Przenikanie przez kamienie

Wielkie piramidy egipskie wciąż pozostają budowlaną i architektoniczną zagadką kraju faraonów. Dlatego historycy i archeolodzy z wielkim zainteresowaniem przyjęli wiadomość, którą podał Mamdouh el-Damalti, szef egipskiego Ministerstwa Starożytności: w ramach międzynarodowego przedsięwzięcia inżynierowie i fizycy pomogą archeologom ustalić, w jaki sposób piramidy były budowane oraz czy kryją we wnętrzach rampy służące do transportowania kamieni na coraz wyższy poziom (co sugeruje wielu archeologów).

Inżynierowie i fizycy sprawdzą także, czy są w nie wkomponowane nieznane komnaty zawierające sarkofagi.

Jeszcze raz

Program nosi nazwę Scan Pyramids. Biorą w nim udział naukowcy z uniwersytetów w Kairze, Laval w Kanadzie i Nagoja w Japonii, a także specjaliści francuscy z HIP Institut (Heritage, Innovation, Preservation). W ramach programu zbadane zostaną trzy wielkie piramidy w Gizie pod Kairem – Chefrena, Cheopsa i Mykerinosa, oraz mniejsza piramida w Dahszur na południe od stolicy Egiptu, wzniesione dla faraona Snofru, ojca Cheopsa. Wszystkie te obiekty powstały około 4600–4500 lat temu.

W latach 60. XX wieku amerykański fizyk Luis Alavarez, laureat Nagrody Nobla, próbował zbadać wnętrza piramid za pomocą mionów – cząstek elementarnych, niestety bez powodzenia. Z podobnym skutkiem próbowano badać piramidy promieniami rentgenowskimi.

Teraz badacze wrócili do pomysłu wykorzystania mionów. Docierają one do powierzchni Ziemi z górnych warstw atmosfery, bombardują ją z częstotliwością 10 tys. razy w ciągu minuty na metr kwadratowy. Podobnie jak promieniowanie rentgenowskie przenika przez materię. W przypadku piramid umożliwiają odkrycie ich wewnętrznej struktury, ponieważ są w stanie przenikać przez warstwy skał grubości wielu metrów – czego nie potrafią promienie X. Ta specyficzna, mionowa technika radiograficzna wykorzystywana jest obecnie do badań wulkanów; specjalizują się w niej naukowcy z Uniwersytetu w Nagoja.

Jak w starym aparacie

Dwa korytarze prowadzą do dwóch zespołów pomieszczeń i dwóch komór grobowych w piramidzie w Dahszur. Jedno wejście znajduje się na północnej ścianie na wysokości 12 metrów, drugie na zachodniej na wysokości 33,5 metra. W grudniu 2015 r. zespół prof. Kunihiro Morishima z Uniwersytetu w Nagoja umieścił w tej piramidzie, w dolnej komorze, 40 płytek, z których każda zawierała dwie specjalne taśmy podobne do filmów, jakie jeszcze nie tak dawno stosowano w aparatach fotograficznych, lecz przystosowane do rejestrowania cząstek kosmicznych. Płytki zajmowały powierzchnię 3,5 mkw.

Ze względu na dużą wrażliwość emulsji pokrywającej filmy, która łatwo ulega uszkodzeniu pod wpływem wysokiej temperatury i dużej wilgotności, płytki mogły być pozostawione tylko przez 40 dni w piramidzie. Po wyjęciu płytek filmy poddano obróbce – wywołano je w laboratorium zainstalowanym przez japońskich specjalistów w Muzeum Egipskim w Kairze. Następnie uzyskane obrazy analizowano na Uniwersytecie w Nagoja, pod mikroskopem specjalnie skonstruowanym na potrzeby programu Scan Pyramids.

Japońscy specjaliści zarejestrowali ponad 10 mln trajektorii mionów. Na tej podstawie powstał obraz wewnętrznej struktury piramidy w Dahszur. Obraz pokazuje komorę wyższą, znajdującą się około 20 metrów ponad komorą dolną, w której umieszczone były detektory, czyli płytki z filmami.

Na obrazie niezbyt wyraźnie rysują się ciasne korytarze mające mniej więcej 1 metr w przekroju. Powodem jest zbyt krótki czas „naświetlania" uniemożliwiający wyraźne zarysowanie tych małych pustych struktur. Większą pustą strukturę, komorę rozmiarami przypominającą tę, w której umieszczono płytki, widać wyraźnie.

Na tropie tajemnicy

– W Dahszur nie dokonaliśmy wielkiego odkrycia, ale zrobiliśmy wielki krok w technice badawczej. Udało nam się pokonać niezwykle ważną barierę, sprawdzając w praktyce skuteczność mionografii, nowej techniki badawczej. Badanie piramidy w Dahszur dostarczyło nam mnóstwa informacji, które pozwolą lepiej przygotować następną kampanię. Między innymi pracujemy nad ulepszeniem składu emulsji pokrywającej filmy, aby wydłużyć czas ekspozycji – wyjaśnia prof. Kunihiro Morishima.

Badania z wykorzystaniem mionów będą trwały do grudnia. W następnym etapie prześwietlona zostanie piramida Cheopsa. Inżynierowie i fizycy zastosują trzy typy detektorów: płytki z filmami pokrytymi emulsją, scyntylator (pochłania energię promieniowania jonizującego gamma, beta i promieniowanie neutronowe) oraz teleskop mionowy użyczony przez francuski CEA (Commissariat a l'Energie Atomique). Scyntylator i teleskop mionowy mają przewagę nad emulsją, ponieważ czas ich stosowania nie jest ograniczony, a dane dostarczane są w czasie rzeczywistym.