L’un des deux papyrus d'Herculanum de l’Institut de France numérisé avec les rayons X de la Diamond Light Source. © Digital Restoration Initiative, University of Kentucky

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Les secrets des papyrus calcinés d'Herculanum bientôt révélés par les rayons X ?

ActualitéClassé sous :physique , papyrus , ESRF

Une équipe internationale veut utiliser une technique issue de l'apprentissage automatique pour décrypter des images 3D par rayons X afin de tenter de percer les secrets des célèbres papyrus d'Herculanum. Ces papyrus pourraient révéler des ouvrages philosophiques inédits datant de l'Antiquité gréco-romaine.

Bien des textes, ou fragments de textes, datant de l'Antiquité gréco-romaine nous sont parvenus. Ils sont disponibles en langue grecque et avec leurs traductions comme jamais grâce au Web, qui constitue pour nous un outil qui aurait rendu profondément jaloux les lettrés, philosophes et savants de la bibliothèque d'Alexandrie s'ils en avaient connu l'existence. Nous pouvons ainsi lire le Banquet de Platon, des fragments de l'œuvre d'Archytas de Tarente ou encore les fameux écrits en mathématique, mécanique et astronomie d'Archimède.

Par contre, nous savons que de nombreux textes ne sont pas passés à la postérité, les traités d'Héraclite et Démocrite par exemple ou bien encore la majorité des tragédies de Sophocle (seulement 7 sur plus d'une centaine nous sont parvenues). On ne sait pas très bien pourquoi mais on peut suspecter que, parfois, leur contenu n'était pas du goût des autorités monothéistes du début de notre ère.

Toutefois, il existe une unique bibliothèque datant de l'Antiquité qui nous est parvenue dans laquelle on espère trouver des trésors peut-être insoupçonnés. Il s'agit d'un ensemble de près de 1.800 papyrus que l'on a commencé à découvrir entre 1752 et 1754, lors des fouilles du site d'Herculanum, près de Naples. Mais, comme l'expliquait plus en détail Futura dans le précédent article ci-dessous, ces papyrus qui faisaient partie de la bibliothèque de Lucius Calpurnius Piso Caesoninus, le beau-père de Jules César, ont été carbonisés lors de l'éruption du Vésuve en 79 après Jésus-Christ.

Une partie de l'alphabet reconstitué depuis l'un des rouleaux de papyrus. Les lettres trouvées grâce à la tomographie X en contraste de phase sont sur la première et deuxième ligne. Sur la troisième ligne se trouvent les lettres obtenues par infrarouge à partir d'un autre papyrus. La comparaison des deux alphabets a permis l'identification du style d'écriture du rouleau. La quatrième ligne présente les caractères grecs en majuscules d'impression. © CNRS-IRHT UPR 841, ESRF, CNR-IMM Unité de Naples

On a tenté de dérouler ces papyrus mais ils sont tellement fragiles que les opérations généralement effectuées avant le XXIe siècle conduisaient plutôt à leur destruction, même s'il a toutefois été possible de découvrir que certains de ces rouleaux contenaient des textes de Philodème de Gadara, un philosophe épicurien (cela n'était guère surprenant, Pison, le nom parfois donné au beau-père de Jules César, était un protecteur des arts et de la philosophie). Nous disposons heureusement maintenant d'un puissant moyen d'investigation non invasif, à savoir les lignes de lumière des synchrotrons sous forme de rayons X qui permettent de faire de la tomographie avec des objets précieux dans le domaine de l'archéologie et de la paléontologie, en plus de permettre de faire de la cristallographie pour des matériaux savants et des molécules biologiques d’intérêts.

L'intelligence artificielle et des rayons X pour ressusciter l'Antiquité

Il y a quelques années déjà, comme l'expliquait Futura toujours dans l'article ci-dessous, une des lignes de lumière disponible avec l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), le célèbre synchrotron de Grenoble, avait été utilisée pour tenter de percer certains des secrets des papyrus d'Herculanum. L'équipe internationale engagée dans cette entreprise, et qui comprenait des chercheurs du CNRS (Institut de recherche et d'histoire des textes) et du CNR italien, avait en particulier réussi à identifier des lettres grecques.

