Archeologie vanuit de ruimte

Dat hij nog eens met een groep archeologen in de Jordaanvallei zou staan, had geodesiestudent Frank Dentz niet gedacht. Voor zijn afstudeeronderzoek bij Geomatics, dat hij deze week afrondt, ging hij twee weken naar Jordanië. Daar bekeek hij van dichtbij woonheuvels waar in de ijzertijd, ongeveer drieduizend jaar geleden, nederzettingen op stonden. De rest van de tijd observeerde Dentz de heuvels van een veel grotere afstand. Vanuit de ruimte, met satellieten.

Dentz is de eerste afstudeerder binnen het Centre for Archaeology, Art History and Science (CAAS) sinds het onderzoekscentrum officieel bestaat. De TU Delft en de faculteiten archeologie en kunstgeschiedenis van de Universiteit Leiden werken al jaren samen. Maar pas vorige maand werd de samenwerking met een handtekening van beide rectores magnifici officieel. “Delftse technieken kunnen helpen bij het dateren van archeologische voorwerpen”, vertelt dr. Joris Dik. Hij is vanuit Delft de coördinator van CAAS. “De technologie kan dingen zichtbaar maken, die met het blote oog ook niet of nauwelijks te zien zijn. Omdat ze te groot zijn, te klein of verborgen.”

Soms zijn dingen niet zelfs goed te zien voor wie er met zijn neus bovenop staat. Oude handelswegen van de Inca’s door een dicht oerwoud bijvoorbeeld. Of de woonheuvels in de Jordaanvallei. Een ander perspectief kan dan uitkomst bieden. En andere instrumenten dan een schep en een borstel. Dentz onderzocht of informatie van satellieten die toch al rondzweven, nuttig kan zijn voor archeologen. Vanuit de ruimte bekeek hij een groot gebied in een één keer en op verschillende manieren, onder andere met infrarood, radar en camera’s.
Algoritmes

“De Jordaanvallei is al behoorlijk goed in kaart gebracht. De woonheuvels waarvan ik wist waar ze lagen, zag ik met de satellieten inderdaad terug”, zegt Dentz. De archeologen vertelden hem in de oude woonheuvels vaak ijzerresten te vinden. Daarom besloot Dentz, naast vijf andere satellieten, ook een satelliet met radar te gebruiken. Maar hij zag niets. “In zand kan een radar een paar meter doordringen, maar in de klei van de Jordaanvallei niet.” Ook een afwijkende plantengroei zou ijzer in de grond kunnen verraden, maar de woonheuvels en hun omgeving waren te kaal.

Dentz en zijn satellieten zagen geen ijzer in de grond en vonden geen nieuwe woonheuvels. Toch is de tijd die Dentz in zijn onderzoek stak zeker niet weggegooid, meent zijn begeleider dr.ir. Ramon Hanssen (Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek). “Het bleek heel moeilijk de beelden van de verschillende satellieten netjes op elkaar te leggen”, aldus Hanssen. De algoritmes die Dentz daarvoor ontwikkelde, denkt Hanssen ook te kunnen gebruiken voor ander onderzoek waarin informatie van verschillende satellieten gecombineerd wordt. Ook Dentz zelf is niet teleurgesteld. “We weten nu dat satellieten archeologen nuttige informatie kunnen geven”, zegt hij. “Ze kunnen structuren blootleggen, bijvoorbeeld oude irrigatiekanalen of resten van muren. Het is maar net wat archeologen vragen.”
Behoefte

Vragen hebben archeologen genoeg, denkt de Leidse paleontoloog prof.dr. Thijs van Kolfschoten. Samen met Joris Dik coördineert hij de dagelijkse gang van zaken van CAAS. “We hebben in Leiden bij archeologie en bij kunstgeschiedenis echt behoefte aan technologie”, zegt Van Kolfschoten. Hij ziet dat nieuwe technieken in het buitenland al meer worden gebruikt en meent dat Nederland begint achter te lopen. “We kunnen zelf laboratoria oprichten om de achterstand in te lopen. Maar we kunnen beter samenwerken met Delft, waar al dat roestvrij staal al staat en al knappe koppen rondlopen.”

Roestvrij staal en zand, verf en brons ontmoetten elkaar al zo’n zeven jaar geleden. In Leiden haalde men stukjes van bronzen beelden om de samenstelling ervan te bepalen en zo iets te zeggen over de leeftijd. In Delft konden onderzoekers de samenstelling van voorwerpen bepalen zonder ze kapot te maken, namelijk door er met neutronen op te schieten. De Delftse emeritus-hoogleraar Carel van Eijk (Technische Natuurkunde) legde het contact met Leiden en de allereerste start van CAAS was een feit.

