Un nuovo metodo di datazione per le tele

Testato sulla Sindone di Torino, si basa su un principio finora inesplorato

Il Dr. Liberato De Caro è uno scienziato dell’Istituto di Cristallografia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), che si occupa da anni di sviluppo e applicazioni di tecniche innovative nella scienza dei materiali.
Negli ultimi anni, ha partecipato alla ricerca sulla Sindone di Torino, un tessuto ritenuto da alcuni il telo in cui fu avvolto il corpo di Gesù Cristo. La Sindone è stata datata con la tecnica al Radiocarbonio nel 1988, ma questa datazione è stata scientificamente contestata.

Il Dott. De Caro lavorato su una nuova tecnica di datazione chiamata Wide-Angle X-ray Scattering (WAXS), che consente l’analisi non distruttiva della composizione chimica e strutturale dei materiali.
Lo scienziato ha applicato la tecnica WAXS anche ad un campione del tessuto della Sindone, con l’obiettivo di determinarne l’età e l’autenticità. La sua ricerca ha suscitato un notevole interesse e dibattito nella comunità scientifica.

Il Dott. De Caro ci spiega meglio, rispondendo alle nostre domande.

Su quali principi si basa questa nuova tecnica?

I raggi X sono utili per misurare l’ordine e il degrado strutturale all’interno delle cose. Ad esempio, noi usiamo le radiografie con i raggi X per valutare lo stato di ordine delle nostre ossa ed articolazioni, per verificarne il degrado (osteoporosi), ovvero se ci sono lussazioni, fratture, ecc. La tecnica WAXS permette di valutare l’ordine della materia e il degrado delle strutture microscopiche sino alla scala atomica. Per quanto concerne i tessuti di fibre vegetali, essi contengono cellulosa, formata dalla ripetizione sempre della stessa molecola, che si presenta in lunghe catene polimeriche. Con il trascorrere dei secoli queste catene polimeriche della cellulosa si spezzano diventando mediamente sempre più corte. Questo degrado della cellulosa, che dipende dall’umidità relativa e dalla temperatura ambiente, è un processo naturale che possiamo definire invecchiamento naturale della cellulosa. La tecnica WAXS permette di valutare, all’interno delle fibre vegetali dei fili che compongono i reperti archeologici, di quanto si sono accorciate mediamente le catene polimeriche della cellulosa e, quindi, di calcolare quanto tempo è trascorso.

Ogni nuova tecnica di datazione parte dalla determinazione di una curva di calibrazione, ottenuta da campioni di datazione nota. Il campione di datazione incognita è confrontato con questa curva di calibrazione e in tal modo si determina quanto è antico il nuovo reperto sotto esame. Anche la radiodatazione al carbonio 14 funziona così. Analogamente si è proceduti per la nuova datazione WAXS. In particolare, sono stati datati con la tecnica WAXS una serie di campioni di lino antico di epoche differenti, già datati con il carbonio 14, o di datazione nota per vincoli storici, ottenendo una curva di calibrazione per la nuova tecnica di datazione.

Perché questa tecnica è importante?

I campioni tessili hanno una struttura microscopica con il 50% circa dello spazio tra le microfibre che è vuoto, riempito da aria o da sporco, da contaminanti. Per questo motivo la datazione con il carbonio 14, che funziona molto bene per campioni con struttura microscopica molto compatta o con campioni tessili conservati in isolamento – e quindi non contaminati come, ad esempio, le bende delle mummie egiziane – potrebbe non funzionare con campioni tessili di reperti archeologici non conservati in isolamento. Infatti, la struttura poco compatta a livello microscopio dei campioni tessili da datare potrebbe favorire un’eccessiva contaminazione con carbonio di epoche successive, che non sempre si riesce ad eliminare del tutto con le tecniche di pulizia standardizzate, utilizzate prima di effettuare la radiodatazione, falsandone il risultato finale. La Sindone di Torino, per l’importanza religiosa, è stata al centro della venerazione dei fedeli e, di conseguenza, ha con certezza subito un elevato livello di contaminazione, che ha compromesso la radiodatazione con il carbonio 14, effettuata circa 35 anni fa quando, tra le altre cose, i protocolli di pulizia dei campioni da sottoporre alla datazione non erano ancora standardizzati. La datazione con la tecnica WAXS, invece, non teme la contaminazione, poiché si basa su proprietà fisiche del materiale in esame completamente differenti e, di conseguenza, può essere considerata un’utile alternativa alla radiodatazione con il carbonio 14 proprio sui campioni tessili.

Inoltre per la datazione WAXS è sufficiente un campione di dimensioni anche inferiori al millimetro. Invece per la radiodatazione con il carbonio 14 i campioni devono essere più grandi. Infine, la nuova tecnica di datazione non è distruttiva e il campione può essere datato più volte e da laboratori differenti. Nella radiodatazione, invece, il campione sottoposto all’analisi viene distrutto e, di conseguenza, per ripetere la datazione è necessario fare il prelievo di altri campioni. Evidentemente ogni nuovo prelievo da un reperto archeologico è una piccola parte di esso che sarà persa per sempre. Anche questi appena descritti sono vantaggi della datazione WAXS rispetto alla radiodatazione.