On espère aller plus loin aujourd'hui en utilisant des techniques d'analyse des données issues des développements fulgurants de l'apprentissage automatique (en anglais machine learning, littéralement « apprentissage machine »). C'est ce que se propose de faire avec des collègues le professeur Brent Seales, directeur de la « Digital Restoration Initiative » de l'université du Kentucky (États-Unis), un programme de recherche consacré au développement d'outils logiciels permettant la récupération de textes fragiles et illisibles.

Une présentation de la saga associée au décryptage des papyrus d'Herculanum avec des rayons X. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © VisCenter

Le problème avec les papyrus d'Herculanum, c'est que certains ont été écrits en utilisant une encre non-métallique et donc basée sur le carbone, de sorte qu'il est très difficile de faire la différence entre les caractères couchés sur le papyrus carbonisé et ce papyrus lui-même. Toutefois, les chercheurs pensent que des algorithmes issus de l'apprentissage automatique peuvent voir des différences sur des images que ne remarquerait pas un observateur humain.

Il faut toutefois de nouvelles données plus précises à exploiter et c'est pour cela que plusieurs des papyrus offerts en 1802 par le roi de Naples à Napoléon Bonaparte, et qui sont conservés à la bibliothèque de l'Institut de France à Paris, ont franchi la Manche pour être étudiés avec les rayons X fournis cette fois-ci par le synchrotron Diamond Light Source situé dans l'Oxfordshire au Royaume-Uni. Des images en 3D à très haute résolution sont rendues possibles, comme jamais pour ces papyrus, avec la ligne de lumière I12 de ce synchrotron.

Comme l'explique dans un communiqué de l'AFP Michel Zink, secrétaire perpétuel de l'Académie des Inscriptions et Belles lettres, on sait que certains des papyrus « contiennent pour l'essentiel des écrits grecs, chez une personne intéressée par la philosophie épicurienne... Contrairement à la philosophie stoïcienne, dont les textes, jugés compatibles avec le christianisme, ont été recopiés au Moyen Âge, l'épicurisme n'était pas en odeur de sainteté, et ses textes ont rarement été conservés... C'est pourquoi ces rouleaux présentent, sur le fond, une telle importance » conclut Michel Zink, car « on peut espérer réussir à lire des phrases entières, et peut-être un jour, un texte entier ».

On pourrait peut-être alors découvrir des informations fascinantes dans la droite ligne des idées de Michel Serres exposées dans son fameux ouvrage La Naissance de la physique dans le texte de Lucrèce.

  • Les célèbres papyrus d'Herculanum ont été retrouvés dans l’une des villas d’Herculanum, préservée pour les générations futures en même temps que Pompéi en 79 après J.-C. lors des éruptions du Vésuve. Ces papyrus faisaient partie de la bibliothèque de Lucius Calpurnius Piso Caesoninus, encore appelé Pison, beau-père de Jules César et protecteur des arts et de la philosophie.
  • Sa bibliothèque, la seule de l’Antiquité qui nous soit parvenue complète, contenait notamment des textes rédigés en grec exposant les idées de Philodème de Gadara, un philosophe épicurien. Les papyrus sont hélas carbonisés et presque indéroulables sans les détruire.
  • Heureusement, des techniques non invasives utilisant la tomographie par rayons X, fournissant des images exploitables avec l'IA moderne, peuvent donner accès aux textes conservés dans ces papyrus, révélant potentiellement des surprises.
Pour en savoir plus

Lire les papyrus d'Herculanum grâce aux rayons X

Article de Laurent Sacco publié le 22/01/2015

Une équipe internationale comprenant des chercheurs du CNRS (Institut de recherche et d'histoire des textes), du CNR italien et de l'ESRF (synchrotron de Grenoble) a utilisé une nouvelle technique d'imagerie non invasive par rayons X pour tenter de percer les secrets des célèbres papyrus d'Herculanum. L'équipe a ainsi réussi à identifier des lettres grecques sans avoir à dérouler les rouleaux carbonisés par l'éruption du Vésuve en 79 après J.C. Ces papyrus, contenus dans la seule bibliothèque antique qui nous soit parvenue à ce jour, pourront probablement tous être décryptés grâce cette technique.

Les célèbres papyrus d'Herculanum ont été retrouvés à partir de 1752 dans l'une des villas d'Herculanum. Cette cité a été préservée pour les générations futures en même temps que celle de Pompéi en 79 après J.C. lors des éruptions du Vésuse. Nous savons aujourd'hui que ces papyrus faisaient partie de la bibliothèque de Lucius Calpurnius Piso Caesoninus, encore appelé Pison. En plus d'être le beau-père de Jules César et un politicien influant dans la Rome antique, Pison était un protecteur des arts et de la philosophie.

