Le Suaire d’Oviedo : étude des structures fibreuses
Raymond N. Rogers
2004
Rogers, R. N. (2004). The Sudarium of Oviedo: A study of fiber structures (Fellow, University of California, Los Alamos National Laboratory). https://www.shroud.com/pdfs/rogers9.pdf
Résumé
Le Suaire d’Oviedo a été étudié intensivement au microscope pétrographique (polarisant). Il est composé de pur lin, et les fibres montrent les mêmes caractéristiques que celles du Suaire de Turin. La technologie utilisée pour préparer le lin semble être identique à celle décrite pour les tissus romains par Pline l’Ancien (Histoire Naturelle XIX, 3, 16-18).
Les fibres de lin sont principalement de la cellulose cristalline, et les cristaux ont une structure fibrillaire. Les fibres sont biréfringentes entre des polariseurs croisés ; cependant, la biréfringence change selon l’histoire passée du matériau. Des fibres de lin parfaites montrent une extinction franche (les segments entre les nœuds de croissance sont parfaitement noirs) à deux angles lorsque la platine du microscope est tournée. Les fibres teintées ou irradiées montrent des zones de biréfringence à d’autres angles. Les fibres du Suaire d’Oviedo montrent de nombreux défauts causés par différents types de radiation.
Les preuves indiquent une grande ancienneté du matériau. Il semble avoir des types et des populations de défauts similaires à ceux du Suaire de Turin. Les deux linges doivent être approximativement du même âge.
Observations
La figure 1 montre une photomicrographie de fibres représentatives provenant du Suaire (100×, illumination parallèle, indice 1,515). Les fibres sont de lin. Le lin a une structure caractéristique qui ressemble à de petites longueurs de bambou, avec des segments droits séparés par des nœuds de croissance. Ces fibres sont relativement souples et ne montrent aucun développement microbien significatif. La couleur peut encore être appelée blanche, contrairement aux vieux lins très anciens. Une caractéristique importante est la présence de dépôts résiduels de lignine aux nœuds de croissance des fibres de lin. Cela indique une méthode de blanchiment douce, probablement celle utilisée en Égypte, qui employait la soude naturelle (une forme de carbonate de sodium trouvée dans les dépôts naturels en Égypte). Approximativement la même quantité de lignine résiduelle est une caractéristique notable du Suaire de Turin. On peut aussi voir une fibre de coton bleue qui repose parmi les fibres de lin. Le coton est facilement identifié sur la base de sa structure en forme de ruban et de ses torsions périodiques. Le type semble être du lin. La fibre peut avoir une certaine importance historique, mais je ne peux pas en être sûr.
La cellulose est composée de longues chaînes de molécules de glucose. Elle est largement cristalline, et les cristaux sont grands à l’échelle microscopique. Ils sont disposés côte à côte dans la structure d’une fibre. Les cristaux ne sont pas, cependant, très rigides ou stables comparés à la plupart des cristaux inorganiques (par ex. le quartz). Ils sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène. Tout ce qui peut rompre ces liaisons dans la structure provoquera un défaut dans le cristal, et les défauts changent la façon dont la lumière polarisée traverse un cristal. Ces défauts peuvent être vus avec un microscope polarisant. La figure 2 montre quelques structures de fibres de lin modernes vues entre des polariseurs croisés.
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Figure 1 : Fibres de lin provenant du Suaire d’Oviedo, 100× dans une huile de 1,515 d’indice.
Observer les anneaux sombres autour des fibres. Ce sont des dépôts de lignine qui n’ont pas été éliminés lors du blanchiment.
Certaines parties des fibres sont inclinées par rapport au plan de polarisation et elles montrent une forte biréfringence.
Une longueur horizontale au centre du champ de vision est parallèle à un plan de polarisation, et elle est sombre. Les anneaux lumineux sont les nœuds de croissance.
Remarquer que les segments sombres sont très foncés.
Figure 2 : Segments de fibres de lin modernes, polarisées.
La figure 3 montre quelques fibres du Suaire vues entre des polariseurs croisés.
Remarquez que les longueurs entre les nœuds de croissance ne sont pas parfaitement noires.
Quelque chose a perturbé l’ordre des cristaux, causant une biréfringence. Une partie de la biréfringence apparaît sous forme de stries lumineuses de différentes longueurs et intensités qui traversent les fibres selon divers angles et sur différentes distances.
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La brume générale en arrière-plan a été causée par un rayonnement électromagnétique énergétique. Toute longueur d’onde de lumière plus énergétique que le vert peut provoquer de tels défauts. Les rayons gamma très énergétiques, les rayons X et la lumière ultraviolette causent les mêmes types de défauts diffus et vaporeux.
Figure 3 : Fibres du Suaire, polarisées, 800× dans une huile de 1,515 d’indice.