Quali sono i suoi limiti?

Se le fibre tessili hanno subito un processo di invecchiamento non solo naturale, legato alla temperatura secolare media e all’umidità relativa media dei luoghi e le località geografiche dove il reperto archeologico ha soggiornato, ma esse hanno subito anche azioni di sostanze acide, basiche, di enzimi, di microorganismi, di insetti, ecc., allora la tecnica di datazione WAXS non può essere usata per determinare l’età del reperto. L’analisi al microscopio ottico può, però, mostrare l’integrità delle fibre di tessuto, tipica dell’invecchiamento naturale, prima di effettuare la datazione. Infatti, sostanze chimiche aggressive o microorganismi, se attaccano la cellulosa, deteriorano anche la struttura delle fibre tessili dei fili e al microscopio ottico è facile accorgersi di questi danni. In ogni caso, anche se un reperto archeologico ha subito, ad esempio, azioni aggressive di sostanze chimiche, ciononostante potrebbe avere delle parti integre, che hanno subito un invecchiamento naturale, che potrebbero essere facilmente individuati ispezionando il campione con una lente di ingrandimento. In questo caso il prelievo del campione andrebbe fatto dall’area del tessuto che non mostra segni di danno strutturale delle fibre. L’indagine al microscopio ottico, infine, confermerebbe l’eventuale integrità del campione prelevato, prima di essere sottoposto alla datazione WAXS.

Quali sono stati i risultati sulla Sindone?

La determinazione della curva di calibrazione per la datazione con la tecnica WAXS è stata pubblicata in un primo lavoro scientifico (https://www.mdpi.com/2571-9408/2/4/171 ).

Poi è stato pubblicato il lavoro della datazione del campione della Sindone di Torino (https://www.mdpi.com/2571-9408/5/2/47). Il confronto dei risultati ottenuti sul campione della Sindone con la curva di calibrazione ottenuta dalla serie di campioni di lino antico di epoche differenti, ha permesso di datare la Sindone, mostrando che il lenzuolo dovrebbe avere 2000 anni di storia, ribaltando il responso della radiodatazione con il carbonio 14, che aveva indicato il reperto archeologico come un possibile falso medioevale. Anche il confronto diretto delle misure WAXS con quelle ottenute da un campione prelevato dalla fortezza di Masada, caduta in mano dei Romani nel 74 d.C. – con un campione, quindi, che con certezza ha 2000 anni di storia – ha permesso di confermare che anche la Sindone di Torino è antica di 2000 anni, indipendentemente dal confronto con la curva di calibrazione.

In seguito, è stata pubblicato anche un terzo lavoro, per cercare di ricostruire, in base alla determinazione dell’invecchiamento naturale del lino, dove potrebbe essere stata la Sindone nella sua storia nascosta, prima dell’arrivo di Europa (https://www.mdpi.com/2078-2489/13/10/458). Infatti, l’invecchiamento naturale del lino dipende dalle medie secolari della temperatura ambiente e dell’umidità relativa dei luoghi in cui è stata conservata la Sindone. Località troppo calde avrebbero accelerato troppo l’invecchiamento naturale del lino. Località troppo fredde lo avrebbero ritardato. Per questo motivo, confrontando il valore dell’invecchiamento naturale del lino misurato sul campione della Sindone con quello calcolato per alcune località in cui potrebbe essere stata conservata la Sindone di Torino (Gerusalemme, Menphis, Beirut, Edessa, Camulia, Costantinopoli, ecc.), in base alle notizie storiche che abbiamo sulle immagini acheropite del volto di Cristo, si possono avere indizi storici molti interessanti su dove la Sindone di Torino potrebbe essere stata custodita e venerata nei primi 13 secoli di storia cristiana, prima del suo arrivo in Europa. Per fare un paragone, se un uomo vivesse in Africa avrebbe il colore della pelle molto abbronzato e il sole, alla lunga, produrrebbe delle profonde rughe sul suo viso. Se lo stesso uomo vivesse, invece, al polo nord la sua pelle sarebbe molto più bianca e potrebbe presentare delle lesioni dovute all’esposizione a temperature molto basse. Pertanto, guardando il viso di quest’uomo potremmo fare delle ipotesi di dove sia vissuto o stia vivendo. Così anche il livello di degrado strutturale della cellulosa varia a seconda della regione geografica e questo permette di fare delle ipotesi concrete sulle località in cui la Sindone possa essere stata custodita nel passato. In tal modo, l’analisi teorica del degrado della cellulosa può diventare un utile strumento di indagine per gli storici, fornendo loro uno strumento di verifica delle ipotesi avanzate.

Infine, l’analisi del degrado strutturale della cellulosa permette anche di valutare se il reperto archeologico è conservato in condizioni ottimali per preservarne l’integrità nei secoli a venire, suggerendo valori di temperatura ambiente, di composizione di atmosfera controllata di eventuali teche di custodia, e di umidità relativa idonee per favorirne la conservazione.