CT Scan Ungkap Rahasia Metalurgi Kuno: Inovasi MIT untuk Arkeologi

Dunia arkeologi dan ilmu material terus mencari cara inovatif untuk memahami peradaban masa lalu. Salah satu misteri terbesar adalah bagaimana manusia purba mulai mengolah logam, sebuah terobosan teknologi yang mengubah jalannya sejarah. Baru-baru ini, para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah membuka babak baru dalam penelitian ini dengan memanfaatkan teknologi pemindaian tomografi terkomputasi (CT scan) untuk menguak rahasia produksi logam paling awal di dunia.

Membuka Tirai Sejarah: Awal Mula Metalurgi dan Tantangannya

Sekitar 5.000 tahun yang lalu, di wilayah yang kini dikenal sebagai Iran, manusia mulai mengekstraksi tembaga dari bijih melalui proses peleburan atau smelting. Peristiwa monumental ini bukan hanya sekadar langkah kecil; ia menandai kelahiran metalurgi dan memberikan manusia teknologi baru yang kuat. Tak lama setelahnya, di berbagai belahan dunia, tembaga dan perunggu (paduan tembaga dengan timah atau arsenik) mulai digunakan untuk membuat beragam objek, mulai dari perhiasan, senjata, hingga perkakas sehari-hari. Bayangkan dampaknya terhadap kehidupan sosial, ekonomi, dan bahkan militer saat itu.

Namun, mempelajari bagaimana peradaban kuno ini memproduksi objek-objek tersebut adalah tantangan besar. Sebagian besar bukti fisik telah musnah ditelan waktu, dan artefak yang tersisa seringkali dijaga ketat serta sangat rapuh. Metode penelitian tradisional seringkali mengharuskan pemotongan sampel, yang secara inheren merusak sebagian kecil dari artefak berharga tersebut. Ini menjadi dilema bagi para arkeolog dan ilmuwan material yang ingin memahami lebih dalam tanpa menimbulkan kerusakan.

Inovasi CT Scan: Menjelajahi Kedalaman Slag Kuno

Dalam sebuah studi yang dipublikasikan di PLOS One, para peneliti MIT, yang dipimpin oleh postdoc Benjamin Sabatini dan profesor metalurgi Antoine Allanore, mendemonstrasikan pendekatan baru yang revolusioner. Mereka mempelajari limbah slag berusia 5.000 tahun – produk sampingan dari proses peleburan bijih – menggunakan teknik tomografi terkomputasi X-ray, atau yang lebih dikenal sebagai CT scan. Teknik pencitraan non-invasif ini, yang awalnya banyak digunakan di bidang medis, kini menunjukkan potensinya untuk mengungkap detail halus struktur internal dalam potongan slag kuno.

"Meskipun slag mungkin tidak memberikan gambaran lengkap, ia menceritakan kisah tentang bagaimana peradaban masa lalu mampu memurnikan bahan mentah dari bijih menjadi logam," jelas Benjamin Sabatini. "Ini berbicara tentang kemampuan teknologi mereka pada waktu itu dan memberi kita banyak informasi. Tujuannya adalah untuk memahami, dari awal hingga akhir, bagaimana mereka berhasil membuat produk logam yang mengilap ini."

Bagaimana CT Scan Bekerja pada Artefak?

Slag sendiri adalah cairan panas yang dihasilkan saat bijih dipanaskan untuk menghasilkan logam. Cairan ini mengandung mineral konstituen lain dari bijih, serta logam yang tidak bereaksi, yang umumnya dicampur dengan aditif seperti batu kapur. Dalam campuran tersebut, slag memiliki densitas lebih rendah daripada logam, sehingga dapat naik ke permukaan dan dipisahkan, mengeras seperti lava saat mendingin. Struktur internal slag inilah yang menyimpan petunjuk berharga tentang suhu, komposisi bahan bakar, dan bahkan keahlian metalurgi para pengrajin kuno.

Para peneliti MIT menggunakan CT scan industri untuk memindai sampel slag dari situs kuno Tepe Hissar di Iran, yang berasal dari periode antara 3100 dan 2900 SM. Situs ini dianggap sebagai salah satu tempat paling awal di mana bukti pengolahan tembaga dan produksi objek mungkin telah terjadi, dan artefak dari Tepe Hissar memiliki nilai arkeologi yang sangat tinggi.

Melengkapi Metode Tradisional: Sinergi dalam Penelitian

Dalam penelitian mereka, Sabatini dan Allanore tidak hanya mengandalkan CT scan. Mereka mengombinasikan CT scan dengan metode studi artefak yang lebih tradisional, termasuk pemotongan sampel untuk analisis lebih lanjut. Hal ini menunjukkan bahwa CT scan bukan untuk menggantikan, melainkan untuk melengkapi teknik-teknik tersebut. CT scan mampu mengungkapkan pori-pori dan tetesan material yang berbeda di dalam sampel secara non-destruktif, memberikan gambaran detail yang sangat berharga.

