Kvanthopp: Cheopspyramidens mysterier avslöjas med hjälp av partikelbombardemang från yttre rymden
Den viktorianska tidens arkeologer kunde borra och spränga lite hur de ville. Dagens arkeologer måste gå lite varsammare fram med Egyptens forntida skatter. Det senaste är att ta till hjälp från ovan, från rymden.
Partikelregn från rymden hjälper forskarna genomskåda Cheopspyramidens hemligheter
Av den antika världens sju underverk finns bara ett kvar: den stora pyramiden, som ligger på Giza-platån i Egypten. Byggd av farao Cheops för cirka 4 500 år sedan, var i mer än fyra årtusenden den högsta byggnaden på planeten tills Eiffeltornet stod klart 1889.
Pyramiden är och förblir ett bestående bevis på mänsklighetens uppfinningsrikedom och beslutsamhet – då vi tar en paus med att ha ihjäl varandra och gör någonting vettigt för en gångs skull.
Men pyramiden är också ett bestående mysterium. Har den de facto någonsin använts som gravkammare? Hur byggdes den? Finns det oupptäckta hålrum och kammare inuti pyramiden? Byggdes den av utomjordingar? Okej, vissa mysterier är mer sensationsinriktade än andra, men många obesvarade frågor återstår helt på riktigt fortfarande.
En artikel som nyligen publicerades i Nature Communications har kastat åtminstone lite ljus på ett av de här genuina mysterierna. Med hjälp av strålning från yttre rymden och teknologi som först utvecklades för användning i partikelacceleratorer, har forskare som samarbetar med projektet ScanPyramids upptäckt en ny passage inuti den stora pyramiden i Giza.
Med andra ord, det hela är lite som att ta röntgenfoto, fast i stället för att röntga din arm, röntgade man hela den enorma Cheopspyramiden. Fast utan röntgenstrålning då alltså. Exakt hur det gick till, ska vi kolla in lite närmare i veckans Kvanthopp.
Vi ska också ta en titt på vad annat man kan tänkas använda den här tekniken till. Ändamålen är på riktigt många, allt från att bekämpa drogsmuggling till att skapa effektivare sätt att varna för stundande vulkanutbrott.
Men vi börjar med att ta en titt på hur Cheopspyramiden ursprungligen kom till.
Slavarbetskraften, en gammal myt som vägrar dö
Någonting som man fortfarande ofta hör citeras är att pyramiderna i Giza skulle ha byggts med slavarbetskraft. Det här uppfattas numera som en myt, eventuellt startad av historikern Herodotos.
Numera tror forskarna att Cheopspyramiden, liksom de övriga pyramiderna i Giza, byggdes av rätt så högt specialiserade stenhuggare med hög lön och hög social status. Plus en armé av värvade ”flyttgubbar”, lite som värnpliktiga, för att flytta de inalles 2,3 miljonerna stenblock som Cheopspyramiden består av.
Det är imponerande, hårresande mängder sten, minst sagt. Omkring 5,5 miljoner ton kalksten, 8 000 ton granit plus en halv miljon ton murbruk användes i konstruktionen. Och allt det här flyttades och formades till en enorm pyramid, uteslutande med muskelkraft. Under Egyptens stekande sol.
Och utan några egentliga hjul! Hjultransporter var kända i det forntida Egypten, men användes främst för droskor och liknande. Terrängen runt pyramiderna, inklusive ökensanden och den ojämna marken, skulle ha gjort det svårt att använda hjulfordon för att flytta de massiva stenblocken. Så man använde en sorts kälkar som drogs på rullor.
De flesta av stenblocken bröts lokalt, i Giza strax söder om pyramiden. Den vita kalkstenen som användes för det numera huvudsakligen försvunna, skinande blanka höljet, transporterades med båt över Nilen från Tura-brotten på den östra ökenplatån, cirka tio kilometer sydöst om Gizaplatån.
Pyramiden ”byggdes två gånger”
Största delen av all sten i Cheopspyramiden utgörs alltså av en speciell typ av så kallad nummulitisk kalksten bildad av fossiler av oräkneliga mängder små, förhistoriska skaldjur. De kan fortfarande ses här och där i pyramidens block, vid noggrann inspektion. Fossiliserade hajtänder kan man också hitta där, bland annat.
Det här är ett av mina favoritfakta när det kommer till Cheopspyramiden: den är byggd två gånger, en gång av små, havslevande skaldjur för miljontals år sedan, och en gång till av människor, för mer än fyra tusen år sedan.
