Magneettikuvaus valottaa myös historiaa tuhoamatta hauraita löytöjä – Antiikin Rooman puiset satamarakenteet analysoitiin Oulun yliopistossa
Uudessa tutkimuksessa harvinaisia 300-luvun aikaisia puurakenteita Rooman valtakunnan ajalta tutkittiin monipuolisesti NMR-menetelmillä. Sairaaloiden magneettikuvaustenkin taustalla olevat tekniikat soveltuvat myös arkeologisten helmien tutkimukseen. Lupaavat sovellukset laajenevat nopeasti useille aloille.

Näytteet ovat muinaisen Rooman valtakunnan sataman laiturirakenteista, jotka löydettiin Italian Napolista uuden metrolinjan vuonna 2004 alkaneiden kaivausten aikana. Löydöt siirsivät myös metrolinjausta, joka nyt alittaa arkeologiset aarteet, ja metrolinjan osuus avattiin vasta syksyllä 2021. Löydetyn sataman kehitys kertoo Rooman valtakunnan vaiheista, lue lisää.
”On harvinaista, että muinaisia orgaanisia puurakenteita ylipäätään löydetään, sillä yleensä ne hajoavat ajan kuluessa, elleivät ole kosteassa ympäristössä. Poikkeuksellisen löydön mahdollisti pohjavesikerros, joka on säilyttänyt laiturirakenteet vuosisatojen ajan”, Oulun yliopiston tutkijatohtori Otto Mankinen sanoo.
NMR-spektroskopia eli ydinmagneettinen resonanssispektroskopia perustuu radiotaajuiseen säteilyyn, joten se ei vahingoita tutkittavaa kohdetta lainkaan. Sairaaloissa käytettävä lääketieteellinen magneettikuvaus on yksi NMR-spektroskopian tunnetuista sovelluksista. Tekniikassa hyödynnetään atomiytimien magneettisia ominaisuuksia ja saadaan erittäin tarkkaa tietoa aineen rakenteesta ja ominaisuuksista.
NMR-mittauksen kajoamaton luonne on erityisen tärkeää myös, kun tutkitaan arkeologisesti arvokkaita näytteitä tai esimerkiksi maalauksia restaurointia varten. Monet muut menetelmät voivat vahingoittaa näytettä, kuten röntgensäteily tai valomikroskopia, joka usein edellyttää myös näytteen viipalointia, joka on tuhoisaa ja haastavaa, kun kyseessä ovat hauraat ja sienimäiset vedenalaiset puujäänteet. Jos ne nostetaan suoraan esille, aktivoituvat hajottajat voivat tuhota näytteet tai ne voivat rapistua. Uudessa tutkimuksessa puunäytteet säilöttiin vastaavissa olosuhteissa, joissa ne viettivät vuosisatoja.
Tuoreessa tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, miten puu käyttäytyy ja säilyy vedessä, sekä rekonstruoimaan hajoamisen aiheuttamat muutokset eli tekemään kattava analyysi arkeologisten puujäännösten rakenteista ja muutoksista. Tutkimus on yksi ensimmäisistä, jossa on sovellettu yhdessä neljää eri NMR-tekniikkaa: relaksometriaa, mikrokuvausta, diffusometriaa ja kryoporometriaa. Arkeologisia kuusen, kastanjan ja vaahteran näytteitä verrattiin tuoreisiin puumateriaaleihin samoista lajeista.
”Tieto rakenteen säilyvyydestä on oleellista ja tärkeää. Se auttaa löytämään uusia keinoja turvata arkeologisesti arvokkaan perinnön säilyminen tuleville polville”, Mankinen sanoo. ”Jatkossa menetelmää on kehitettävä suuremmalla määrällä näytteitä havu- ja lehtipuista. Ne voivat olla hyvin erilaisia riippuen puun iästä, yksilöstä ja näytteen sijainnista rungossa. Nykyisten ja vanhojen puunäytteiden erot edellyttävät huolellista tulkintaa.”
”Puunäytteet haluttiin analysoitavaksi Oulun yliopistoon, sillä yhtenä pitkäaikaisena tutkimusteemanamme on ollut puumateriaalien analytiikka. Jatkossa parasta olisi viedä NMR-laitteita paikan päälle historiallisten löytöjen luo, jotka usein ovat liian hauraita siirreltäviksi”, Mankinen kertoo. Uudet tutkimustulokset edistävät myös liikuteltavien NMR-mittareiden kehittämistä.