"CT scan secara fundamental mengubah metode arkeologi tradisional dalam menentukan cara memotong dan menganalisis sampel," kata Allanore. Informasi dari CT scan sangat membantu dalam memutuskan di mana lokasi paling tepat untuk memotong sampel, karena seringkali peneliti harus menebak bagian mana yang paling informatif atau bahkan sisi mana dari sampel yang awalnya menghadap ke atas atau ke bawah.

"Strategi saya adalah memusatkan perhatian pada tetesan logam dengan densitas tinggi yang terlihat masih utuh, karena itu mungkin paling representatif dari proses aslinya," kata Sabatini. "Kemudian saya bisa menganalisis sampel secara destruktif dengan satu irisan. Pemindaian CT menunjukkan dengan tepat apa yang paling menarik, serta tata letak umum hal-hal yang perlu Anda pelajari."

Membaca Kisah yang Tersembunyi di dalam Slag

Penelitian sebelumnya pada beberapa sampel slag dari Tepe Hissar menunjukkan adanya tembaga, yang mendukung narasi produksi tembaga. Namun, sampel lain tidak menunjukkan bukti tembaga sama sekali. Melalui CT scan, para peneliti mampu mengkarakterisasi tetesan utuh yang mengandung tembaga. Mereka juga dapat mengidentifikasi di mana gas-gas berevolusi, membentuk rongga-rongga yang menyimpan informasi tentang bagaimana slag diproduksi.

Selain itu, beberapa slag di situs tersebut sebelumnya ditemukan mengandung senyawa arsenida metalik kecil, yang memicu perdebatan tentang peran arsenik dalam produksi logam awal. Tim MIT menemukan bahwa arsenik hadir dalam fase yang berbeda di seluruh sampel mereka dan dapat bergerak di dalam slag atau bahkan keluar sepenuhnya, sehingga rumit untuk menyimpulkan proses metalurgi hanya dari studi arsenik. CT scan membantu memberikan konteks spasial untuk distribusi elemen-elemen ini, menawarkan pemahaman yang lebih nuansa.

Implikasi untuk Warisan Arkeologi Indonesia

Inovasi yang dilakukan oleh para peneliti MIT ini memiliki implikasi besar tidak hanya untuk studi metalurgi kuno secara global, tetapi juga secara spesifik untuk konteks Indonesia. Indonesia, dengan kekayaan sejarah dan warisan arkeologinya, menyimpan banyak situs yang berhubungan dengan metalurgi kuno, terutama pada masa perundagian (Zaman Logam). Artefak-artefak perunggu dari kebudayaan Dong Son yang tersebar di berbagai wilayah, atau bukti-bukti awal pengolahan besi, merupakan saksi bisu kemajuan teknologi nenek moyang bangsa kita.

Sayangnya, banyak dari artefak logam kuno di Indonesia juga menghadapi tantangan serupa: kerapuhan, risiko kerusakan saat penelitian, dan keterbatasan dalam memperoleh gambaran internal secara non-invasif. Penerapan teknik CT scan seperti yang dilakukan MIT dapat menjadi "game-changer" bagi arkeologi Indonesia. Bayangkan kemampuan untuk menganalisis artefak seperti nekara perunggu, bejana, atau alat-alat pertanian kuno tanpa harus merusaknya, mengungkap detail pengerjaan dan komposisi yang sebelumnya tersembunyi.

Kerja sama antara lembaga penelitian Indonesia dengan pusat-pusat teknologi seperti MIT dapat mendorong adopsi teknologi ini. Dengan demikian, kita tidak hanya melestarikan warisan budaya kita dengan lebih baik, tetapi juga memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang kecanggihan metalurgi nenek moyang. Ini juga dapat membuka jalan bagi identifikasi bahan baku, rute perdagangan, dan interaksi budaya di masa lampau, memberikan wawasan baru tentang peradaban Nusantara.

CT Scan: Kunci Baru Memecahkan Kode Peradaban Kuno

Ke depan, para peneliti percaya bahwa CT scan dapat menjadi alat yang sangat ampuh dalam arkeologi untuk menguak bahan dan proses kuno yang kompleks. Antoine Allanore menegaskan bahwa pendekatan ini akan menjadi "pengungkit penting untuk studi yang lebih sistematis tentang aspek tembaga dari peleburan, dan juga untuk terus memahami peran arsenik."

Dengan kemampuan untuk melihat ke dalam artefak tanpa merusaknya, CT scan menawarkan cara baru yang etis dan efisien untuk mengeksplorasi masa lalu. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk memahami dampak korosi dan stabilitas jangka panjang artefak, yang sangat krusial dalam konservasi. Pada akhirnya, inovasi ini tidak hanya membantu kita memahami masa lalu, tetapi juga memberikan perspektif berharga untuk melestarikan warisan teknologi dan budaya untuk generasi mendatang, di Indonesia maupun di seluruh dunia.