Les défauts que nous voyons dans le Suaire indiquent une grande ancienneté. L’environnement à la surface de la Terre est bombardé par une quantité importante de radiation naturelle.
Une fraction relativement petite de celle-ci provient des rayons cosmiques ; la plus grande partie vient de la radiation terrestre naturelle. Les rayons cosmiques primaires sont très énergétiques, mais très peu atteignent la Terre. Ils interagissent avec l’atmosphère pour produire des averses de rayons cosmiques secondaires.
La plupart des rayons cosmiques secondaires atteignant la surface de la Terre sont des muons ; cependant, ils ne produisent pas d’effets significatifs dans la matière. Certains rayons cosmiques secondaires peuvent affecter la matière. Parmi les particules énergétiques et ionisantes, environ 85 % sont des protons (noyaux d’hydrogène) et 12 % sont des particules alpha (noyaux d’hélium). La plus grande partie de la radiation naturelle est composée de particules alpha provenant du radon (Rn). Le radon est produit par la désintégration radioactive du thorium naturellement présent (dans les roches et les sols). C’est un gaz lourd et inerte, et il s’accumule dans les espaces confinés tels que les bâtiments.
Il peut facilement se diffuser dans des réceptacles de stockage comme les reliquaires. Les particules alpha sont extrêmement efficaces pour provoquer des défauts dans les matériaux, mais elles ne pénètrent pas très loin dans les gaz ni dans les solides. Seuls les atomes de radon (Rn) proches d’une fibre au moment de leur désintégration auront un effet sur la cellulose. Des preuves de tous ces types de radiation peuvent être observées dans la figure 3.
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Les défauts changent avec l’âge. Les radicaux libres réagissent avec d’autres matériaux et entre eux, et les zones « à haute énergie libre » se modifient plus rapidement que les zones non contraintes. Des stries sombres de mêmes dimensions que les nouveaux défauts peuvent être observées dans les vieilles fibres. Certaines sont assez claires dans la figure 3.
La désintégration des zones biréfringentes et des traces d’ions semble indiquer une grande ancienneté. Il n’existe cependant pas encore suffisamment de données pour utiliser cette observation afin d’estimer l’âge. Une fibre de lin intègre les défauts en fonction du temps. Elles ont des propriétés similaires à celles des dosimètres utilisés dans les laboratoires nucléaires et de rayons X. Les lins anciens ont été bombardés par plusieurs types de radiations différentes, et ils ont tendance à contenir plus de défauts que les lins plus récents.
Différents types de défauts sont produits par les différents types de radiations. Je dois supposer que les différents types de défauts se développent à des rythmes différents.
La lumière et la chaleur produisent également des défauts caractéristiques, et les deux accélèrent le vieillissement [Robert L. Feller, Accelerated Aging: Photochemical and Thermal Aspects, The J. Paul Getty Trust, 1994, 292 pages]. Un échantillon de lin datant d’environ 2000 av. J.-C. est montré dans la figure 4. Comme les échantillons continuent à recevoir de la radiation en permanence, les fibres très anciennes montreront encore quelques défauts biréfringents brillants. Cependant, comme le montre la figure 4, les échantillons anciens présentent beaucoup plus de défauts sombres que les échantillons récents. Ils sont également très inhomogènes. Les défauts sombres semblent être des cavités, et les fibres sont relativement fragiles.
Figure 4 : Fibre de lin datant d’environ 2000 av. J.-C., 800×, polarisée.
Elle montre de nombreux défauts sombres et elle est assez inhomogène.
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Un échantillon datant de 1620 apr. J.-C. est montré à la figure 5 pour comparaison. Le tissu dont il provient n’a pas été bien conservé, et il montre une décomposition microbiologique importante. Cependant, la population de défauts n’est pas aussi élevée que celle montrée à la figure 4, et il y a beaucoup moins de défauts sombres.
La figure 6 montre une fibre encore incrustée dans l’adhésif du ruban d’échantillonnage que j’ai utilisé en 1978. L’échantillon a été prélevé dans la zone de l’image à l’arrière de la cheville du Suaire de Turin. Cette vue peut être comparée à la fibre centrale de la figure 3.
Les types et populations de défauts semblent être identiques.
Le lin dans les deux échantillons est certainement très similaire dans sa structure et sa technologie de production.
La mauvaise résolution de l’image résulte du fait que la fibre est immergée dans l’adhésif du ruban d’échantillonnage, et que le support en Mylar du ruban devient cristallisé avec l’âge.
Figure 5 : Fibres de lin datant de 1620 apr. J.-C., 800×, polarisées.
Figure 6 : Fibre d’image provenant de l’arrière de la cheville du Suaire de Turin, 800×, polarisée.