Sa bibliothèque, la seule de l'Antiquité qui nous soit parvenue complète, contenait notamment des textes rédigés en grec exposant les idées de Philodème de Gadara, un philosophe épicurien d'origine syrienne, mais très hellénisé. Il a en effet étudié à Athènes auprès de Zénon de Sidon, alors à la tête de l'école épicurienne avant notre ère.

L'un des deux rouleaux de papyrus d'Herculanum mis à disposition des physiciens par l’Institut de France. Pour les spécialistes, son petit nom est PHerc.Paris.4. Ces rouleaux avaient été donnés à Napoléon en 1802 par le roi de Naples. © Emmanuel Brun

Des papyrus chauffés et carbonisés à plus de 300 °C

Contrairement à Pompéi qui a été ensevelie sous des cendres, Herculanum l'a été par des coulées de boue dont les températures devaient avoisiner les 300 à 330 °C. Les papyrus que contenait la Villa dite « des Pison » ou « des Papyrus » ont donc été largement carbonisés. Mais par la suite, la boue les a protégés de l'action de l'oxygène et de l'humidité, ce qui n'a pas été le cas des écrits qui se trouvaient à Pompéi, détruits par les cendres chaudes. Les spécialistes ont rapidement essayé de lire ces papyrus mais l'entreprise s'est révélée délicate car bien des tentatives et des méthodes utilisées pour les dérouler conduisent à la dégradation, quand ce n'est pas à la destruction pure et simple des papyrus.

Environ 400 des rouleaux exhumés ont tout de même pu être explorés. Leurs longueurs sont comprises entre 3 et 15 mètres. Plusieurs découvertes ont été faites. Les textes de Philodème contenaient en effet des fragments d'œuvres perdues appartenant au corpus de la philosophie stoïcienne mais aussi des extraits des œuvres d'Aristote et de Théophraste.

Il reste encore des centaines de rouleaux à décrypter et ils pourraient bien contenir quelques surprises, sans compter qu'une partie de la Villa des Papyrus dort encore dans la boue volcanique. Les archéologues se sont adjoint l'aide des physiciens pour tenter de lire ces rouleaux sans avoir besoin de les dérouler afin de conserver intact le plus d'informations possible.

Cette vidéo donne une idée de la performance réalisée par les physiciens de l'ESRF avec les papyrus d'Herculanum. Un rouleau carbonisé devient lisible sans être ouvert. Les lettres redeviennent visibles à l'aide de rayons X et d'algorithmes de traitement de l'image. © YouTube, Emmanuel Brun

De la tomographie X en contraste de phase pour lire Philodème

Les chercheurs ont mis à profit une idée ingénieuse afin de distinguer l'encre des lettres sur les papyrus à l'aide de rayons X. En effet, l'encre utilisée à l'époque était fabriquée à partir de carbone issu des résidus de fumée ce qui rend sa densité quasi identique à celle des feuilles de papyrus carbonisée. Mais il existe tout de même une différence d'indice de réfraction pour ces deux matériaux avec des rayons X qui ne s'y propagent donc pas à la même vitesse.

Comme ils l'expliquent dans un article publié dans Nature Communications, les chercheurs ont utilisé cette caractéristique pour faire des expériences avec l'une des lignes de lumière disponible avec l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), le célèbre synchrotron de Grenoble. En outre, l'encre n'ayant pas pénétré dans les fibres végétales des papyrus, les lettres dépassent de la surface des rouleaux de quelques centaines de microns, ce qui permet d'utiliser la tomographie X en contraste de phase (XPCT) sur deux des rouleaux d'Herculanum.

Les résultats obtenus sont prometteurs. Il a été possible de reconstituer un alphabet grec presque complet et aussi de lire quelques mots. Après comparaison avec ceux déjà déchiffrés sur d'autres papyrus qui ont été déroulés, il semble que celui-ci puisse également être attribué à Philodème.

Il reste encore beaucoup de travail à faire selon les chercheurs mais il semble qu'un verrou a bel et bien sauté qui empêchait d'imaginer pouvoir lire toute la bibliothèque de Pison sans avoir à ouvrir les rouleaux qu'elle contient.

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