Van Kolfschoten zag in de afgelopen jaren veel onderzoekers enthousiast reageren op voorstellen om samen te werken. Maar vervolgens kwamen projecten vaak moeilijk van de grond. “Dat is niet speciaal iemands schuld. Onderzoekers hebben het te druk en hun prioriteiten liggen niet altijd bij de CAAS-onderzoeken. Met name in Delft.” Voor de Leidse onderzoekers is de noodzaak om samen te werken vaak wel duidelijk: ze hebben een vraag die ze met Delftse technologie mogelijk kunnen beantwoorden. “Maar Delftse onderzoekers hebben er ook iets aan, ze zijn er niet alleen als ondersteuning voor ons. Wij komen met een concrete vraag, materiaal en soms studenten naar Delft. Door onze vragen te beantwoorden, boekt Delft voortgang in de ontwikkeling van hun methodes.”
Grafheuvel

In een schaars verlichte ruimte in het Delftse Reactorinstituut werkt de Leidse student natuurkunde en archeologie Patrick Lemmers aan zijn afstudeeronderzoek. Hij is een van Van Kolfschotens studenten die in het kader van het ‘huwelijk’ tussen de twee universiteiten naar Delft vertrok. Er is een goede reden voor het bijna romantisch aandoende oranje licht in het laboratorium. Een flinke tl-balk zou de grondmonsters van de grafheuvel die Lemmers onderzoekt namelijk in een keer onbruikbaar maken.

De afstudeerder wil bepalen van wanneer de grafheuvel bij het Brabantse Zevenbergen dateert. Archeologen dachten tot voor kort dat dergelijke heuvels rond drieduizend jaar geleden werden gemaakt als graf voor een belangrijke persoon. “Maar ze hebben ook heuvels gevonden met hele families erin, een dier of helemaal niets. Er is behoefte aan meer kennis over die heuvels”, vertelt Lemmers. Als de leeftijd van de Zevenbergse bult bekend is, kunnen archeologen de bouw ervan beter in de tijd plaatsen.

Dus reisde Lemmers met holle buizen en een soort vierkante cakeblikken af naar de al deels afgegraven heuvel. “In de anderhalve meter hoge wand van het deel dat nog overeind stond, kon je nog goed zien dat de heuvel is gemaakt van plaggen”, zegt Lemmers. Daar heeft hij geluk mee, want juist op de grenzen van die plaggen vindt hij de kwartskorrels waar hij de optisch gestimuleerde luminescentiemethode (OLS) op los wil laten.

Bij deze methode verraadt een lichtsignaaltje dat de korrel afgeeft hoe lang hij al begraven ligt. In de grond is van nature altijd radioactieve straling aanwezig. Hoe langer een korrel in deze straling ligt, hoe sterker zijn zogenoemde luminescentiesignaal. Maar zodra hij aan licht wordt blootgesteld, verdwijnt het lichtsignaal. Vandaar ook het schaarse licht in het laboratorium van Lemmers. De bovenkant van een plag lag, tot hij duizenden jaren geleden op een grafheuvel verdween, lekker in de zon. Het luminescentiesignaal van de korrels die ooit de bovenkant van de zoden vormden, vertellen Lemmers hoe lang de plag begraven ligt. Lemmers hoopt tijdens zijn onderzoek de methode zo te ontwikkelen, dat de leeftijd van een grafheuvel bepaald kan worden zonder hem helemaal af te graven. “Er van bovenaf een buis in slaan om wat zand eruit te halen is een stuk goedkoper.”
Keukentafel

Niet alleen archeologen, maar ook kunsthistorici willen soms mysteries oplossen waarvoor meer nodig is dan het blote oog of een microscoop. De Delftse CAAS-coördinator Joris Dik legt met enige regelmaat schilderijen in de reactor,om zonder ze kapot te maken, de verf te bekijken. Maar ook bij de afdeling wiskunde van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica worden vaak schilderijen binnengebracht. “We onderzoeken ze niet altijd hier, omdat de universiteit niet verzekerd is voor de schilderijen”, vertelt dr.ir. Jan van der Lubbe. “Het komt dus voor dat we met allemaal professoren bij mij om de keukentafel staan om monsters te nemen.”

Van der Lubbe begon al voordat CAAS bestond met onderzoek naar schilderijen. Hij is wiskundige, maar verzamelt ook van jongs af aan kunst. Zo kwam hij op het idee wiskunde in te zetten voor kunstonderzoek. Een van zijn projecten dat voor kunsthistorici interessant is, is zijn ‘opleiding’ om van computers vervalsingsexperts te maken. “Om te weten of een schilderij echt van een bepaalde schilder is, moet je heel veel schilderijen van die schilder hebben gezien”, vertelt Van der Lubbe. “En computers zijn heel geschikt om grote hoeveelheden informatie te verwerken.”