Mycket av det vi vet om byggandet av Cheopspyramiden kommer från den så kallade Merers dagbok, ett drygt 4 500 år gammalt dokument, världens äldsta pergament faktiskt, som hittades 2013 i en grotta vid Wadi al Jarf vid Röda havets kust 180 kilometer söder om Suezkanalen.
Och det handlar, som namnet säger, om en dagbok skriven av Merer, en tjänsteman – inspektör var hans titel – som hade en betydande roll vid uppförandet av Cheopspyramiden. I texterna beskriver Merer de tre månaders resor som gjordes mellan kalkstensbrottet i Tura och Giza för att frakta kalkstensblock till pyramidbygget. Merer beskriver också att han rapporterade till Ankhhaf, som var farao Cheops halvbror.
Egyptologen Zahi Hawass har kallat fyndet av Merers dagbok för det viktigaste fyndet i Egypten under 2000-talet. Dagboken finns utställd på Egyptiska museet i Kairo.
Granit från Assuan för de krävande grejerna
Sedan ingår det ju som sagt också sisådär 8 000 ton granitstenar i pyramiden, och det är nu som logistiken blir riktigt imponerande. Granitstenarna transporterades från Assuan, mer än 900 km söderut. Det motsvarar att släpa enorma granitblock från Rovaniemi till Helsingfors! Fast egyptierna använde ju faktiskt flodtransporter. Båtar, med andra ord.
Graniten användes uttryckligen när det behövdes styrka i strukturerna. De största enskilda granitblocken, som väger mellan 25 och 80 ton, bildar taken i den så kallade Konungens kammare och de så kallade avlastande kamrarna ovanför den.
Hur som helst, för att slutföra den stora pyramiden i Giza på 27 år, har man räknat ut att det krävdes att 250 väldiga block höggs ut varje dag. Det här skulle ha krävt en genomsnittlig arbetsstyrka på cirka 13 200 personer och en som mest en styrka på ungefär 40 000 man.
Med tanke på allt det här är det ju helt på sin plats att pyramiden räknas som ett av antikens sju underverk. Jag menar, bara själva byggtiden – jag har jobbat på Yle längre än den tid det tog att bygga Cheopspyramiden, det blir 30 år nästa höst!
Och som en ytterligare jämförelse: Sagrada familia-basilikan i Barcelona har byggts sedan 1882, och den är ännu inte färdig. För att inte tala om att den är mycket mindre än Cheopspyramiden.
Men okej: det skulle finnas så mycket att säga om Cheopspyramiden och dess betydelse ur en historisk och kulturell synvinkel, att tre program inte skulle räcka till. Så vi skippar lejonparten av allt stuff för den här gången, och nischar in oss på det som jag nämnde i början: en super-högteknologisk, ny metod att titta in bakom stenmassorna och komma pyramidens mysterier på spåren på ett sätt som aldrig förr varit möjligt.
En metod som redan har uppdagat två hittills okända hålrum i pyramiden. Och det här alltså utan att så mycket som ens nudda vid en enda av de gamla stenarna.
Röntgen utan röntgen
Till skillnad från på 1800-talet, då arkeologer kunde gräva i stort sett var och hur de ville, är försiktighet numera en prioritet. Forskarna har varit tvungna att utveckla nya sätt att titta in i stora strukturer som Cheopspyramiden utan att skada dem. Vad de behövde var i huvudsak en gigantisk röntgenkamera.
Men röntgenstrålar fungerar inte för att kika in i så stora strukturer. De kan bara tränga igenom mycket korta avstånd i sten. Så forskare behövde ett annat redskap, och svaret anlände hela vägen från rymden.
Jorden bombarderas hela tiden av högenergetiska partiklar som har sitt ursprung i våldsamma astrofysiska fenomen, i stil med svarta hål och supernovaexplosioner, miljoner eller miljarder ljusår avlägsna.
De här små kosmiska gevärskulorna (också kända som kosmisk strålning) smäller jämnt och ständigt in i jordens atmosfär med nära ljusets hastighet och sönderfaller till partiklar som kallas myoner.
Myoner är elementarpartiklar. De är i huvudsak kusiner till de välbekanta elektronerna som svischar runt atomkärnorna. Myonerna är tyngre än elektroner och de är väldigt instabila, de sönderfaller på några miljondelar av en sekund. Men de lever just tillräckligt länge för att de ska hinna passera genom jordens atmosfär och träffa jordens yta.
