三星堆象牙地下三千年如何老化 中国团队研制光谱仪无损解析

三星堆遗址不仅出土了众多精美的青铜器，同时也有大量象牙遗存引起了广泛关注。这些象牙历经三千余年的时光洗礼，埋藏于地下，其老化过程对于古蜀文明的研究具有极其重要的价值。为了深入了解这些象牙的降解途径，中国科学院空天信息创新研究院的王振友研究员团队创新性地研发了一种显微时间门控拉曼光谱仪，并成功将其应用于三星堆象牙考古的无损分析研究中。

王振友研究员介绍，这些象牙在地下埋藏长达三千年，期间受到地下水、可溶盐及微生物等多重因素的侵蚀。虽然外观上大体保持完整，但内部结构已经变得十分脆弱。为了对这些珍贵的文物进行科学的保护与修复，必须采用无损条件下获取其成分与微结构信息的方法，并且要求具备极高的微米级分辨率，以应对锈蚀和腐蚀分布不均的难题。

时间门控拉曼光谱技术作为一种创新性的科研手段，在此次研究中发挥了至关重要的作用。这种技术利用拉曼信号与荧光信号寿命的差异，通过精准的时间控制，有效采集拉曼信号并抑制荧光背景。王振友指出，这种技术的优势在于能够突破传统拉曼光谱技术面临的时间分辨率挑战，实现强荧光的高效抑制，并完成核心部件的国产化，降低了成本，为该技术的推广奠定了基础。

在这次研究中，该团队对三星堆出土的4块象牙碎片进行了无损检测。结果显示，这些象牙碎片的荧光强度存在显著差异，其中两块在传统连续光拉曼条件下几乎无法得到有效信号。通过时间门控拉曼检测，荧光干扰被有效抑制，拉曼信噪比大幅提升，象牙内部成分的差异得以清晰显现。

分析表明，不同埋藏环境的象牙在有机质含量、骨架结晶性和腐蚀程度上存在明显差异。导致象牙老化的主要原因是金属离子侵入及非金属离子替代羟基磷灰石等。部分样品还可能经历过人为的焚烧等破坏。

时间门控拉曼光谱技术突破了强荧光背景下的检测限制，能够清晰揭示象牙中微量离子侵入、骨架损伤及有机质残留等信息，为文物保护修复提供了分子层面的科学依据。这一技术的通用性强，可广泛应用于其他强荧光样品的分析，在文物保护、材料科学及环境研究等领域具有广阔的的应用前景。

这一创新性的研究成果不仅引起了国内学术界的广泛关注，也在国际社会上产生了深远影响。据悉，中国科学院空天院联合多家机构共同完成了这项研究，并在第13届国际先进振动光谱学会议上作邀请报告。国际考古与光谱领域的专家对此表示高度关注，认为该光谱仪在考古场景中具有广泛的应用潜力，特别是在木乃伊等文物的研究中能够实现传统拉曼技术难以达到的光谱采集效果。专家们希望该技术能够加快市场化推广，助力全球更多研究团队开展考古科学研究。