Forskare vid RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science i Japan har visat att kombinationen av en mycket känslig svavelanalysteknik med enkel svavelfri tejp är ett effektivt och ofarligt sätt att testa extremt små prover av vermilion från artefakter som är tusentals år gamla . Publicerad i Journal of Archaeological Science:Rapporter , studien använde denna teknik för att bekräfta att handel sannolikt förekom mellan Japans norra ö Hokkaido och den västra delen av Japans fastland - ett avstånd på över 1000 miles - för mer än 3000 år sedan.

Cinnober, ibland kallad cinnober, är ett ljusrött mineral som användes i målningar, figurer, statyer, keramik, och rituella ceremonier som går tillbaka nästan 9000 år över hela Europa, Asien, och Amerika. Det kemiska namnet för vermiljon är kvicksilversulfid, och små variationer i svavel kan skilja en sats av vermilion från en annan. Inom varje vermiljonprov, några av svavelatomerna är standard, medan vissa är isotoper med två extra neutroner. Eftersom förhållandet mellan dessa atomer inte förändras över tiden, det kan användas som ett fingeravtryck för att identifiera var provet kom ifrån.

Nyligen, Kazuya Takahashi och hans kollegor i Astro-Glaciology Research Group utvecklade en mycket känslig metod för att analysera svavelisotopförhållanden som bara kräver 1 mikrogram vermiljon – en miljondels gram – vilket är cirka 500 gånger mindre än vad andra metoder behöver. Detta är viktigt eftersom ju mindre urval, desto mindre skada på artefakterna som testas.

Efter att ha utvecklat denna nya teknik, Takahashi insåg att de behövde ett sätt att samla in de små proverna, med tanke på att proverna måste brännas upp för att producera svaveloxidgas under analysen. Det enklaste sättet var att använda en liten 3 mm × 3 mm fyrkant av tejp för att plocka upp vermiljonen från en artefakt. Sedan, vermillion och tejp kunde placeras i apparaten och testas. Dock, de flesta tejp innehåller svavel, och med tanke på provets ringa storlek, även den minsta mängd skulle kasta av sig resultaten. Efter att ha provat flera olika reklamband, han hade tur. "Av en slump, Jag träffade en gammal vän som jobbar på ett företag som säljer olika sorters tejp. Hon kände till ett band som kunde vara svavelfritt, vilket var ett bra förslag för mig!"

Teamet testade denna tejp av polyester samt två andra tejper från lokala butiker. De fann att de köpta banden innehöll cirka 0,5 % svavel, medan specialtejpen inte innehöll något svavel. Nu var de redo att testa systemet på riktiga artefakter.

Ett område i västra Japan som heter Izumo innehåller en arkeologisk plats med artefakter från en bosättning för cirka 3500 år sedan. Människor har spekulerat i att människorna från den eran handlade mycket inom Japan. Med samarbete från den lokala regeringen i Izumo, forskarna samlade vermiljonprover från artefakter som grävdes ut från platsen och använde sin mycket känsliga analysteknik för att bestämma deras svavelisotopförhållanden. Sedan, de jämförde provkvoterna med förhållandena som hittades vid åtta cinnobermalmsgruvor över hela Japan. De fann att de flesta av artefakterna innehöll vermilion som troligen bröts på den norra ön Hokkaido, mer än 1000 mil bort, snarare än i närmare gruvor i västra Japan.

Arkeologer vill ofta analysera ursprunget till pigment på väggmålningar eller keramik, men i många fall artefakterna är för viktiga för att skada ens en liten mängd för provtagning. "Vår metod kan öppna dörrarna för ny forskning om forntida handelsvägar och historien om enskilda antika konstverk, " konstaterar Takahashi.

Systemets precision kan fortfarande förbättras. "Att analysera provets ursprung med användning av svavelisotopförhållanden är inte tillräckligt för närvarande, " säger Takahashi. "Att använda förhållanden från flera element kan göra det möjligt för oss att uppskatta ursprunget mer exakt än vad konventionella metoder kan göra." Teamet har redan börjat analysera bly (Pb) och svavelisotopförhållanden i pigmentprover från antika romerska väggmålningar som hittades i Spanien .

Som ofta är fallet, framgången för detta projekt förlitade sig på teknik som faktiskt skapades för ett helt annat syfte. "Detta är en spännande tillämpning av vår isotopanalysteknik, " noterar Yuko Motizuki, direktör för Astro-glaciology Research Group. "Men det utvecklades ursprungligen för att göra mätningar i antarktiska iskärnor, som är huvudfokus för vårt laboratorium.

"Vi hoppas att arkeologer och forskningscentra runt om i världen kan använda Takahashis teknik för att utveckla sina egna mätsystem och fortsätta att studera hur forntida folk interagerade och handlade över kontinenter."