik gammal teknik för tillverkning av pergament och ger potentiellt nya insikter om metoder för att bättre bevara dessa värdefulla historiska dokument.

Studien fokuserade på en rulla i synnerhet, känd som tempelrullen, bland de ungefär 900 hela eller partiella rullar som hittats under åren sedan den första upptäckten. Rullarna var, i allmänhet, placerad i burkar och gömd i 11 grottor på de branta sluttningarna strax norr om Döda havet, i regionen runt den antika bosättningen Qumran, som förstördes av romarna omkring 2, 000 år sedan. För att skydda deras religiösa och kulturella arv från inkräktarna, medlemmar av en sekt som kallas essenerna gömde sina dyrbara dokument i grottorna, ofta begravd under några meter av skräp och fladdermusguano för att hjälpa plundrare.

Temple Scroll är en av de största (nästan 25 fot lång) och bäst bevarade av alla rullar, även om dess material är det tunnaste av dem alla (en tiondels millimeter, eller ungefär 1/250:e av en tum tjock). Den har också den tydligaste, vitaste skrivytan av alla rullar. Dessa egenskaper ledde MIT biträdande professor i civil- och miljöteknik och Institutionen för materialvetenskap och ingenjörsfakulteten i arkeologiska material, Admir Masic, att undra hur pergamentet gjordes.

Resultaten av den studien, genomfördes med före detta doktorand Roman Schuetz (nu vid Israels Weizmann Institute of Science), MIT doktorand Janille Maragh, och två andra, publicerades idag i tidskriften Vetenskapliga framsteg . De fann att pergamentet bearbetades på ett ovanligt sätt, använda en blandning av salter som finns i evaporites – materialet som lämnats från avdunstning av saltlösningar – men en som skilde sig från den typiska sammansättningen som finns på andra pergament.

"Tempelrullen är förmodligen den vackraste och bäst bevarade rullen, " säger Masic. "Vi hade förmånen att studera fragment från det israeliska museet i Jerusalem som kallas bokens helgedom, " som byggdes speciellt för att hysa Dödahavsrullarna. Ett relativt stort fragment från den rullan var huvudämnet för den nya tidningen. Fragmentet, som mätte cirka 2,5 cm (1 tum) i diameter undersöktes med hjälp av en mängd olika specialiserade verktyg utvecklade av forskare för att kartlägga, i hög upplösning, den detaljerade kemiska sammansättningen av relativt stora föremål under ett mikroskop.

"Vi kunde utföra stora områden, submikronskala, icke-invasiv karakterisering av fragmentet, " Masic säger - ett integrerat tillvägagångssätt som han och medförfattare till denna artikel James Weaver, från Wyss Institute vid Harvard University, har utvecklats för karakterisering av både biologiska och icke-biologiska material. "Dessa metoder tillåter oss att underhålla materialen av intresse under mer miljövänliga förhållanden, medan vi samlar hundratusentals olika elementära och kemiska spektra över provets yta, kartlägga dess sammansättningsvariabilitet i extrem detalj, " säger Weaver.

Det där fragmentet, som har undgått all behandling sedan upptäckten som kan ha förändrat dess egenskaper, "tillät oss att titta djupt in i dess ursprungliga komposition, avslöjar närvaron av vissa element i helt oväntat höga koncentrationer", säger Masic.

De grundämnen de upptäckte var svavel, natrium, och kalcium i olika proportioner, sprid ut över pergamentets yta.

Pergament är tillverkat av djurskinn som har fått bort allt hår och fettrester genom att blötlägga dem i en kalklösning (från medeltiden och framåt) eller genom enzymatiska och andra behandlingar (i antiken), skrapa dem rena, och sedan sträcka dem hårt i en ram för att torka. När det torkat, ibland förbereddes ytan ytterligare genom att gnida med salter, som tydligen var fallet med Tempelrullen.

Teamet har ännu inte kunnat bedöma var den ovanliga kombinationen av salter på Temple Scrolls yta kom ifrån, säger Masic. Men det är klart att denna ovanliga beläggning, spetsad med dessa salter, som texten skrevs på, hjälpte till att ge detta pergament dess ovanligt ljusa vita yta, och kanske bidragit till dess bevarandetillstånd, han säger. Och beläggningens elementära sammansättning matchar inte själva Dödahavsvattnet, så det måste ha varit från en evaporitavlagring som hittats någon annanstans - oavsett om det är i närheten eller långt borta, forskarna kan ännu inte säga.

Den unika sammansättningen av det ytskiktet visar att tillverkningsprocessen för det pergamentet skilde sig markant från den för andra rullar i regionen, Masic säger:"Detta arbete exemplifierar exakt vad mitt labb försöker göra - att använda moderna analytiska verktyg för att avslöja den antika världens hemligheter".

Att förstå detaljerna i denna uråldriga teknik kan hjälpa till att ge insikter i kulturen och samhället i den tiden och platsen, som spelade en central roll i både judendomens och kristendomens historia. Bland annat, en förståelse för pergamentproduktionen och dess kemi kan också hjälpa till att identifiera förfalskningar av förment gamla skrifter.

Enligt Ira Rabin, en av tidningens medförfattare från Hamburgs universitet i Tyskland, "denna studie har långtgående konsekvenser bortom Dödahavsrullarna. Till exempel, det visar att i början av pergamenttillverkningen i Mellanöstern, flera tekniker användes, vilket står i skarp kontrast till den enda teknik som användes under medeltiden. Studien visar också hur man identifierar de initiala behandlingarna, vilket ger historiker och konservatorer en ny uppsättning analytiska verktyg för klassificering av Dödahavsrullarna och andra antika pergament."

Denna information kan verkligen vara avgörande för att vägleda utvecklingen av nya bevarandestrategier för dessa gamla manuskript. Tyvärr, det verkar som att mycket av skadorna som ses i rullarna idag inte härrörde från deras 2, 000-plus år i grottorna, men från försök att mjuka upp rullarna för att rulla ut och läsa dem omedelbart efter deras första upptäckt, säger Masic.

Utöver dessa befintliga bekymmer, de nya uppgifterna visar nu tydligt att dessa unika mineralbeläggningar också är mycket hygroskopiska – de absorberar lätt all fukt i luften, och sedan kan det snabbt börja bryta ned det underliggande materialet. Dessa nya resultat understryker således ytterligare behovet av att hela tiden förvara pergamenten i en miljö med kontrollerad fuktighet. "Det kan finnas en oväntad känslighet för även småskaliga förändringar i luftfuktighet, " säger han. "Poängen är att vi nu har bevis för närvaron av salter som kan påskynda deras nedbrytning. ... Detta är aspekter av bevarande som måste beaktas."