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Festa G, Andreani C, Baldoni M, Cipollari V, Martínez-Labarga C, Martini F, Rickards O, Rolfo MF, Sarti L, Volante N, Senesi R, Stasolla FR, Parker SF, Vassalo AR, Mamede AP, Batista de Carvalho LAE, Marques MPM. First analysis of ancient burned human skeletal remains probed by neutron and optical vibrational spectroscopy. Sci Adv 2019; 5:eaaw1292. [PMID: 31259242 PMCID: PMC6598762 DOI: 10.1126/sciadv.aaw1292] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.2] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/20/2018] [Accepted: 05/17/2019] [Indexed: 05/23/2023]
Abstract
Burned skeletal remains are abundant in archaeological and paleontological sites, the result of fire or of ancient funerary practices. In the burning process, the bone matrix suffers structural and dimensional changes that interfere with the reliability of available osteometric methods. Recent studies showed that these macroscopic changes are accompanied by microscopic variations are reflected in vibrational spectra. An innovative integrated approach to the study of archaeological combusted skeletal remains is reported here, where the application of complementary vibrational spectroscopic techniques-INS (inelastic neutron scattering), FTIR (Fourier transform infrared), and micro-Raman-enables access to the complete vibrational profile and constitutes the first application of neutron spectroscopy to ancient bones. Comparison with data from modern human bones that were subjected to controlled burning allowed identification of specific heating conditions. This pioneering study provides archaeologists and anthropologists with relevant information on past civilizations, including regarding funerary, burial, and cooking practices and environmental settings.
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Affiliation(s)
- G. Festa
- CENTRO FERMI–Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”, Piazza del Viminale 1, 00184 Rome, Italy
| | - C. Andreani
- CENTRO FERMI–Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”, Piazza del Viminale 1, 00184 Rome, Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Fisica, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Centro NAST, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome Italy
| | - M. Baldoni
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Biologia, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Biomedicina e Prevenzione, Via Montpellier 1, 00133 Rome, Italy
| | - V. Cipollari
- Soprintendenza Archeologica, Belle Arti e Paesaggio per l’area metropolitana di Roma, la provincia di Viterbo e l’Etruria meridionale, Via Cavalletti 2, 00186 Rome, Italy
| | - C. Martínez-Labarga
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Centro NAST, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Biologia, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
| | - F. Martini
- Università degli Studi di Firenze–Dipartimento di Storia, Archeologia, Geografia, Arte e Spettacolo, Via S. Gallo 10, 50129 Florence, Italy
| | - O. Rickards
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Centro NAST, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Biologia, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
| | - M. F. Rolfo
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Storia, Patrimonio culturale, Formazione e Società, Via Columbia 1, 00133 Rome, Italy
| | - L. Sarti
- Università di Siena–Dipartimento di Scienze Storiche dei Beni Culturali, Via Val di Montone 4–Via Roma 56, 53100 Siena, Italy
| | - N. Volante
- Università di Siena–Dipartimento di Scienze Storiche dei Beni Culturali, Via Val di Montone 4–Via Roma 56, 53100 Siena, Italy
| | - R. Senesi
- CENTRO FERMI–Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche “Enrico Fermi”, Piazza del Viminale 1, 00184 Rome, Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Dipartimento di Fisica, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome, Italy
- Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”–Centro NAST, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Rome Italy
| | - F. R. Stasolla
- Sapienza Università di Roma–Dipartimento di Scienze dell’Antichità, Piazzale A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - S. F. Parker
- ISIS Facility, STFC Rutherford Appleton Laboratory, Chilton, Didcot OX11 0QX, UK
| | - A. R. Vassalo
- University of Coimbra–Unidade de I&D “Química-Física Molecular”, Department of Chemistry, Coimbra 3004-535, Portugal
| | - A. P. Mamede
- University of Coimbra–Unidade de I&D “Química-Física Molecular”, Department of Chemistry, Coimbra 3004-535, Portugal
| | - L. A. E. Batista de Carvalho
- University of Coimbra–Unidade de I&D “Química-Física Molecular”, Department of Chemistry, Coimbra 3004-535, Portugal
| | - M. P. M. Marques
- University of Coimbra–Unidade de I&D “Química-Física Molecular”, Department of Chemistry, Coimbra 3004-535, Portugal
- University of Coimbra–Department of Life Sciences, Coimbra 3000-456, Portugal
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