Myoner har en mycket viktig egenskap: de interagerar ganska svagt med materia när de passerar genom någonting fast. Lite som neutrinerna vi talade om förra veckan. Därför kan myoner flyga rakt igenom solida berg – eller pyramider.
Men myonerna penetrerar inte berget riktigt helskinnade. De tappar energi på vägen, lite på samma sätt som din bil förlorar energi i form av svarta gummistreck i asfalten när du tvärbromsar. Och det här visar sig vara en användbar sak – till exempel när man vill titta in i någonting som man inte kan, eller får, borra sig in i. Som Egyptens största och äldsta pyramid.
Myonerna genomborrar pyramiden
Så här går det alltså till. Forskarna börjar med att vända sina detektorer mot skyn, för att mäta det lokala flödet av myoner som kommer från himlen. Sedan gör de samma sak, fast de ställer sina detektorer så att pyramiden kommer mellan dem och myonflödet från skyn.
Och vad som händer är att pyramidens väldiga stenmassa stoppar några av myonerna – de som inte har tillräckligt med energi för att slå sig hela vägen igenom – och släpper igenom resten.
Och nu kommer vi till den riktigt spännande biten: om pyramiden har ett tomrum i sig någonstans, då förlorar myonerna inte lika mycket energi om de passerar genom just den här delen.
Det blir ett avbrott i bromsspåret, liksom. Och sedan, när myonen kommer tillbaka till kompakt sten, börjar bromsspåret på nytt.
Med andra ord, när du tittar på myoner som passerar Cheopspyramiden, kommer bara några av dem att ta sig hela vägen igenom all sten. Men om myonerna passerar genom ett tomrum, säg nu en hittills okänd kammare, kommer fler myoner att ta sig hela vägen till din detektor.
Precis som röntgenstrålar passerar genom dina mjuka delar utan problem, men stoppas av dina ben.
Den här metoden visar i och för sig bara var eventuella tomrum i pyramiden finns i en dimension. Men om du flyttar din detektor för att titta från olika riktningar kan du så småningom bygga upp en tredimensionell bild av pyramidens inre, inklusive eventuella tomrum.
Det hela motsvarar egentligen det när du genomgår en så kallad datortomografi. Tekniken där man kör med myongenomlysning kallas följaktligen ”myontomografi” eller ibland ”myografi”.
Två hittills okända kammare upptäckta
Och japanska forskare har alltså under den senare tiden använt den här tekniken för att i princip ”röntga” Cheopspyramiden, inom ramen för ett projekt kallat ScanPyramids. I en färsk artikel i Nature Communications redogör forskarna för existensen av en tidigare okänd tunnel i pyramidens inre, cirka två meter hög och två meter bred, och nio meter lång.
Och det här är faktiskt inte det första tomrummet som upptäcks i Cheopspyramiden nu på senare tid. 2017 hittade forskare från ScanPyramids ett ännu större tomrum, cirka trettio meter långt. Än så länge vet ingen exakt vad som finns i de här håligheterna.
Hur lockande det än må vara att föreställa sig en skattkammare full av guld och diverse forntida egyptiska artefakter, till tonerna av Indiana Jones signaturmelodi, vet vi att det här inte är sant åtminstone när det kommer till det mindre tomrummet.
Forskarna lyckades lirka in ett endoskop, en lång, smal och flexibel kamera, i det utrymmet. Och vad de såg var – tja, inga föremål åtminstone.
Baserat på platsen för de nyupptäckta tomrummen, tros de helt enkelt vara strukturella håligheter, inritade i pyramiden av de ursprungliga arkitekterna. I syfte att minska vikten och påfrestningen på tunnlarna och kamrarna under dem. En metod som egyptologerna har känt till under lång tid.
Men hej, faktum kvarstår ändå att vi helt enkelt inte har någon aning om vad som kan finnas i det större tomrummet. Det är myontomografin inte tillräckligt exakt för, resolutionen är för liten, liksom. Upplösningen på bilderna räcker inte till för de mindre detaljerna.
Egyptens arkeologiska myndigheter är hur som helst medvetna om de här upptäckterna och det pågår en debatt i det lokala vetenskapliga samfundet om hur man ska gå vidare med fyndet.
Forskarna väger fördelarna med att borra sig in i det större tomrummet mot det faktum att det oundvikligen kommer att tillfoga pyramiden permanent skada. Inte lika stor skada som alla de otaliga hugade gravplundrare och tidiga arkeologer som ända sedan antikens dagar har brutit sig in i Egyptens pyramider och konungagravar, men i alla fall.