Daarvoor brengt Van der Lubbe eerst ieder schilderij terug tot voor de computer begrijpelijke taal: getallen. Van ieder schilderij maakt hij 244 plaatjes voor evenzoveel kenmerken, bijvoorbeeld een plaatje dat laat zien hoe dik de verf overal op het schilderij zit. Dat doet Van der Lubbe voor zoveel mogelijk schilderijen van een bepaalde schilder. De kenmerken van schilderijen van dezelfde kunstenaar komen meestal vrij goed overeen. “Een televisieprogramma gaf ons een keer een vervalsing van een schilderij van Karel Appel. Die bleek op een paar kenmerken erg af te wijken, dus de computer had hem er zo uitgehaald.”

Voor Van der Lubbe betekent de officiële oprichting van CAAS dat hij geld krijgt voor een postdoc kunstonderzoeker. Het vinden van de juiste persoon is moeilijk, vermoedt Van der Lubbe. “De kloof tussen kunst en techniek is groot.” Of breder gezegd: alfa’s en beta’s begrijpen elkaar niet altijd even makkelijk. Volgens de Leidse CAAS-coördinator Van Kolfschoten hoeft dat een goede samenwerking tussen Delft en Leiden niet in de weg te staan. “We hebben al drie jaar speciale lesprogramma’s over archeologie en techniek voor Delftse en Leidse studenten. Jammer genoeg doen er tot nu maar weinig Delftenaren mee, maar er ontstaan altijd leuke ideeën.” Van Kolfschoten wil met de lessen zorgen dat niet alleen Leidse onderzoekers, maar ook studenten de weg naar Delft weten te vinden. “De archeologen en kunsthistorici hoeven niet te snappen wat de Delftenaren doen. Als ze maar weten welke technologie bestaat en welke vragen ze aan techneuten kunnen stellen.”

Presentatie van Frank Dentz, donderdag 31 januari 14.00 uur, L&R zaal D

Afstudeerder Frank Dentz bekeek grafheuvels vanuit de ruimte, onder andere met deze Envisat satelliet. (Illustratie: ESA)

Dat hij nog eens met een groep archeologen in de Jordaanvallei zou staan, had geodesiestudent Frank Dentz niet gedacht. Voor zijn afstudeeronderzoek bij Geomatics, dat hij deze week afrondt, ging hij twee weken naar Jordanië. Daar bekeek hij van dichtbij woonheuvels waar in de ijzertijd, ongeveer drieduizend jaar geleden, nederzettingen op stonden. De rest van de tijd observeerde Dentz de heuvels van een veel grotere afstand. Vanuit de ruimte, met satellieten.



Dentz is de eerste afstudeerder binnen het Centre for Archaeology, Art History and Science (CAAS) sinds het onderzoekscentrum officieel bestaat. De TU Delft en de faculteiten archeologie en kunstgeschiedenis van de Universiteit Leiden werken al jaren samen. Maar pas vorige maand werd de samenwerking met een handtekening van beide rectores magnifici officieel. “Delftse technieken kunnen helpen bij het dateren van archeologische voorwerpen”, vertelt dr. Joris Dik. Hij is vanuit Delft de coördinator van CAAS. “De technologie kan dingen zichtbaar maken, die met het blote oog ook niet of nauwelijks te zien zijn. Omdat ze te groot zijn, te klein of verborgen.”



Soms zijn dingen niet zelfs goed te zien voor wie er met zijn neus bovenop staat. Oude handelswegen van de Inca’s door een dicht oerwoud bijvoorbeeld. Of de woonheuvels in de Jordaanvallei. Een ander perspectief kan dan uitkomst bieden. En andere instrumenten dan een schep en een borstel. Dentz onderzocht of informatie van satellieten die toch al rondzweven, nuttig kan zijn voor archeologen. Vanuit de ruimte bekeek hij een groot gebied in een één keer en op verschillende manieren, onder andere met infrarood, radar en camera’s.

Algoritmes



“De Jordaanvallei is al behoorlijk goed in kaart gebracht. De woonheuvels waarvan ik wist waar ze lagen, zag ik met de satellieten inderdaad terug”, zegt Dentz. De archeologen vertelden hem in de oude woonheuvels vaak ijzerresten te vinden. Daarom besloot Dentz, naast vijf andere satellieten, ook een satelliet met radar te gebruiken. Maar hij zag niets. “In zand kan een radar een paar meter doordringen, maar in de klei van de Jordaanvallei niet.” Ook een afwijkende plantengroei zou ijzer in de grond kunnen verraden, maar de woonheuvels en hun omgeving waren te kaal.



