Viaje al interior de monedas romanas con un acelerador de partículas

Denario romano (Fuente CNA)

Dentro del patrimonio arqueológico y artístico existen piezas y muestras, que dado su incalculable valor, resulta imposible realizar determinados estudios que implicarían modificaciones sobre las mismas y por tanto el uso de técnicas no destructivas son las únicas que se pueden emplear en estos casos.

Las técnicas de análisis de superficie no destructivas tradicionales para este campo se basan en la detección y medida de los rayos X característicos de la muestra. Pero en el caso de estudio de aleaciones antiguas hay que tener la precaución de que estas técnicas solo permiten estudiar una profundidad típica de 1 o 2 hasta 20 o 30 micras. Dado que la superficie ha podido ser modificada por factores tales como el propio proceso de fabricación, la corrosión, oxidación y tratamientos de limpieza, su composición puede no ser representativa del material.

Así por ejemplo, las aleaciones antiguas de plata-cobre se caracterizan por verse afectadas de un aparente enriquecimiento superficial en plata con la consecuente difusión en profundidad hasta varios cientos de micras, mucho más allá de la profundidad de penetración de las técnicas de superficie, por lo cual la composición de la superficie puede no ser representativa de la composición del interior. Por ejemplo, monedas fabricadas en una aleación de plata-cobre, que en superficie pueden llegar a presentar un 97-98% en peso de plata (Ag), internamente podrían estar formadas por una aleación con menos de un 80 % de este metal.

El análisis microestructural y metalográfico demuestra que la superficie de las monedas más devaluadas está afectada por la corrosión de cobre

El conocimiento de la composición de monedas antiguas de plata-cobre es necesario con el fin de evaluar el espesor real de la aleación. Asimismo, la proporción relativa de los elementos principales proporciona información valiosa sobre los cambios en la política monetaria, los cambios económicos y la tecnología empleada.

Ahora, investigadores de la Universidad de Sevilla y el Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico han empleado técnicas no destructivas en el Centro Nacional de Aceleradores, como la fluorescencia por rayos-X (XRF) y la transmisión de rayos-gamma (GRT), para analizar monedas romanas.

En este trabajo, publicado en el Microchemical Journal, se ha estudiado la aplicabilidad de un método que permite corregir las concentraciones medidas en la superficie de monedas antiguas de plata-cobre con técnicas no destructivas. En concreto, se han corregido las concentraciones superficiales obtenidas mediante XRF, gracias a la medida de la GRT, obteniéndose la composición del interior.

Para ello se han analizado cinco monedas romanas republicanas (211 A.C. al 86 A.C.) de plata-cobre, tanto superficialmente como interiormente mediante el estudio de la sección transversal, realizándose además un estudio microestructural y metalográfico completo para entender los mecanismos de corrosión que afectan a la superficie y así establecer el procedimiento correcto de corrección.

El análisis microestructural y metalográfico demuestra que la superficie de las monedas más devaluadas (con menor contenido en plata, inferior al 80% en peso) está afectada por la corrosión preferente de cobre, presentando una gruesa capa externa de corrosión donde el cobre se ha perdido (lixivación de cobre), aparentando un enriquecimiento en plata.

Por otro lado, las monedas con mayor contenido en plata (alrededor del 98% en peso) apenas se ven afectadas por la corrosión. En consecuencia, el método de corrección mediante GRT se basa en considerar el cobre como el elemento principal, pues es el que está más alterado en superficie, mientras que los demás, incluyendo la plata y excluyendo los elementos provenientes de posibles contaminaciones, mantienen aproximadamente sus proporciones relativas.

De esta manera es posible distinguir las monedas enriquecidas en superficie de las que no lo están, permitiendo reproducir las concentraciones de plata y cobre de la aleación en el interior.

Los autores concluyen que la combinación de las técnicas XRF-GRT pone de manifiesto ser útil para la determinación no destructiva de la pureza de las monedas antiguas de plata-cobre, superando el problema del aparente enriquecimiento en superficie y permitiendo distinguir las monedas devaluadas de las de mayor pureza.

Referencia bibliográfica:

F. J. Ager, B. Gómez-Tubío, A. Paúl, A. Gómez-Morón, S. Scrivano, I. Ortega-Feliu, M. A.  Respaldiza. “Combining XRF and GRT for the analysis of ancient silver coins”. Microchemical Journal 126, 149-154 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2015.12.017

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