Eksperimen di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley
National Laboratory (Berkeley Lab) sedang memberikan cahaya baru pada tanah
Mesir dan sampel tulang mumi kuno yang bisa memberikan pemahaman yang lebih
kaya tentang kehidupan sehari-hari dan kondisi lingkungan ribuan tahun yang
lalu.
Dalam upaya penelitian selama dua bulan yang berakhir pada
akhir Agustus, dua peneliti dari Universitas Kairo di Mesir membawa 32 sampel
tulang dan dua sampel tanah untuk dipelajari menggunakan sinar-X dan teknik
berbasis cahaya inframerah di Berkeley Light's Advanced Light Source (ALS). ALS
menghasilkan berbagai panjang gelombang cahaya tyang dapat digunakan
untuk mengeksplorasi kimia mikroskopis, struktur, dan sifat-sifat sampel
lainnya.
Membedakan kimia tanah vs tulang
Hal yang sulit adalah memilah-milah bagaimana unsur-unsur masuk
ke dalam tulang. "Mungkin ada beberapa difusi elemen dari luar ke dalam
tulang, dan efek dari bakteri, kelembaban, dan efek lainnya. Sulit untuk
memisahkan ini - untuk mengetahui apakah itu berasal dari tanah di sekitarnya.
Jadi kami telah mencoba berbagai teknik. "
Kasem menambahkan, "Begitu banyak faktor yang
mempengaruhi pengawetan. Salah satunya adalah berapa lama tulang telah terkubur
di tanah dan juga keadaan tulang dan berbagai jenis tanah." Perbedaan
dalam teknik pembalseman juga dapat mempengaruhi pelestarian tulang dan kimia
yang mereka temukan dalam studi sinar-X. "Ada kualitas yang berbeda dalam
bahan, seperti kain dan resin yang mereka gunakan untuk membalsem,"
katanya.
Sementara orang Mesir kuno tidak menggunakan aluminium dalam
pekerjaan logam, para peneliti telah menemukan bahwa mereka menggunakan kalium
tawas, senyawa kimia yang mengandung aluminium, untuk mengurangi kekeruhan air
minum. Dan konsentrasi timbal kemungkinan karena timbal yang digunakan orang
Mesir untuk memoles tembikar.
Studi terbaru difokuskan pada sampel termasuk irisan dari
kepala tulang paha dan dari poros paha untuk melihat apakah satu jenis sampel
mungkin lebih rentan terhadap kontaminasi dari tanah sekitarnya daripada jenis
lainnya, misalnya. Tulang femur adalah tulang terkuat di tubuh manusia dan
mengalir dari lutut ke pinggul. Kepala, di bagian atas tulang paha, memiliki
bahan tulang yang lebih panjang daripada inti batang.
Para peneliti bekerja dengan ilmuwan penelitian ALS, Hans
Bechtel dan Eric Schaible untuk melakukan eksperimen di tiga garis berkas yang
berbeda. Schaible membantu para peneliti dengan teknik yang dikenal sebagai
hamburan sinar-X sudut kecil (SAXS), yang mereka gunakan untuk menganalisis
pola kolagen skala nano, protein manusia yang berlimpah.
Pemindaian sinar-X menunjukkan pola kolagen
Pemindaian tunggal dari penampang tulang, yang berukuran
hingga 3 hingga 5 sentimeter dan sekitar setengah milimeter, membutuhkan dua
hingga enam jam untuk menyelesaikan dan memberikan peta 2D terperinci yang
menunjukkan bagaimana kolagen diorganisasikan dalam tulang.
Gambar-gambar ini dapat dibandingkan dengan tulang modern
untuk lebih memahami apakah dan bagaimana kolagen terdegradasi dari waktu ke
waktu, dan mungkin dapat memberi tahu kita tentang kesehatan seseorang.
"Kolagen adalah salah satu blok bangunan utama
tubuh," kata Schaible. "Itu ditemukan di kulit, tulang, organ dalam,
mata, telinga, pembuluh darah - ini adalah salah satu hal utama yang kami buat.
Ketika kita menyinari sinar-X melalui kolagen, sinar-X tersebar dan polanya
dari hamburan yang mereka hasilkan dapat memberi tahu kita banyak tentang
betapa kolagen itu terawat dan terorganisasi dengan baik. "
Meskipun ada banyak analisis di depan untuk menafsirkan data
yang diambil dari sampel, Schaible mengatakan bahwa majelis kolagen umumnya
tidak tertata dengan baik dalam sampel kuno maupun pada tulang modern yang
sehat.
"Sangat menarik untuk terlibat dalam proyek ini, dan
untuk belajar tentang perjalanan mumi-mumi ini, dalam kehidupan dan setelah
kematian," katanya.
Cahaya inframerah menunjukkan kimia tulang, konsentrasi
mineral
Studi inframerah di ALS menunjukkan distribusi kimia dan
konsentrasi mineral dan bahan organik yang ada di tulang.
"Salah satu kendala utama adalah bagaimana menyiapkan
sampel," kata Elnewishy. Sulit untuk memotong potongan melintang tipis
dari bahan halus tersebut.
Schaible menghubungi laboratorium khusus di Earth and
Planetary Science Department UC Berkeley, yang membantu mengiris sampel. Untuk
bagian yang paling tipis dan sampel yang paling rapuh, tulang ditangguhkan
dalam resin epoksi dan kemudian diiris.
Paket percobaan baru
Elnewishy mengatakan ada rencana untuk juga melakukan
eksperimen terkait di SESAME (Synchrotron-light untuk Sains dan Aplikasi
Eksperimental di Timur Tengah), sumber cahaya ilmiah di Yordania yang membuka
eksperimen pada 2017. SESAME dibangun melalui usaha kerjasama oleh para ilmuwan
dan pemerintah di wilayah tersebut.
Dia mencatat bahwa apa t
Eksperimen di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley
National Laboratory (Berkeley Lab) sedang memberikan cahaya baru pada tanah
Mesir dan sampel tulang mumi kuno yang bisa memberikan pemahaman yang lebih
kaya tentang kehidupan sehari-hari dan kondisi lingkungan ribuan tahun yang
lalu.
Dalam upaya penelitian selama dua bulan yang berakhir pada
akhir Agustus, dua peneliti dari Universitas Kairo di Mesir membawa 32 sampel
tulang dan dua sampel tanah untuk dipelajari menggunakan sinar-X dan teknik
berbasis cahaya inframerah di Berkeley Light's Advanced Light Source (ALS). ALS
menghasilkan berbagai panjang gelombang cahaya terang yang dapat digunakan
untuk mengeksplorasi kimia mikroskopis, struktur, dan sifat-sifat sampel
lainnya.
Kunjungan mereka dimungkinkan oleh LAAAMP - Proyek
Lightsources untuk Afrika, Amerika, Asia dan Timur Tengah - sebuah program yang
didukung hibah yang dimaksudkan untuk mendorong peluang ilmiah dan kolaborasi
internasional yang lebih besar bagi para ilmuwan yang bekerja di wilayah dunia
tersebut.
Membedakan kimia tanah vs tulang
Yang sulit adalah memilah-milah bagaimana unsur-unsur masuk
ke dalam tulang. "Mungkin ada beberapa difusi elemen dari luar ke dalam
tulang, dan efek dari bakteri, kelembaban, dan efek lainnya. Sulit untuk
memisahkan ini - untuk mengetahui apakah itu berasal dari tanah di sekitarnya.
Jadi kami telah mencoba berbagai teknik. "
Kasem menambahkan, "Begitu banyak faktor yang
mempengaruhi pengawetan. Salah satunya adalah berapa lama tulang telah terkubur
di tanah dan juga keadaan tulang dan berbagai jenis tanah." Perbedaan
dalam teknik pembalseman juga dapat mempengaruhi pelestarian tulang dan kimia
yang mereka temukan dalam studi sinar-X. "Ada kualitas yang berbeda dalam
bahan, seperti kain dan resin yang mereka gunakan untuk membalsem,"
katanya.
Sementara orang Mesir kuno tidak menggunakan aluminium dalam
pekerjaan logam, para peneliti telah menemukan bahwa mereka menggunakan kalium
tawas, senyawa kimia yang mengandung aluminium, untuk mengurangi kekeruhan air
minum. Dan konsentrasi timbal kemungkinan karena timbal yang digunakan orang
Mesir untuk memoles tembikar.
Studi terbaru difokuskan pada sampel termasuk irisan dari
kepala tulang paha dan dari poros paha untuk melihat apakah satu jenis sampel
mungkin lebih rentan terhadap kontaminasi dari tanah sekitarnya daripada jenis
lainnya, misalnya. Tulang femur adalah tulang terkuat di tubuh manusia dan
mengalir dari lutut ke pinggul. Kepala, di bagian atas tulang paha, memiliki
bahan tulang yang lebih panjang daripada inti batang.
Para peneliti bekerja dengan ilmuwan penelitian ALS, Hans
Bechtel dan Eric Schaible untuk melakukan eksperimen di tiga garis berkas yang
berbeda. Schaible membantu para peneliti dengan teknik yang dikenal sebagai
hamburan sinar-X sudut kecil (SAXS), yang mereka gunakan untuk menganalisis
pola kolagen skala nano, protein manusia yang berlimpah.
Pemindaian sinar-X menunjukkan pola kolagen
Pemindaian tunggal dari penampang tulang, yang berukuran
hingga 3 hingga 5 sentimeter dan sekitar setengah milimeter, membutuhkan dua
hingga enam jam untuk menyelesaikan dan memberikan peta 2D terperinci yang
menunjukkan bagaimana kolagen diorganisasikan dalam tulang.
Gambar-gambar ini dapat dibandingkan dengan tulang modern
untuk lebih memahami apakah dan bagaimana kolagen terdegradasi dari waktu ke
waktu, dan mungkin dapat memberi tahu kita tentang kesehatan seseorang.
"Kolagen adalah salah satu blok bangunan utama
tubuh," kata Schaible. "Itu ditemukan di kulit, tulang, organ dalam,
mata, telinga, pembuluh darah - ini adalah salah satu hal utama yang kami buat.
Ketika kita menyinari sinar-X melalui kolagen, sinar-X tersebar dan polanya
dari hamburan yang mereka hasilkan dapat memberi tahu kita banyak tentang
betapa kolagen itu terawat dan terorganisasi dengan baik. "
Meskipun ada banyak analisis di depan untuk menafsirkan data
yang diambil dari sampel, Schaible mengatakan bahwa majelis kolagen umumnya
tidak tertata dengan baik dalam sampel kuno maupun pada tulang modern yang
sehat.
"Sangat menarik untuk terlibat dalam proyek ini, dan
untuk belajar tentang perjalanan mumi-mumi ini, dalam kehidupan dan setelah
kematian," katanya.
Cahaya inframerah menunjukkan kimia tulang, konsentrasi
mineral
Studi inframerah di ALS menunjukkan distribusi kimia dan
konsentrasi mineral dan bahan organik yang ada di tulang.
"Salah satu kendala utama adalah bagaimana menyiapkan
sampel," kata Elnewishy. Sulit untuk memotong potongan melintang tipis
dari bahan halus tersebut.
Schaible menghubungi laboratorium khusus di Earth and
Planetary Science Department UC Berkeley, yang membantu mengiris sampel. Untuk
bagian yang paling tipis dan sampel yang paling rapuh, tulang ditangguhkan
dalam resin epoksi dan kemudian diiris.
Paket percobaan baru
Elnewishy mengatakan ada rencana untuk juga melakukan
eksperimen terkait di SESAME (Synchrotron-light untuk Sains dan Aplikasi
Eksperimental di Timur Tengah), sumber cahaya ilmiah di Yordania yang membuka
eksperimen pada 2017. SESAME dibangun melalui usaha kerjasama oleh para ilmuwan
dan pemerintah di wilayah tersebut.
Dia mencatat bahwa apa t