Inte bara pyramiderna
Men det är inte bara egyptologer som vädrar morgonluft i och med den här spännande nya metoden att kika genom sten. Myontomografi har nämligen också andra användningsområden, också utanför Egypten. Metoden kan ju användas för att analysera den strukturella integriteten hos allsköns historiska byggnader och monument, allt från Sankt Paulskatedralen till Sveaborg.
Men också civilingenjörerna som sköter om samhällets infrastruktur kan ha något att hämta här: Myongenomlysning kan användas för att kolla tillståndet hos broar, tunnlar, dammar och diverse annan infrastruktur.
Genom att upptäcka defekter, sprickor eller korrosion kunde ingenjörerna tänkas planera underhålls- eller reparationsaktiviteter, bokstavligen på andra sidan gatan från dig. Med hjälp av strålning från partikelbombardemang från fjärran galaxer! Hur galet är inte det!
Geologerna inser säkert också nyttan i det här. Myontomografi möjliggör undersökning av underjordiska geologiska strukturer, såsom malmådror, grottor eller geologiska förkastningar. Den här sortens information är värdefull för mineralprospektering, eller för bedömning av stabiliteten hos befintliga gruvor. För att inte tala om att metoden överlag kan öka vår kunskap om geologiska processer.
Och de kanske borde lystra till också på Olkiluoto 3, och i kärnavfallsgrottan Onkalo. Kärnkraftverk och lagring av kärnavfall är nämligen ytterligare en prima, potentiell tillämpning för myontomografi. Metoden kan användas till att inspektera integriteten hos kärnkraftverksstrukturer, i stil med tryckkärl och såklart också lagringsanläggningar för använt kärnbränsle.
Återigen, saker som du inte kommer åt till exempel med röntgenstrålar. Myontomografin kan avslöja förekomsten av eventuella defekter, läckor eller nedbrytning i kritiska strukturer, utan att man behöver vara i fysisk kontakt med någonting.
Varningssystem för vulkanutbrott?
Ett annat bra exempel på saker man helst inte petar rent fysiskt i, är vulkaner. Med hjälp av myontomografi kan man studera vulkanernas inre struktur och dynamik. Metoden kan hjälpa till med att identifiera magmakammare och deras tillstånd och på så vis bedöma sannolikheten för ett utbrott och annan vulkanisk aktivitet. Det här utan att behöva använda påträngande metoder.
Ett ställe där man redan tillämpar den här metoden är Italien. Ta nu Vesuvius nära Neapel till exempel, allmänt betraktad som en av de farligaste vulkanerna i världen på grund av befolkningen på tre miljoner människor som bor i bergets närhet.
Det här gör trakten kring Neapel till den tätast befolkade vulkaniska regionen i hela världen, och Vesuvius tendens till våldsamma, explosiva utbrott gör det akut att hitta metoder för myndigheterna att ge så tidiga varningar som möjligt. Myontomografin kan vara en del av lösningen här.
Och apropå myndigheter: myontomografi kan också användas för att uppdaga försök till brott. Man kan skanna lastcontainrar och stora föremål vid gränsövergångar eller hamnar, till exempel för att sätta dit drog- och vapensmugglare, eller varför inte människosmugglare. Det här alltså genom att avslöja variationer i densitet i de skannade föremålen, som kan variera från enskilda lastbilar till hela fartyg.
Man ska alltså hålla i tankarna att till skillnad från röntgen, orsakar man inte någon risk för någon med hjälp av myontomografi. Myonstrålningen finns där oavsett. Du och jag och alla andra blir hela tiden pepprade av myoner från den övre atmosfären.
Ja, och så kan meteorologerna också ha ett och annat att hämta här. Myontomografi har redan använts till att mäta vattenhalten i atmosfären inuti kraftfulla stormar.
Och det här är alltså bara några exempel på potentiella användningsområden för myontomografi. När tekniken utvecklas och blir mer tillgänglig kommer den sannolikt att hitta många fler tillämpningar inom olika vetenskapliga, industriella och säkerhetsrelaterade domäner.
Men också om det är för tidigt att veta exakt vad forskare har hittat inuti Cheopspyramiden, och vad som ännu kan upptäckas där, råder det ingen tvekan om att myontomografin åtminstone har gett arkeologin en helt ny förmåga. En ny dimension, eller ett nytt sinne, rentav. Arkeologerna har än så länge bara skrapat lite på ytan med sin nya leksak. Eller under ytan, ska vi kanske säga. Fortsättning följer.
' /%3E%3C/svg%3E)