Dentz en zijn satellieten zagen geen ijzer in de grond en vonden geen nieuwe woonheuvels. Toch is de tijd die Dentz in zijn onderzoek stak zeker niet weggegooid, meent zijn begeleider dr.ir. Ramon Hanssen (Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek). “Het bleek heel moeilijk de beelden van de verschillende satellieten netjes op elkaar te leggen”, aldus Hanssen. De algoritmes die Dentz daarvoor ontwikkelde, denkt Hanssen ook te kunnen gebruiken voor ander onderzoek waarin informatie van verschillende satellieten gecombineerd wordt. Ook Dentz zelf is niet teleurgesteld. “We weten nu dat satellieten archeologen nuttige informatie kunnen geven”, zegt hij. “Ze kunnen structuren blootleggen, bijvoorbeeld oude irrigatiekanalen of resten van muren. Het is maar net wat archeologen vragen.”

Behoefte



Vragen hebben archeologen genoeg, denkt de Leidse paleontoloog prof.dr. Thijs van Kolfschoten. Samen met Joris Dik coördineert hij de dagelijkse gang van zaken van CAAS. “We hebben in Leiden bij archeologie en bij kunstgeschiedenis echt behoefte aan technologie”, zegt Van Kolfschoten. Hij ziet dat nieuwe technieken in het buitenland al meer worden gebruikt en meent dat Nederland begint achter te lopen. “We kunnen zelf laboratoria oprichten om de achterstand in te lopen. Maar we kunnen beter samenwerken met Delft, waar al dat roestvrij staal al staat en al knappe koppen rondlopen.”



Roestvrij staal en zand, verf en brons ontmoetten elkaar al zo’n zeven jaar geleden. In Leiden haalde men stukjes van bronzen beelden om de samenstelling ervan te bepalen en zo iets te zeggen over de leeftijd. In Delft konden onderzoekers de samenstelling van voorwerpen bepalen zonder ze kapot te maken, namelijk door er met neutronen op te schieten. De Delftse emeritus-hoogleraar Carel van Eijk (Technische Natuurkunde) legde het contact met Leiden en de allereerste start van CAAS was een feit.



Van Kolfschoten zag in de afgelopen jaren veel onderzoekers enthousiast reageren op voorstellen om samen te werken. Maar vervolgens kwamen projecten vaak moeilijk van de grond. “Dat is niet speciaal iemands schuld. Onderzoekers hebben het te druk en hun prioriteiten liggen niet altijd bij de CAAS-onderzoeken. Met name in Delft.” Voor de Leidse onderzoekers is de noodzaak om samen te werken vaak wel duidelijk: ze hebben een vraag die ze met Delftse technologie mogelijk kunnen beantwoorden. “Maar Delftse onderzoekers hebben er ook iets aan, ze zijn er niet alleen als ondersteuning voor ons. Wij komen met een concrete vraag, materiaal en soms studenten naar Delft. Door onze vragen te beantwoorden, boekt Delft voortgang in de ontwikkeling van hun methodes.”

Grafheuvel



In een schaars verlichte ruimte in het Delftse Reactorinstituut werkt de Leidse student natuurkunde en archeologie Patrick Lemmers aan zijn afstudeeronderzoek. Hij is een van Van Kolfschotens studenten die in het kader van het ‘huwelijk’ tussen de twee universiteiten naar Delft vertrok. Er is een goede reden voor het bijna romantisch aandoende oranje licht in het laboratorium. Een flinke tl-balk zou de grondmonsters van de grafheuvel die Lemmers onderzoekt namelijk in een keer onbruikbaar maken.



De afstudeerder wil bepalen van wanneer de grafheuvel bij het Brabantse Zevenbergen dateert. Archeologen dachten tot voor kort dat dergelijke heuvels rond drieduizend jaar geleden werden gemaakt als graf voor een belangrijke persoon. “Maar ze hebben ook heuvels gevonden met hele families erin, een dier of helemaal niets. Er is behoefte aan meer kennis over die heuvels”, vertelt Lemmers. Als de leeftijd van de Zevenbergse bult bekend is, kunnen archeologen de bouw ervan beter in de tijd plaatsen.



Dus reisde Lemmers met holle buizen en een soort vierkante cakeblikken af naar de al deels afgegraven heuvel. “In de anderhalve meter hoge wand van het deel dat nog overeind stond, kon je nog goed zien dat de heuvel is gemaakt van plaggen”, zegt Lemmers. Daar heeft hij geluk mee, want juist op de grenzen van die plaggen vindt hij de kwartskorrels waar hij de optisch gestimuleerde luminescentiemethode (OLS) op los wil laten.



Bij deze methode verraadt een lichtsignaaltje dat de korrel afgeeft hoe lang hij al begraven ligt. In de grond is van nature altijd radioactieve straling aanwezig. Hoe langer een korrel in deze straling ligt, hoe sterker zijn zogenoemde luminescentiesignaal. Maar zodra hij aan licht wordt blootgesteld, verdwijnt het lichtsignaal. Vandaar ook het schaarse licht in het laboratorium van Lemmers. De bovenkant van een plag lag, tot hij duizenden jaren geleden op een grafheuvel verdween, lekker in de zon. Het luminescentiesignaal van de korrels die ooit de bovenkant van de zoden vormden, vertellen Lemmers hoe lang de plag begraven ligt. Lemmers hoopt tijdens zijn onderzoek de methode zo te ontwikkelen, dat de leeftijd van een grafheuvel bepaald kan worden zonder hem helemaal af te graven. “Er van bovenaf een buis in slaan om wat zand eruit te halen is een stuk goedkoper.”

Keukentafel



Niet alleen archeologen, maar ook kunsthistorici willen soms mysteries oplossen waarvoor meer nodig is dan het blote oog of een microscoop. De Delftse CAAS-coördinator Joris Dik legt met enige regelmaat schilderijen in de reactor,om zonder ze kapot te maken, de verf te bekijken. Maar ook bij de afdeling wiskunde van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica worden vaak schilderijen binnengebracht. “We onderzoeken ze niet altijd hier, omdat de universiteit niet verzekerd is voor de schilderijen”, vertelt dr.ir. Jan van der Lubbe. “Het komt dus voor dat we met allemaal professoren bij mij om de keukentafel staan om monsters te nemen.”



Van der Lubbe begon al voordat CAAS bestond met onderzoek naar schilderijen. Hij is wiskundige, maar verzamelt ook van jongs af aan kunst. Zo kwam hij op het idee wiskunde in te zetten voor kunstonderzoek. Een van zijn projecten dat voor kunsthistorici interessant is, is zijn ‘opleiding’ om van computers vervalsingsexperts te maken. “Om te weten of een schilderij echt van een bepaalde schilder is, moet je heel veel schilderijen van die schilder hebben gezien”, vertelt Van der Lubbe. “En computers zijn heel geschikt om grote hoeveelheden informatie te verwerken.”



Daarvoor brengt Van der Lubbe eerst ieder schilderij terug tot voor de computer begrijpelijke taal: getallen. Van ieder schilderij maakt hij 244 plaatjes voor evenzoveel kenmerken, bijvoorbeeld een plaatje dat laat zien hoe dik de verf overal op het schilderij zit. Dat doet Van der Lubbe voor zoveel mogelijk schilderijen van een bepaalde schilder. De kenmerken van schilderijen van dezelfde kunstenaar komen meestal vrij goed overeen. “Een televisieprogramma gaf ons een keer een vervalsing van een schilderij van Karel Appel. Die bleek op een paar kenmerken erg af te wijken, dus de computer had hem er zo uitgehaald.”



Voor Van der Lubbe betekent de officiële oprichting van CAAS dat hij geld krijgt voor een postdoc kunstonderzoeker. Het vinden van de juiste persoon is moeilijk, vermoedt Van der Lubbe. “De kloof tussen kunst en techniek is groot.” Of breder gezegd: alfa’s en beta’s begrijpen elkaar niet altijd even makkelijk. Volgens de Leidse CAAS-coördinator Van Kolfschoten hoeft dat een goede samenwerking tussen Delft en Leiden niet in de weg te staan. “We hebben al drie jaar speciale lesprogramma’s over archeologie en techniek voor Delftse en Leidse studenten. Jammer genoeg doen er tot nu maar weinig Delftenaren mee, maar er ontstaan altijd leuke ideeën.” Van Kolfschoten wil met de lessen zorgen dat niet alleen Leidse onderzoekers, maar ook studenten de weg naar Delft weten te vinden. “De archeologen en kunsthistorici hoeven niet te snappen wat de Delftenaren doen. Als ze maar weten welke technologie bestaat en welke vragen ze aan techneuten kunnen stellen.”



Presentatie van Frank Dentz, donderdag 31 januari 14.00 uur, L&R zaal D



Afstudeerder Frank Dentz bekeek grafheuvels vanuit de ruimte, onder andere met deze Envisat satelliet. (Illustratie: ESA)