NMR-laitteet pienenevät ja halpenevat – sovelluksia useille aloille
Opiskelemaan tullessaan Mankinen yllättyi fysiikan ja NMR-tutkimusten monipuolisuudesta: ”Menetelmiä käytetään todella mielenkiintoisiin tutkimuksiin, enkä aiemmin tiennyt pääseväni mukaan arkeologiseen tutkimukseen.” Seuraavat tutkimukset ovat jo meneillään, nyt vielä vanhemmista neoliittisen kauden asukkaiden jopa 7500 vuotta vanhoista puuesineistä Italian Bracciano-järvellä.
Viime vuosina NMR-menetelmät ovat kehittyneet nopeammiksi ja herkemmiksi, ja trendinä on myös kookkaiden mittalaitteiden pienentyminen. Liikuteltavat NMR-laitteet ovat myös edullisempia.
NMR-spektroskopian käytännön sovelluksille on korkeita odotuksia ja lupaavia tuloksia useilla aloilla, kuten ympäristön ja ilmakehän seurannassa, akkumateriaalien, ekobetonien, kaivosvesien ja katalyyttien tutkimuksessa sekä biokemiassa, kuten Oulun yliopistossa 5.12.2024 tarkastetussa väitöstutkimuksessa.
Tutkimus Comprehensive characterization of waterlogged archaeological wood by NMR relaxometry, diffusometry, micro-imaging and cryoporometry tehtiin yhteistyössä Sapienza University of Rome -yliopiston tutkijoiden kanssa ja julkaistiin lokakuussa 2024 Physical Chemistry Chemical Physics -tiedelehdessä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tutkijatohtori Otto Mankinen, 040 562 9942, otto.mankinen@oulu.fi, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto
Viestintäasiantuntija Kaisu Koivumäki, 050 4344261, kaisu.koivumaki@oulu.fi, Oulun yliopisto
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
Uudet professorit esittäytyvät Oulun yliopistossa juhlaluennoilla ti 8.4.2025 klo 13–152.4.2025 12:16:00 EEST | Tiedote
Kuinka semanttinen viestintä määrittelee tietoliikenteen? Millainen on ohjelmistoarkkitehtuurin tulevaisuus, tai entäpä resilienssi yksilöllisesti ja alueellisesti? Kuulemme myös teräksen laatukysymyksistä, kun uudet professorimme johdattelevat kuulijoita ajankohtaisten tutkimusteemojensa äärelle kaikille avoimilla juhlaluennoilla Linnanmaan Tellus Stagella tiistaina 8.4.2024 kello 13–15. Tilaisuutta voi seurata myös etäyhteyksin.
Suomalainen huoltovarmuus: Viljan varastoinnista sosiaaliseen kriisinkestävyyteen2.4.2025 05:35:00 EEST | Tiedote
Suomalainen huoltovarmuus on aiempina vuosisatoina perustunut elintarvikkeiden säilöntään. 2000-luvulla kriisinkestävyys tarkoittaa myös tiedollista, kielellistä ja sosiaalista huoltovarmuutta.
Professori Mikko Hallman saa lastenlääketieteen arvostetuimman palkinnon1.4.2025 05:50:00 EEST | Tiedote
Rosén von Rosenstein -mitali myönnetään joka viides vuosi kolmelle tai neljälle ansioituneelle lastenlääkärille, ja sen jakaa Uppsalan yliopisto Ruotsissa. Mitalia pidetään maailman arvostetuimpana lastenlääketieteen palkintona. Se on nimetty modernin lastenlääketieteen perustajan Nils Rosén von Rosensteinin mukaan. Professori Hallman vastaanottaa palkinnon Uppsalassa 1. huhtikuuta järjestettävässä juhlatilaisuudessa.
Aistiyliherkkyys haastaa arjen – aistikuormituksella voi olla merkittäviä vaikutuksia mielenterveyteen ja sosiaaliseen toimintakykyyn27.3.2025 06:37:00 EET | Tiedote
Luokkahuoneen hälinä, kirkas valaistus, hankaava vaate tai suussa omituiselta tuntuva ruoka voivat tehdä tavallisesta arjesta raskasta aistiyliherkälle. Oulun yliopistossa tutkitaan, miten arkipäivän aistikuormitus heijastuu psyykkiseen vointiin ja sosiaaliseen toimintakykyyn lapsilla ja aikuisilla.
Oulun yliopistoon 18 606 hakijaa yhteishaussa26.3.2025 11:02:26 EET | Tiedote
Oulun yliopistoon haki kevään toisessa yhteishaussa 18 606 hakijaa. Tiistaina 25.3.2025 päättyneessä haussa Oulun yliopiston suomenkielisissä koulutusohjelmissa on tarjolla yhteensä 2455 opiskelupaikkaa. Hakijoiden määrä kasvoi hiukan viime vuodesta. Ensisijaisesti Oulun yliopistoon haki 5239 henkilöä.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme