Das Porträt der toten Frau ist fast 2000 Jahre alt, erstrahlt aber in brillanten Details. Die Augen der Versuchsperson sind riesig und dunkel, die Brauen dick und der Mund prall. Bunt gefärbte Halsketten sind um ihren Hals gewickelt, und ihre Roben sind ein sattes Lila. Irgendwann im 2. Jahrhundert n. Chr. Wurde dieses Gemälde wahrscheinlich in Auftrag gegeben, um den mumifizierten Körper einer Adligen im alten Ägypten zu schmücken und ihre Ähnlichkeit für die Ewigkeit zu bewahren. Und jetzt verwenden Wissenschaftler eine neue Bildgebungstechnik, um die Geheimnisse der Arbeit aufzudecken.
Das in der National Gallery of Art in Washington, DC, untergebrachte Gemälde ist eines von etwa 1.000 sogenannten "Fayum-Porträts" - Mumienmasken, die um das 1.-3. Jahrhundert n. Chr. Während der Römerzeit Ägyptens hergestellt wurden - und heute in Museumssammlungen vorhanden sind. Fayum-Porträts, die ihren Namen haben, weil sie in der ägyptischen Region Fayum am häufigsten anzutreffen sind, kombinieren ägyptische und griechisch-römische Stile und faszinieren Kunsthistoriker, weil man glaubt, dass sie echte Menschen darstellen - und sie sind unglaublich lebensecht.
Während sich das Fayum-Porträt der Nationalgalerie in einem relativ guten Zustand befindet, stellten Experten Fragen, die sich nicht mit bloßem Auge beantworten ließen: Welche Arten von Pigmenten wurden vom antiken Künstler verwendet? Waren die Pigmente rein oder gemischt? Welche Materialien wurden verwendet, um die Farbe zu binden?
Um diesen jahrhundertealten künstlerischen Prozess zu beleuchten, analysierten Wissenschaftler der National Gallery und der University of California in Los Angeles das Fayum-Porträt mit einer neuen Technik, die sie als "makroskalige multimodale chemische Bildgebung" bezeichneten.
Der bahnbrechende Ansatz kombiniert drei existierende Technologien - hyperspektrales diffuses Reflexionsvermögen, Lumineszenz und Röntgenfluoreszenz -, um eine sehr detaillierte Karte der chemischen Merkmale des Porträts zu erstellen, die wiederum bisher unbekannte Informationen über die Herstellung von Gemälden enthüllt.
In der Vergangenheit wurden spektroskopische Techniken verwendet, um bestimmte einzelne Punkte in einem Kunstwerk individuell zu betrachten. Durch die Integration von drei verschiedenen Technologien gelang es dem Team von Forschern der National Gallery und der UCLA, Punktmessungen zu erweitern, um das Fayum-Porträt zu scannen und Karten von molekularen und elementaren Daten für jedes Pixel auf seiner Oberfläche zu erstellen.
„In Kombination sind diese Techniken extrem leistungsfähig“, sagt Ioanna Kakoulli, Professorin für Materialwissenschaften und -technik an der UCLA, gegenüber Smithsonian.com . "Diese [Analyse] kann helfen, alte Technologien zu dekonstruieren, indem die Materialien, aus denen sich das zu untersuchende Objekt zusammensetzt, eindeutig identifiziert werden."
Entscheidend ist, dass die neue Bildgebungstechnologie nicht invasiv ist. Die Forscher konnten einen umfassenden Einblick in das Fayum-Porträt gewinnen, ohne eine einzige Farbprobe zu entfernen. Ihre in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass der Künstler, der das Bild geschaffen hat, über ein hohes Maß an Können verfügt und verschiedene Materialien zu einer Reihe von leuchtenden Farben zusammengefügt hat: Rotocker und Blei für den Hautton, Anthrazitschwarz und Schwarz Mineral Natrojarosite für den grün-gelben Hintergrund, Eisenerden und andere Pigmente für das Haar der Frau. Anhand von Variationen in der Oberfläche des Porträts konnten die Forscher auch feststellen, dass der Maler die Farbe mit drei verschiedenen Werkzeugen aufgetragen hatte: höchstwahrscheinlich einem Feinhaarpinsel, einem Gravierwerkzeug und einem Metalllöffel.
Experten möchten aus zwei Gründen Informationen über die Komposition eines Gemäldes erhalten, erklärt John Delaney, leitender Imaging-Wissenschaftler in der National Gallery of Art, in einem Interview mit Smithsonian.com . "Eins, zu Konservierungszwecken", sagt Delaney. "Wenn du intervenierst, ist es schön zu wissen, was da ist ... und die andere Sache ist, die Technologie herauszufinden, wie diese Leute [alte Kunstwerke] konstruierten."
Unter anderen bedeutenden Funden war die Tatsache, dass geschmolzenes Bienenwachs im gesamten Werk weit verbreitet war. Dies deutete darauf hin, dass sich der Künstler auf eine als „Enkaustikmalerei“ bekannte Technik gestützt hatte, bei der Wachs mit Pigmenten gemischt wurde, um eine pastöse Farbe zu erhalten. Vor der Analyse hatten Forscher vermutet, dass das Porträt im enkaustischen Stil entstand, wie bei vielen anderen Fayum-Gemälden. Die Spektroskopie bestätigte die Richtigkeit ihrer Vermutung.
Andere Entdeckungen waren überraschender. Wie Kakoulli betont, scheint sich der Künstler von realen Szenarien inspirieren zu lassen. Das leuchtende Purpur des Gewandes der Frau wurde zum Beispiel aus Krapplack hergestellt, einem natürlichen Pigment, das häufig zum Färben von Textilien verwendet wurde. Um die grünen Edelsteine ihrer Halskette zu rendern, wurde ein Kupfersalz mit erhitztem Bienenwachs gemischt - der gleiche Vorgang, der in alten Handbüchern beschrieben wurde und Hinweise zum Abtönen von Steinen gab, sodass sie echten Edelsteinen ähnelten.
"Ich fand das äußerst interessant", sagt Kakoulli, "und es ist erstaunlich, dass wir dieses Wissen erlangen konnten, ohne Proben vom Bild nehmen zu müssen."
Vor ihrer Analyse des Fayum-Porträts hatten die Forscher erfolgreich makroskalige multimodale Bilder auf Gemälde alter Meister angewendet. Sie waren jedoch besonders daran interessiert, die neue Technologie an einem alten Gemälde auszuprobieren, da jahrhundertealte Kunstwerke so zerbrechlich und kostbar sind, dass ihre Prüfung äußerst schwierig oder unmöglich sein kann.
„Oft sind dies einzigartige Objekte und Kuratoren erlauben keine Probenahme“, sagt Kakoulli. "Wenn ja, ist die Stichprobenauswahl sehr begrenzt."
Forscher haben gezeigt, dass nicht-invasive Bildgebung robuste Informationen über alte künstlerische Methoden liefern kann. In Zukunft hoffen sie, die makroskalige multimodale Bildgebung so anzupassen, dass sie Fachleuten, die sich mit Wandmalereien und Grabmalereien befassen - alten Werken, die nicht auf die Wände einer Museumssammlung beschränkt sind - besser zugänglich ist.
„Die Frage ist, wie wir diese Technologie, die in der verknappten Atmosphäre unseres Labors vorhanden ist, zu einer praktischen Ausrüstung machen, die Sie auf den Feldern einsetzen können“, sagt Delaney. "Das ist der nächste Schritt."
