ИЗОТОПЫ. ЧТО ЭТО И ЗАЧЕМ ОНИ ЕГИПТОЛОГАМ?

ИЗОТОПЫ. ЧТО ЭТО И ЗАЧЕМ ОНИ ЕГИПТОЛОГАМ?

Чем отличается современная египтология от золотых времён 19-го или начала 20-го веков? Современные египтологи ищут не столько новые находки, сколько информацию о них. Для ответа на многие вопросы египтологам всё чаще на помощь приходят стабильные и радиоактивные изотопы. Как узнать, где вырос древний египтянин? Как долго мать кормила его молоком? А чем он ещё питался в течение жизни? А откуда египтяне брали медь? И почему один несчастный осёл стал героем археологии, поведав о контактах жителей Нильской долины во времена строительства пирамид с древним Ханааном? Давайте отправимся в чудесный мир изотопов=)

АТОМ КАК ОН ЕСТЬ

Из школьного курса химии вы наверняка помните, что основное пространство атома заполнено пустотой. В центре этой пустоты находится ядро. А вокруг ядра по орбиталям носятся электроны. Но это не всё. Ядро имеет сложное строение. Оно состоит из положительных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Протоны определяют качественные характеристики химического элемента. Именно число протонов отличает вещества друг от друга, наделяя их ядра определённым зарядом. Попросту говоря, протоны определяют порядковый номер элемента в таблице Менделеева. А вот количество нейтронов у одного и того же химического элемента может быть разным. В общем, изотопы - это разновидности атомов одного элемента, которые отличаются друг от друга числом нейтронов в ядре.

ОТКУДА ТЫ РОДОМ?

Помимо радиоуглеродного датирования, о котором все наверняка слышали, в археологии изотопы изучают для восстановления биографии живых организмов и вещей. В современной египтологии изотопный анализ применяется к двум основным категориям находок: кости людей и животных, а также металлические изделия. Анализ изотопного состава костей, ногтей и волос позволяет реконструировать диету конкретного человека, а также географию его перемещений в течение жизни. Всё это, однако, далеко не просто. Например, вы нашли на раскопках мумию, по черепу восстановили облик древнего египтянина и у него, скажем, обнаружился набор негроидных черт. Благодаря археологическому контексту и надписям у вас есть информация о его статусе и социальных связах. И вот вы решаете выяснить, был ли данный представитель древнеегипетской популяции местным, или же он прибыл в изучаемый вами район из какого-то другого региона? Здесь на помощь приходит изотопная геохимия. Есть, например, радиоизотопы стронция, методика работы с которыми сегодня наиболее разработана применительно к археологическим материалам. Один из четырёх естественных видов изотопов стронция является хорошим географическим маркером, так как его количество в горных породах чётко варьируется в зависимости от региона. Это отличие обычно отражается на местной воде, изотопный состав которой, как нетрудно догадаться, зависит от геологии. Вы берёте с вашей мумии образец зубной эмали и сравниваете соотношение изотопов в её составе с соотношением изотопов в местных породах. Эмаль формируется в период детства. Поэтому полученные результаты покажут, какую воду пил в период роста ваш древний египтянин – местную или не местную.

Потом можно сравнить изотопный состав эмали с составом костей. Дело в том, что кости, в отличие от эмали, постоянно меняют свой изотопный состав в процессе клеточного обновления костной ткани. Проще говоря, наши кости постоянно меняются и записывают информацию о среде, в которой мы живём. Если вы выросли в Нубии, а потом перебрались в район Мемфиса и прожили на новом месте долгое время, ваша эмаль укажет на нубийское происхождение, а кости – на то, что вы пили воду в районе Мемфиса. Это в теории. На практике, однако, всё несколько сложнее, надо учитывать множество дополнительных факторов. Например, оказавшись в грунте, кости меняют свой изотопный состав под действием диагенетических процессов. Попросту говоря, изотопы в грунте могут мигрировать. Многое зависит и от общей сохранности костной ткани.

Сложная геология требует отбора большого количества фоновых образцов. В Судане, к примеру, мы собирали раковины моллюсков, местные растения, зубы местных коз и даже отрезали и привезли в Москву сухое ухо замумифицировавшегося в пустыне верблюда. Изотопные подписи фоновых образцов, происходящие из одной и той же местности, но связанные с разной геологией, могут значительно различаться и это надо иметь в виду. Нельзя просто определить изотопный состав эмали мумии, сравнить полученные соотношения с данными по местной ракушке и сделать исходя из этого обоснованный вывод. В общем, есть множество трудностей, которые надо учитывать при интерпретации полученных результатов.