J’ai observé que tous les échantillons très anciens de lin échouaient au test microchimique normal pour la lignine. La lignine du Suaire de Turin a échoué à ce test. Il était évident que la lignine se dégradait avec le temps. Cela suggérait que la dégradation de la lignine pouvait être utilisée pour estimer l’âge. Il est souvent possible d’estimer l’âge de matériaux organiques en observant leur degré de dégradation. C’est une méthode que j’ai utilisée à plusieurs reprises pour estimer la stabilité des explosifs militaires à haute performance.
Les estimations peuvent souvent être assez précises. Les vitesses de toutes sortes de réactions chimiques sont modélisées par une équation exponentielle appelée l’expression d’Arrhenius :
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Les vitesses peuvent être déduites à partir des quantités de réactifs
a est la fraction réactive à tout moment t
et de constantes cinétiques chimiques mesurées
k, la constante de vitesse ;
Z, le facteur de fréquence d’Arrhenius ;
E, l’énergie d’activation d’Arrhenius ;
R, la constante des gaz ;
T, la température absolue en degrés Kelvin).
Le f(a) est appelé le « facteur de déplétion », et il dépend de l’état physique du réactif, du type de réaction et/ou du nombre de molécules impliquées dans la réaction. Toutes les réactions chimiques impliquées dans le vieillissement du lin possèdent des propriétés correspondant à cette équation.
J’ai tenté de mesurer la vitesse à laquelle la vanilline se détachait de la lignine afin d’estimer l’âge du Suaire de Turin. Une mesure définitive ne pouvait pas être réalisée dans le temps disponible (jusqu’à 24 mois). Les chiffres présentés ci-dessous ne peuvent être utilisés que pour des estimations. Nous avons utilisé le temps jusqu’à ce que le test au phloroglucinol/HCl pour la lignine (réellement la vanilline encore contenue dans la lignine) échoue à 40, 70 et 100 °C.
Les observations ont donné le modèle prédictif d’Arrhenius suivant :
Selon la température de stockage et toute fluctuation intermittente de température, il aurait fallu environ 1300 ans pour que toutes les traces de vanilline soient éliminées, mais à des températures plus basses (par exemple dans des bâtiments froids en pierre), il aurait fallu jusqu’à 3000 ans.
Bien que ces informations aient été utiles dans le contexte du Suaire de Turin — où une datation au radiocarbone avait indiqué un âge médiéval — elles ne sont d’aucune aide pour le Suaire d’Oviedo.
L’âge documenté du Suaire d’Oviedo se situe bien dans les limites de l’estimation basée sur la vanilline.
Un point potentiel important de confusion :
Les fibres de lin sont très rigides ; elles ont un module d’élasticité relativement élevé comparé aux autres fibres naturelles. Cela les rend très difficiles à filer et à tisser avec des machines. Le lin devait être travaillé à la main jusqu’à l’époque moderne. Même aujourd’hui, le filage et le tissage mécaniques produisent des défauts dans les fibres.
Ces défauts peuvent être appelés plans de glissement ou jumeaux mécaniques. De telles caractéristiques sont communes dans les cristaux inorganiques qui ont été soumis à un pressage, une extrusion ou un cisaillement, et elles peuvent être reconnues. La tension cause la formation de défauts qui ressemblent étroitement à ceux produits par les protons ; cependant, ils se forment tous selon le même angle à travers la fibre.
Il est souvent possible de voir leurs intersections avec la surface de la fibre.
La figure 7 montre une de ces fibres tirée d’un échantillon de lin de 1620 apr. J.-C., brisée par tension, et les plans de glissement sont clairement visibles à l’extrémité droite du segment sombre.
Les échantillons de lin modernes montrent de tels défauts dans presque tous les matériaux.
Figure 7 : Plans de glissement causés par la tension à l’extrémité rompue d’une fibre de lin, 800×, polarisée. Les défauts intéressent la surface interne et montrent de petites marches.
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Conclusions :
Le Suaire d’Oviedo présente toutes les propriétés physiques et chimiques d’un échantillon très ancien de lin.
Les types de dommages dus aux radiations observés dans les cristaux de sa cellulose sont très similaires à ceux d’autres lins anciens d’âge connu.
De nombreux petits dépôts de lignine résiduelle peuvent être observés aux nœuds de croissance des fibres de lin.
Cela est probablement caractéristique des échantillons de lin fabriqués en Palestine à l’époque romaine, comme l’a décrit Pline l’Ancien.
La technologie n’est certainement pas celle utilisée au Moyen Âge en Europe ni celle transmise à travers les millénaires en Égypte.
Je conclus qu’il existe une probabilité finie que le Suaire (Sudarium) soit lié dans le temps et le lieu au Suaire de Turin.