Μαγνητόμετρο πρωτονίου

Μαγνητόμετρο πρωτονίου, 1967

Το μαγνητόμετρο πρωτονίου αποτελεί ένα από τα πλέον διαδεδομένα όργανα γεωφυσικής στην αρχαιολογία, καθώς παρέχει αξιόπιστη μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της Γης και των ανωμαλιών που προκαλούνται από αρχαιολογικά κατάλοιπα. Η μέθοδος βασίζεται στη φυσική αρχή της μαγνητικής ροπής των πρωτονίων, η οποία επηρεάζεται από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως σε μη καταστροφικές έρευνες, επιτρέποντας την ανίχνευση τοιχοποιιών, κλιβάνων, τάφων και μεταλλικών αντικειμένων χωρίς άμεση ανασκαφή.  

Αρχή λειτουργίας

Η βασική αρχή λειτουργίας του μαγνητόμετρου πρωτονίων στηρίζεται στην μαγνητική ροπή των πρωτονίων που περιέχονται σε υγρά πλούσια σε υδρογόνο, όπως το νερό ή το πετρέλαιο. Όταν τα πρωτόνια εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τείνουν να ευθυγραμμιστούν με αυτό. Η εισαγωγή ενός παλμού υψηλής συχνότητας προκαλεί την εκτροπή των πρωτονίων από την αρχική τους ευθυγράμμιση. Καθώς τα πρωτόνια επιστρέφουν στην ισορροπία, εκπέμπουν μια ηλεκτρομαγνητική δόνηση (precession), η οποία καταγράφεται από το όργανο και μετατρέπεται σε ένδειξη του τοπικού μαγνητικού πεδίου. Η μέτρηση αυτή επιτρέπει την ανίχνευση μικρών διαφορών στη μαγνητική ένταση που οφείλονται σε αρχαιολογικές δομές ή φυσικές ανωμαλίες.

Η βασική δομή του μαγνητομέτρου πρωτονίου συνίσταται σε μια χάλκινη συνήθως ηλεκτραγώγιμη σπείρα που περιβάλλει έναν κύκλινδρο παραφίνης ή κηροζίνης, υλικά δηλαδή που είναι πλούσια σε πρωτόνια. Μετρήσιμο ηλεκτρικό ρεύμα εισάγεται στη σπείρα εξαιτίας της επαναδιευθέτησης των πρωτονίων της η παραφίνης, καθώς το μαγνητόμετρο περνά πάνω από εναλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.

Χρήση στην αρχαιολογία

Το μαγνητόμετρο πρωτονίου χρησιμοποιείται κυρίως για ευρείες αρχαιολογικές έρευνες, όπου απαιτείται γρήγορη και αξιόπιστη συλλογή [[δεδομένα|δεδομένων]. Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματά του είναι η ακρίβεια στη μέτρηση της συνολικής έντασης του μαγνητικού πεδίου, που επιτρέπει την ανίχνευση υπολειμματικών χαρακτηριστικών του εδάφους, όπως οι πυρόπλινθοι, οι τάφοι ή τα υπολείμματα μεταλλικών αντικειμένων. Επιπλέον, λόγω της σταθερότητας και της ευκολίας χρήσης του, αποτελεί εργαλείο αναφοράς για συγκριτικές μελέτες σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές και τύπους εδάφους.

Συχνά, οι μετρήσεις μαγνητομέτρου πρωτονίου συνδυάζονται με άλλες γεωφυσικές τεχνικές, όπως η ηλεκτρική αντίσταση ή τα γεωραντάρ (GPR), για τη δημιουργία πολυδιάστατων αναπαραστάσεων των υπεδάφιων δομών. Ο συνδυασμός αυτός ενισχύει την ακρίβεια της ερμηνείας και μειώνει τον κίνδυνο ψευδών ανωμαλιών λόγω φυσικών ή ανθρωπογενών παραγόντων.

Πλεονεκτήματα και περιορισμοί

Τα κύρια πλεονεκτήματα του μαγνητομέτρου πρωτονίων περιλαμβάνουν την αξιοπιστία, την ευκολία χρήσης και την ικανότητα μέτρησης μεγάλων εκτάσεων σε σχετικά σύντομο χρόνο. Είναι ανθεκτικό σε περιβαλλοντικούς παράγοντες και απαιτεί ελάχιστη συντήρηση. Ωστόσο, η μέθοδος έχει και περιορισμούς. Η αναλυτική ανάλυση είναι χαμηλότερη από αυτή των μαγνητομέτρων ατμών καισίου και το όργανο είναι λιγότερο ευαίσθητο σε πολύ μικρές ανωμαλίες. Επίσης, όπως όλες οι μαγνητικές μέθοδοι, δεν παρέχει άμεση χρονολόγηση των ευρημάτων και χρειάζεται συνδυασμό με ανασκαφικές ή άλλες επιστημονικές μεθόδους για πλήρη ερμηνεία.

Βιβλιογραφία

• Bevan, B. 1994. "Magnetometer Prospecting in Historical Archaeology." https://www.faculty.umb.edu/stephen_silliman/Articles/Magnetometer%20prospecting.pdf
• Breiner, S. 1973. Applications Manual for Portable Magnetometers. Sunnyvale: GeoMetrics. https://www.geometrics.com/wp-content/uploads/2018/10/m-ampm-05Apr06.pdf
• Clausen, J. M. 2006. "10 Years of Overhauser for Archaeology." GEM Systems. https://www.gemsys.ca/wp-content/uploads/2013/04/10_Years_of_Overhauser_for_Archaeology.pdf
• Schmidt, A. 2016. "Magnetometry for Archaeology." In Encyclopedia of Geoarchaeology, edited by A. S. Gilbert, 499-506. Dordrecht: Springer. https://www.researchgate.net/publication/309386014_Magnetometry_for_Archaeology