ЛЮБОВЬ И НУБИЯ

Но если подходить к проблеме комплексно, то можно получать очень интересные результаты. Например, изучение соотношений изотопов стронция и кислорода позволило выявить пришлых жителей среди популяции эпохи Нового царства в нубийском городе Томбос. Новое царство – это имперская эпоха в истории Египта. В Томбосе жили как египтяне, так и нубийцы. Это был важный экономический и административный центр египетской империи. К исследованию были привлечены 53 костяка, учитывались морфологические особенности погребённых, которые свидетельствовали об их антропологическом типе, а также погребальный ритуал. Выяснилось, что все индивиды, которые обладали негроидными чертами или были похоронены по нубийскому обычаю, выросли в окрестностях Томбоса. А вот индивиды, которые антропологически и культурно являлись египтянами, делились на две группы: местных жителей и пришлых. При этом индивиды, которые демонстрировали смешанные морфологические признаки, т.е. родились, вероятно, от браков египтян с нубийцами, все выросли в районе Томбоса. Так данные по изотопам позволили лучше понять древнюю популяцию, которая существовала в одной из контактных зон. И практику развития египетского империализма=)

ЕГИПЕТСКИЙ ОСЁЛ, КОТОРЫЙ УМЕР ВО СЛАВУ БОГОВ

Изотопный состав может помогать и при изучение биографии животных. Кстати, с домашними животными порой даже интереснее, потому что они делятся на два типа: животные, которые получают воду преимущественно из растений, и животные, которые получают воду преимущественно из водоёмов. В первом случае соотношение изотопов кислорода позволяет судить об относительной влажности климата, во втором – о составе доступных местных источников воды. А ещё, конечно, соотношение изотопов позволяет судить о перемещениях животных в течение жизни. Так, недавно американские и израильские учёные изучали остатки животных раннего бронзового века на поселении Телль эль-Сафи. Среди костей были остатки осла, принесённого в своё время в жертву. И выяснилось, что осёл этот родился и начал формировать первые зубы в Нильской долине, а закончился его рост уже на территории Израиля. Кости этого осла стали первым физическим свидетельством перемещения животных из Египта эпохи Древнего царства в древний Ханаан. Была ли это торговля, или молодой осёл прибыл в Ханаан вместе с египетской экспедицией? Судить пока сложно. Но бедный осёл, принесённых в жертву богам, уже стал звездой.

ВКУСНЫЙ ИЗОТОП

При изучении палеодиеты используются в основном стабильные изотопы. Например, известно, что растения имеют разные типы фотосинтеза, которые приводят к появлению существенных различий в соотношении изотопов углерода в органических соединениях этих самых растений. А наличие тяжелых изотопов азота позволяет сделать выводы о роли животной пищи в рационе. Соотношение изотопов азота и углерода даёт возможность реконструировать диету на самых разных этапах жизни, в том числе в раннем детстве. Исследование нескольких сотен детских погребений римского времени из египетской деревушки Келлис в оазисе Дахла показало, что большинство детей начинали получать первый прикорм в возрасте 6 месяцев, а к трем годам кормление грудью, как правило, полностью прекращалось.

Для изучения диеты из костей извлекают коллаген. Это белок, который составляет основу нашей соединительной ткани. Важно помнить, что анализ коллагена костной ткани позволяет судить только об усреднённых параметрах состава пищевого рациона и только за последние примерно 10 лет жизни индивида. Кстати, в Египте и Судане с получением коллагена, увы, часто бывают трудности. С одной стороны, климат сухой, а с другой стороны – регулярно происходят увлажнения, особенно на севере Египта и в центральном Судане. Это приводит к разрушению коллагена. Плюс смолы, которые использовались при мумификации. Они помогали телу выглядеть прилично, что удовлетворяло родственников, но при этом агрессивно действовали на органику. Для реконструкции диеты в детстве можно использовать данные по изотопному составу зубной эмали. Хорошо, что разные зубы формируются в разное время, поэтому одна челюсть может дать материал для изучения детской диеты в развитии. А если интересуют последние месяцы жизни, то тут на помощь приходят ногти и волосы. Например, волосы на голове растут в среднем на 1 см в месяц, поэтому по волосам мумии можно последовательно восстановить изменения в питании на заключительном этапе жизни.

ГДЕ ЖЕ ОНИ БРАЛИ МЕДЬ?

Что касается металлов, то здесь изотопный состав изучают, как правило, для определения источников сырья. Часто в центре внимания исследователей оказываются изотопы свинца, которые являются хорошей подписью для определения региона, где был добыт металл. Например, недавнее исследование чешских коллег показало, что многие медные предметы из Гизы были изготовлены из металла, добытого в Восточной пустыне. Это любопытно, потому что почти все тексты эпохи Древнего царства, повествующие о добыче меди, указывают на Синай как основной источник этого ценного металла. Видимо, это объясняется тем, что на Синае работали царские экспедиции, которые оставляли множество надписей. Оно понятно, ведь 99% египетского населения были неграмотными, а в царских экспедициях были администраторы-писцы. Египтологи традиционно обращаются, прежде всего, к текстам, поэтому у нас и создалось несколько искажённое представление о древней действительности. В Восточной пустыне в это время, возможно, работали какие-то другие самоорганизующиеся группы старателей, которые попросту не оставляли надписей, но при этом снабжали Нильскую долину сырьем. Анализ соотношения изотопов свинца также показал, что важнейшим источником меди для Египта в эпоху Нового царства был, как ни странно, Кипр и регион Эгейского моря. Какие тут есть проблемы? Главная проблема – это то, что все металлы в древности были большой ценностью, поэтому металлические изделия регулярно переплавлялись и их металл смешивался. Определить источники сырья в изделиях из переработанной меди или золота сложно, а то и вовсе не возможно. Кроме того, многие древние рудники сегодня полностью исчерпаны, что создаёт трудности для получения фоновых образцов.