Un avance tecnológico en la Universidad de Tel Aviv revoluciona el mundo de la arqueología: demuestra la viabilidad del uso de detectores de radiación cósmica para descubrir espacios subterráneos, unos «rayos X cósmicos» para revelar secretos antiguos.
Los detectores identifican muones, partículas que se crean cuando la radiación cósmica colisiona con la atmósfera terrestre y que penetran el suelo antes de perder su energía y detenerse. Al detectar muones, los expertos pueden cartografiar espacios ocultos como túneles y canales.
El equipo demostró la eficacia del método en el yacimiento arqueológico de la Ciudad de David, en Jerusalén. Allí vieron cómo el sistema cartografía con éxito espacios subterráneos basándose en los cambios en la capacidad de absorción de las partículas de radiación cósmica.
El desafío de los espacios subterráneos
«Desde las pirámides de Egipto, pasando por las ciudades mayas de América del Sur, hasta los sitios antiguos de Israel, los arqueólogos luchan por descubrir espacios subterráneos», recordó el profesor Oded Lipschits, quien lideró el estudio junto a su colega Erez Etzion.
Las estructuras superficiales, continuó Lipschits, son relativamente fáciles de excavar, y también existen diversos métodos para identificar muros y estructuras bajo la superficie.
«Sin embargo, no existen métodos eficaces para realizar estudios exhaustivos de los espacios subterráneos bajo la roca» sobre la que se asientan yacimientos antiguos, explicó.
Muones: las partículas elementales que penetran la roca
Un muón es una partícula elemental similar a un electrón, pero 207 veces más masiva. Los muones se crean en la atmósfera cuando partículas energéticas, principalmente protones, colisionan con los núcleos de las moléculas del aire.
Esa colisión genera partículas inestables llamadas piones, que se desintegran rápidamente en muones. Los muones también tienen una vida útil muy corta, desintegrándose después de 2,2 microsegundos, pero se mueven a velocidades cercanas a la de la luz y muchos de ellos logran alcanzar y penetrar el suelo.
La lluvia de muones, aportó el profesor Etzion, «impacta el suelo a una velocidad fija y conocida». A diferencia de los electrones, que se detienen en el suelo a solo unos centímetros de profundidad, «los muones pierden energía lentamente» y «algunos pueden penetrar a mucha más profundidad, incluso hasta 100 metros en el caso de partículas altamente energéticas».
Por lo tanto, al colocar detectores de muones bajo tierra y monitorizar el entorno, se pueden identificar cavidades vacías donde la pérdida de energía es mínima, señalaron los investigadores israelíes, que publicaron los resultados de su estudio en la revista Journal of Applied Physics.
Etzion señaló que ese proceso «es similar a la obtención de imágenes de rayos X: el haz de rayos X es detenido por los huesos, pero atraviesa tejidos blandos como la carne o la grasa, y una cámara situada al otro lado captura la imagen resultante».
En este experimento, remarcó, «los muones actúan como el haz de rayos X, nuestro detector es la cámara y las características subterráneas son el cuerpo humano».
La Universidad de Tel Aviv calificó de «impresionante» la demostración que los investigadores llevaron a cabo en una instalación excavada en la roca conocida como la Cisterna de Jeremías, en el sitio arqueológico de la Ciudad de David.
Combinando un escaneo LiDAR de alta resolución de la cavidad interior con simulaciones del flujo de muones, lograron cartografiar anomalías estructurales. Al detectar cambios en la penetrabilidad del suelo a los muones, el sistema demostró la viabilidad de utilizar la tomografía de muones para la obtención de imágenes arqueológicas.
El futuro: de la tomografía a la imagen 3D con IA
Se trata de «un primer hito», dijo Lipschits. En la siguiente etapa, adelantó, «pretendemos combinar la física y la arqueología con la inteligencia artificial (IA) para producir una imagen 3D del subsuelo» a partir de la vasta cantidad de datos generados por los detectores.
Etzion, por su parte, recordó que ya en la década del ’60 del siglo pasado se utilizaban muones para buscar cámaras ocultas en las pirámides de Egipto. «Nuestra innovación -remarcó- radica en desarrollar detectores pequeños y móviles y aprender a usarlos en yacimientos arqueológicos».
«Nuestro objetivo es colocar varios detectores o mover uno de un lugar a otro para, con el tiempo, producir una imagen 3D de todo el yacimiento», siguió el profesor israelí.
Según Etzion, «esto es solo el comienzo: la siguiente etapa implica un análisis sofisticado, que nos permitirá mapear todo lo que hay bajo nuestros pies, incluso antes de que comience la excavación».
